Dlaczego plastikowy problem na świecie jest trudniejszy do rozwiązania niż masowe oczyszczanie

Kiedy to czytasz, dziwny przedmiot, który wygląda jak pływający makaron o wysokości 2000 stóp, dryfuje powoli przez środkowy północ Pacyfiku. Ten obiekt ma na celu rozwiązanie ogromnego problemu środowiskowego. Ale czyniąc to, zwraca uwagę na szereg innych.

Szacuje się, że na oceanach świata i na oceanach pływa 5 bilionów sztuk plastiku. Masywny makaron z puli przesunie się przez Wielką Pacyficzną Plamę Śmieci, napędzaną przez wiatr i prądy oraz zbierając plastik, który napotka po drodze. Organizacja Ocean Cleanup, która opracowała urządzenie, obiecuje „największe sprzątanie w historii”.

Zobacz także: Wielka pacyficzna plama śmieci jest oficjalnie dwukrotnie większa od Teksasu

Jeśli to zadziała, urządzenie - nijakie nazwane System 001 - może uszkodzić ogromną ilość plastiku morskiego. Ale po zebraniu plastiku opcje nie są dobre. W tym miejscu etyk ekologiczny, taki jak ja, zaczyna myśleć o tym, gdzie ten plastik się skończy. Oczywiście ocean jest lepszy bez niego, ale plastikowy problem ma o wiele więcej warstw niż się wydaje.

Walka sortowania

Recykling tworzyw sztucznych jest możliwy tylko wtedy, gdy można go starannie rozdzielić na różne typy chemiczne. To, co ludzie zwykle opisują jednym słowem „plastik”, obejmuje siedem głównych rodzajów materiałów - te używane do produkcji butelek po napojach, worków na śmieci, folii do pakowania, toreb na zakupy, pojemników jogurtowych, sieci rybackich, piankowej izolacji i niemetalowych części wiele urządzeń gospodarstwa domowego. Recykling każdego z tych typów, który możesz znać na podstawie akronimów - takich jak PETE, LDPE, PVC, PP i HDPE - wymaga innego procesu chemicznego.

Dlatego wiele programów recyklingu gospodarstw domowych wymaga od mieszkańców sortowania tworzyw sztucznych - i dlaczego społeczności, które pozwalają ludziom umieszczać surowce wtórne wszystkich typów w jednym dużym pojemniku, zatrudniają ludzi i maszyny do sortowania po ich zebraniu.

Sortowanie nie będzie łatwe z plastikiem w oceanie. Wszystkie różne rodzaje tworzyw sztucznych są mieszane razem, a niektóre z nich zostały chemicznie i fizycznie rozbite przez światło słoneczne i działanie fal. Większość z nich jest teraz w drobnych kawałkach zwanych mikroplastikami, zawieszonych tuż pod powierzchnią.Pierwszą trudnością, ale w żadnym razie nie ostatnią, będzie sortowanie całego plastiku - plus wodorosty, pąkle i inne morskie życie, które mogło przyczepić się do pływających gruzów.

Recykling lub recykling?

Ocean Cleanup pracuje nad tym, jak najlepiej przetwarzać i markować materiały, które zbiera, mając nadzieję, że pojawi się rynek chętny do stworzenia unikalnego produktu. Nawet jeśli inżynierowie firmy i naukowcy mogą dowiedzieć się, jak to wszystko posortować, istnieją fizyczne ograniczenia tego, jak przydatne będzie zebrane tworzywo.

Recykling polega na rozdrobnieniu materiałów na bardzo małe kawałki przed stopieniem i zreformowaniem. Nieuniknioną częścią tego procesu jest to, że za każdym razem, gdy plastik jest poddawany recyklingowi, jego polimery - długie sekwencje chemiczne, które zapewniają jego strukturę - stają się krótsze.

Ogólnie rzecz biorąc, lżejsze i bardziej elastyczne rodzaje tworzyw sztucznych można poddawać recyklingowi tylko w gęstsze, twardsze materiały - chyba że do mieszanki dodawane są duże ilości nowego, pierwotnego tworzywa sztucznego. Po jednej lub dwóch rundach recyklingu możliwości ponownego wykorzystania są bardzo ograniczone. W tym momencie „wklęsły” materiał z tworzywa sztucznego jest formowany w tekstylia, zderzaki samochodowe lub tarcicę z tworzywa sztucznego, z których żadna nie trafia gdzie indziej poza składowisko. Plastik staje się śmieci.

