プラスチックがいかに驚くべき気候変動対策に役立つか

あなたの車、電話、ソーダの瓶、そして靴に共通するものは何ですか？それらはすべて石油から作られています。この再生不可能な資源は、ポリマーと呼ばれる多種多様な化学物質、あるいはもっと一般的にはプラスチックに加工されます。毎年50億ガロンを超える石油がプラスチック単体に変換されています。

3Dプリンティングのように、ポリマーは過去数十年の間に多くの重要な発明の背後にあります。自動車から建設、家具、家具まで幅広い分野で使用される、いわゆる「エンジニアリングプラスチック」は優れた特性を持ち、環境問題の解決にも役立ちます。たとえば、エンジニアリングプラスチックのおかげで、自動車は軽量化され、燃費が向上します。しかし、使用回数が増えるにつれて、プラスチックの需要も増えます。世界はすでに毎年3億トンを超えるプラスチックを生産しています。 2050年までにその数は6倍になる可能性があります。

石油プラスチックは基本的にそれほど悪いことではありませんが、機会を逃すことはありません。幸いなことに、代替手段があります。石油ベースのポリマーから生物ベースのポリマーに切り替えると、炭素排出量を毎年何億トンも削減することができます。バイオベースのポリマーは、再生可能で環境にやさしいだけでなく、カーボンシンクとして機能することで、気候変動に正味の効果をもたらします。しかし、すべてのバイオポリマーが同じように作られるわけではありません。

分解性バイオポリマー

特に使い捨ての道具として、あなたは以前に「バイオプラスチック」に遭遇したことがあるかもしれません - これらのプラスチックは石油ではなく植物に由来します。そのようなバイオポリマーは、最も頻繁にはサトウキビ、テンサイ、またはトウモロコシからの糖を、精製および化学的に結合して様々な特性を有するポリマーを形成することができる前駆体分子を生成する微生物に供給することによって製造される。

植物由来のプラスチックは2つの理由で環境に優しい。まず、植物由来のプラスチックの製造に必要なエネルギーが、最大80パーセントも劇的に削減されました。石油由来のプラスチック1トンごとに2〜3トンのCO 2が発生しますが、バイオポリマー1トンあたり約0.5トンのCO 2にまで減らすことができます。

第二に、植物由来のプラスチックは生分解性である可能性があるため、埋め立て地にたまることはありません。

プラスチック製フォークのような使い捨て品が生分解するのは素晴らしいことですが、時にはより長い寿命が重要です - あなたはおそらくあなたの車のダッシュボードがゆっくりと時間の経過とともにきのこの山に変わるのを望まないでしょう。建材、医療機器、家電製品など、他の多くの用途で同じタイプの弾力性が必要です。生分解性バイオポリマーもまたリサイクル可能ではなく、需要を満たすためにはより多くの植物を継続的に成長させ処理する必要があることを意味する。

炭素貯蔵としてのバイオポリマー

プラスチックは、原料に関係なく、主に炭素でできています - 約80重量パーセント。石油由来のプラスチックは、化石燃料を燃やすのと同じ方法でCO 2を放出するわけではありませんが、過剰なガス状汚染物質を隔離するのにも役立ちません。液体油からの炭素は単に固体のプラスチックに変換されます。

一方、バイオポリマーは植物由来のもので、光合成を利用してCO 2、水、太陽光を糖質に変換します。これらの糖分子がバイオポリマーに変換されると、それらは生分解も焼却もされない限り、炭素は大気から効果的に閉じ込められます。たとえバイオポリマーが最終的に埋め立てられたとしても、それらは依然としてこの炭素貯蔵の役割を果たすでしょう。

ＣＯ2は約２８重量％の炭素にすぎないので、ポリマーはこの温室効果ガスを貯蔵するための巨大な貯留層を構成する。現在の世界の年間供給量約3億トンのポリマーがすべて非生分解性でバイオベースのものである場合、これは1ギガトン（10億トン）の隔離されたCO2、つまり現在の世界全体の排出量の約2.8％に相当します。最近の報告では、気候変動に関する政府間パネルは、気候変動を緩和するための重要な戦略として炭素の回収、貯留、および再利用について概説しました。バイオベースのポリマーは、地球温暖化を1.5℃に制限するのに必要とされるCO 2除去の最大20パーセントまで、重要な貢献をする可能性があります。

非分解性バイオポリマー市場

地下にCO2を排出する地層貯留や、土壌により多くの炭素を貯留する再生農業を含む現在の炭素隔離戦略は、望ましい成果を推進する政策に大きく依存しています。

これらは気候変動緩和のための重要なメカニズムですが、バイオポリマーの形での炭素の隔離は、異なる要因、つまりお金を利用する可能性があります。

価格だけに基づく競争はバイオポリマーにとって挑戦的でした、しかし初期の成功はより大きな浸透への道を示します。 1つのエキサイティングな側面は、現在石油由来のポリマーには見られない新しい化学物質にアクセスする能力です。

リサイクル性を考えます。本当にリサイクル可能な伝統的なポリマーはほとんどありません。これらの材料は実際にはほとんどの場合ダウンサイクルされています。つまり、建設材料などの価値の低い用途にしか適していません。しかしながら、遺伝子工学および酵素工学のツールのおかげで、材料を同じ用途に繰り返し使用することを可能にする完全リサイクル可能性のような特性を最初からバイオポリマーに設計することができる。

今日のバイオポリマーは、乳酸菌による乳酸菌の生産など、特定の種類のバクテリアの天然発酵製品に基づいています。サワービールの酸味を提供するのと同じ製品です。これらは良い第一歩を構成するが、新たな研究はバイオポリマーの真の汎用性が今後数年間で解き放たれるように設定されていることを示唆している。タンパク質を操作しそしてＤＮＡを修飾する現代の能力のおかげで、バイオポリマー前駆体のカスタムデザインは現在手の届くところにある。それによって、新しいポリマーの世界が可能になります - 今日のCO₂がより有用でより価値のある形で存在する材料。

この夢を実現するためには、さらなる研究が必要です。部分的にバイオベースのCoca-Cola PlantBottleのような初期の例が今日ここにありますが、最も有望な新しいバイオポリマーの多くを達成するために必要なバイオエンジニアリングはまだ研究段階にあります。自転車から風力タービンブレードまで、あらゆるものに。

炭素隔離を支持する政府の政策もまた、養子縁組の推進に役立つだろう。この種の支援が整っていれば、今後5年間で炭素貯蔵としてのバイオポリマーの多用が可能になります。これは、気候危機の解決に大きく貢献する可能性を秘めたタイムラインです。

この記事はもともとJoseph RollinとJenna E. GallegosによってThe Conversationに掲載されました。ここで元の記事を読んでください。