오늘날 플라스틱의 99 퍼센트는 석유에서 발생하지만 새로운 바이오 기반 옵션이 출시되고 있습니다. 벡터 시장, Freepik 및 찢음에 의하여 아이콘, CC BY

차, 전화, 음료수 병 및 신발에는 공통점이 있습니까? 그들은 모두 석유로 만들어졌습니다. 이 재생 불가능한 자원은 폴리머라고 불리는 다용도의 화학 물질로 처리됩니다. 위에 매년 5 10 억 갤런의 석유 플라스틱만으로 전환됩니다.

폴리머는 지난 수십 년 동안 많은 중요한 발명품 뒤에 있습니다. 3D 인쇄. 자동차에서 건축, 가구에 이르기까지 응용 분야에 사용되는 소위 "엔지니어링 플라스틱"은 우수한 특성을 가지며 환경 문제를 해결하는 데 도움이됩니다. 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱 덕분에, 차량은 이제 더 가벼워졌습니다., 그래서 그들은 더 좋은 연료 주행 거리를 얻는다. 그러나 사용 횟수가 증가함에 따라, 플라스틱에 대한 수요도 그렇게되고있다.. 세계는 이미 매년 300 백만 톤 이상의 플라스틱을 생산합니다. 숫자는 2050의 6 배가 될 수 있습니다.

석유 플라스틱은 근본적으로 그렇게 나쁘지는 않지만 놓친 기회입니다. 다행히도 대안이 있습니다. 석유 기반의 폴리머에서 생물학적 기반의 폴리머로 전환하면 매년 수억 톤의 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 바이오 기반 폴리머 는 재생 가능하고보다 환경 친화적 인 생산품 일뿐만 아니라 실제로 탄소 흡수원으로 작용하여 기후 변화에 실질적으로 유익한 효과를 나타낼 수 있습니다. 그러나 모든 바이오 폴리머가 평등하게 만들어지는 것은 아닙니다.

바이오플라스틱은 CO에서 탄소를 얻기 때문에 석유 시추에 의존하지 않습니까? 이미 대기 중입니다. QiuJu Song / Shutterstock.com

분해성 바이오 폴리머

당신은 "바이오 플라스틱"이전에는 특히 일회용기구로 -이 플라스틱은 기름 대신에 식물에서 파생되었습니다. 이러한 바이오 폴리머는 사탕 수수, 사탕무 또는 옥수수에서 가장 자주 설탕을 공급하여 정제되고 화학적으로 연결되어 다양한 성질을 갖는 고분자를 형성 할 수있는 전구체 분자를 생산하는 미생물에 공급된다.

식물 유래 플라스틱은 두 가지 이유로 환경에 더 좋습니다. 첫째, 식물 기반 플라스틱을 제조하는 데 필요한 에너지가 크게 감소합니다. 80 퍼센트만큼. 석유 유래 플라스틱 2톤당 3~0.5톤의 COXNUMX가 발생하는데, 이는 약 XNUMX톤의 COXNUMX로 감소할 수 있습니다. 바이오폴리머 톤당 공정이 점점 좋아지고 있습니다.

둘째, 식물성 플라스틱은 생분해 될 수 있으므로 매립지에 축적되지 않습니다.

플라스틱 포크와 같은 일회용품이 생분해되는 것은 좋지만 때로는 수명이 더 중요 할 수도 있습니다. 자동차의 대시 보드가 시간이 지남에 따라 서서히 버섯 더미로 변하는 것을 원치 않을 것입니다. 많은 다른 응용 분야에서는 건설 자재, 의료 기기 및 가전 제품과 같은 유형의 탄력성이 필요합니다. 생분해 성 바이오 폴리머는 재활용 할 수 없기 때문에 더 많은 식물을 재배하고 수요를 충족시키기 위해 지속적으로 가공해야합니다.

탄소 저장 용 바이오 폴리머

플라스틱은 원료와 상관없이 주로 탄소로 만들어져 있습니다. – 중량 기준으로 약 80%입니다. 석유 유래 플라스틱은 CO를 방출하지 않지만? 화석 연료를 태우는 것과 마찬가지로 과도한 가스 오염 물질을 격리하는 데 도움이 되지 않습니다. 액체 오일의 탄소는 단순히 고체 플라스틱으로 변환됩니다.

바이오 폴리머는 다른 한편으로는 식물 유래, 광합성을 사용하여 CO, 물 및 햇빛을 설탕으로 전환합니다. 이 설탕 분자가 바이오폴리머로 전환되면, 탄소가 효과적으로 잠겨있다. 대기로부터 - 생분해되거나 소각되지 않는 한. 바이오 폴리머가 매립 될지라도, 그들은 여전히이 탄소 저장 역할을 할 것입니다.