Kompostowanie z tworzyw sztucznych

Co by było, gdyby istniał sposób na zapewnienie, że tworzywo sztuczne będzie rzeczywiście podlegało recyklingowi w dłuższej perspektywie? Większość bakterii nie może degradować tworzyw sztucznych, ponieważ polimery zawierają silne wiązania chemiczne węgiel-węgiel, które różnią się od wszystkiego, co bakterie rozwinęły się w przyrodzie. Na szczęście, po wielu dekadach przebywania w środowisku plastików wyrzucanych przez człowieka, wydaje się, że bakterie ewoluują, aby używać tego syntetycznego surowca, który przenika współczesne życie.

W 2016 r. Zespół biologów i naukowców zajmujących się materiałami odkrył bakterię, która może jeść określony rodzaj plastiku używanego w butelkach na napoje. Bakterie zamieniają tworzywo PET w bardziej podstawowe substancje, które można przekształcić w pierwotne tworzywa sztuczne. Po zidentyfikowaniu kluczowego enzymu w procesie trawienia plastycznego bakterii zespół badawczy rozmyślnie opracował enzym, aby zwiększyć jego skuteczność. Jeden z naukowców powiedział, że prace inżynieryjne zdołały „wyprzedzić ewolucję”.

W tym momencie przełomy działają tylko w warunkach laboratoryjnych i tylko na jednym z siedmiu rodzajów tworzyw sztucznych. Ale idea wyjścia poza naturalną ewolucję polega na tym, że uszy filozofa środowiskowego zachowują czujność.

Syntetyczne enzymy i bakterie

Odkrycie bakterii zjadających plastik i jej enzymu wymagało wielu obserwacji, czekania i testowania. Ewolucja nie zawsze jest szybka. Odkrycia sugerują możliwość odkrycia dodatkowych enzymów, które działają z innymi tworzywami sztucznymi. Ale podnoszą także możliwość wzięcia spraw w swoje ręce i zaprojektowania nowych enzymów i mikrobów.

Już całkowicie sztuczne białka kodowane przez syntetycznie skonstruowane geny działają jak sztuczne enzymy i katalizują reakcje w komórkach. Jeden z badaczy twierdzi, że „możemy opracować białka - które normalnie ewoluowałyby miliardy lat - w ciągu kilku miesięcy”. W innych laboratoriach syntetyczne genomy zbudowane całkowicie z butelek substancji chemicznych są teraz zdolne do prowadzenia komórek bakteryjnych. Uważa się, że całkowicie syntetyczne komórki - genomy, procesy metaboliczne, funkcjonalne struktury komórkowe i wszystkie - mają dopiero za dziesięć lat.

Zobacz także: 7th Grader zbudował podwodny łazik, aby ocalić oceany przed mikroplastikami

Ta nadchodząca era biologii syntetycznej nie tylko obiecuje zmianę tego, co mogą robić organizmy; grozi to zmianą organizmów. Bakterie nie będą już tylko naturalnie występującymi formami życia; niektóre z nich, nawet wiele z nich, będą celowymi mikrobami skonstruowanymi specjalnie w celu zapewnienia funkcji przydatnych dla ludzi, takich jak kompostowanie tworzyw sztucznych. Granica między życiem a maszyną rozmyje się.

Tworzywa sztuczne zanieczyszczające oceany świata muszą zostać oczyszczone. Przywrócenie ich na ląd wzmocniłoby fakt, że nawet w skali globalnej nie można wyrzucić śmieci - to po prostu idzie gdzieś indziej. Ale ludzie powinni być bardzo ostrożni co do tego, jakie rozwiązania techniczne wykorzystują. Nie mogę nie zauważyć ironii w próbie rozwiązania bardzo realnego problemu, jakim jest zbyt wiele materiałów syntetycznych zaśmiecających oceany, wprowadzając do świata biliony syntetycznie wyprodukowanych białek lub bakterii, aby je oczyścić.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Christophera J. Prestona. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.