CO? 탄소는 약 28%에 불과합니다. 무게따라서 폴리머는 이 온실가스를 저장할 수 있는 거대한 저장고를 구성합니다. 현재 전 세계 연간 약 300억 톤의 폴리머 공급이 모두 비생분해성 및 바이오 기반이라면 이는 격리된 CO2.8의 약 XNUMX%인 XNUMX기가톤(XNUMX억 톤)에 해당합니다. 현재 전세계 배출. 에 최근 보고서, 기후 변화에 관한 정부 간 패널은 기후 변화 완화를 위한 핵심 전략으로 탄소 포집, 저장 및 재사용을 설명했습니다. 바이오 기반 폴리머는 CO20의 최대 1.5%까지 중요한 기여를 할 수 있습니까? 지구 온난화를 섭씨 XNUMX도로 제한하려면 제거가 필요합니다.

비 분해성 바이오 폴리머 시장

현재의 탄소 격리 전략 지질 학적 저장 CO를 펌핑하는 거죠? 지하에서 배기하거나 재생 농업 토양에 더 많은 탄소를 저장하고 원하는 결과를 이끌어내는 정책에 크게 의지한다.

이것이 기후 변화 완화의 중요한 메커니즘이지만, 바이오 폴리머 형태의 탄소 격리는 다른 운전자, 즉 돈을 활용할 잠재력을 가지고 있습니다.

가격만을 고려한 경쟁은 바이오 폴리머 분야에서는 도전 과제 였지만 초기 성공 침투력이 커짐을 보여줍니다. 한 가지 흥미 진진한면은 현재 석유 유래 고분자에서 발견되지 않은 새로운 화학 물질에 접근 할 수있는 능력입니다.

페트병 병은 최대 몇 번만 재활용 할 수 있습니다. 한스 / 픽사 베이, CC BY

재활용 가능성 고려. 전통적인 고분자는 거의 없습니다. 진정으로 재활용 할 수있는. 이러한 재료는 실제로 다운 사이클링되는 경우가 대부분이며, 이는 건축 자재와 같은 가치가 낮은 분야에만 적합하다는 의미입니다. 그러나 유전 공학 및 효소 공학의 도구 덕분에 완전한 재활용 성 - 같은 응용 분야에서 반복적으로 사용할 수있는 물질 - 처음부터 바이오 중합체로 설계 할 수 있습니다.

오늘의 바이오 폴리머 은 유산균 (lactic acid)의 락토 바실러스 (Lactobacillus) 생산과 같은 특정 종의 박테리아의 천연 발효 산물을 기반으로합니다. 산성 맥주에서 타르트 니스를 제공하는 동일한 제품입니다. 이러한 것들이 좋은 첫 걸음을 내딛는 반면, 신흥 연구에 따르면 바이오 폴리머의 진정한 다양성은 앞으로 다가올 수있게 될 것이라고합니다. 덕분에 현대적인 능력으로 단백질을 가공하고 DNA를 변형시킨다., 바이오폴리머 전구체의 맞춤형 디자인이 이제 가능해졌습니다. 이를 통해 새로운 폴리머의 세계가 가능해졌습니다. 오늘날의 CO가 들어가는 재료는 무엇일까요? 더욱 유용하고 가치 있는 형태로 존재하게 될 것입니다.

비행기는 폴리머로 만들어지기 시작합니다. 바이오 폴리머는 다음 단계입니다. Eric Salard / 위키 미디어 커먼즈, CC의 BY-SA

이 꿈이 현실화되기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 초기 예제가 오늘 여기에 있지만 - 부분적으로는 바이오 기반 코카콜라 PlantBottle - 가장 유망한 많은 새로운 바이오 폴리머를 얻는 데 필요한 생체 공학은 아직 연구 단계에 있습니다. 탄소 섬유에 대한 재생 가능한 대안 자전거에서부터 풍력 터빈 블레이드에 이르기까지 모든 분야에 사용될 수 있습니다.

탄소 격리를 지원하는 정부 정책 또한 입양을 촉진하는 데 도움이됩니다. 이러한 종류의 지원으로 향후 5 년 후 곧바로 탄소 저장으로 바이오 폴리머를 상당 부분 사용하는 것이 가능합니다. 기후 위기 해결에 크게 기여할 수있는 가능성이있는 일정표입니다.

저자 정보

Joseph Rollin, Bioenergy의 박사후 연구원, 국립 신 재생 에너지 연구소 Jenna E. Gallegos, 화학 및 생물 공학 박사후 연구원, 콜로라도 주립 대학

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