Wetenschap
Duizenden jaren vanaf nu, het is heel goed mogelijk dat toekomstige beschavingen door de overblijfselen van de onze zullen graven. Misschien zullen ze afgebrokkelde wolkenkrabbers opgraven. Ze zullen onze afbrokkelende botten ontdekken. En vrijwel zeker, ze zullen eindeloze hoeveelheden begraven plastic aan het licht brengen, van gereedschap tot speelgoed. "Oh kijk, het lijkt het karmozijnrode lichtzwaard te zijn dat ooit door de grote Lord Vader werd gedragen!"
We leven in het plastictijdperk, waarin velen van ons niet meer dan een minuut of twee kunnen gaan zonder een product aan te raken dat op zijn minst gedeeltelijk van dit kneedbaar is gemaakt, sterk en duurzaam materiaal. En het is die laatste eigenschap waar zoveel mensen met een verstand van hulpbronnen en milieu bij betrokken zijn.
Kunststoffen hebben een uithoudingsvermogen - ze worden niet veel afgebroken in natuurlijke omgevingen of op stortplaatsen. Recycling is een geweldige optie om sommige soorten plastic te hergebruiken, en meer mensen worden bewuster van recycling. Nog altijd, alleen in de Verenigde Staten, slechts ongeveer 7 procent van alle gebruikte plastic producten wordt gerecycled; en 28 miljoen ton (ja, ton) wordt elk jaar op stortplaatsen gegooid [bron:EcoLogic].
Om ervoor te zorgen dat kunststoffen geen permanente vervuilers worden, sommige nieuwere kunststoftechnologieën bevatten biologisch afbreekbare additieven in hun chemie. Deze additieven zijn ontworpen om kunststoffen op natuurlijke wijze af te laten breken, of ze nu op een vuilstortplaats liggen of langs de weg zijn geplant door een nestwants.
Naarmate ze degraderen, dergelijke kunststoffen worden afgebroken tot koolstofdioxide, humus of biomassa (een basisch organisch materiaal vergelijkbaar met bodem) en methaangas. Dat is een grote verbetering ten opzichte van bijna onverwoestbare wasmiddel- en frisdrankflessen die hun aanwezigheid zouden kunnen aankondigen aan toekomstige archeologen.
Maar voordat biologisch afbreekbare additieven in de meeste producten kunnen groeien, er is veel werk aan de winkel op het gebied van overheidsregelgeving, recyclingnormen en public relations voor consumenten.
Op de volgende pagina, we maken onze handen vuil met heerlijk bederf -- en verdiepen ons in wat biologische afbraak zo cool maakt.
Inhoud
De wereld om ons heen wemelt van micro-organismen, die ook wel worden genoemd microben . Microben kunnen onzichtbaar zijn voor het blote oog, maar hun eetlust is duidelijk, omdat ze de ontbinding van allerlei soorten initiëren en versnellen organisch materiaal , uit de krant, naar uitwerpselen van dieren, tot pizzabodems en nog veel meer, veel meer.
Er zijn veel soorten microben die de magie van ontbinding bewerken. Ze omvatten bacteriën, schimmels, protozoa, algen, actinomyceten en anderen. Verschillende soorten microben werken hun magie op verschillende manieren uit en ze verteren verschillende materialen, maar ze dragen allemaal bij aan de afbraak van organisch materiaal, die ook kan worden genoemd biologische afbraak .
Omgevingsfactoren spelen een cruciale rol in elk ontbindingsproces. De aanwezigheid van water, licht, warmte, zuurstof en andere variabelen beïnvloeden allemaal de manier waarop microben en hun energiebronnen (zie:voedsel) met elkaar omgaan.
Vooral zuurstofniveaus hebben een grote invloed op de afbraak. Uw composthoop in de achtertuin is een voorbeeld van: aerobics omgeving, wat betekent dat er zuurstof aanwezig is. Een monsterlijke stortplaats, anderzijds, is een anaëroob omgeving, of een die grotendeels geen zuurstofblootstelling heeft.
In een aerobe setting, microben gebruiken zuren en enzymen om de grote moleculen van een materiaal om te zetten in steeds kleinere verbindingen. Nadat de moleculen kleiner zijn geworden, microben kunnen het materiaal opnemen en gebruiken voor energie.
Hetzelfde proces vindt plaats in anaërobe omstandigheden, maar met opmerkelijk verschillende bijproducten - de microben produceren veel methaan en koolstofdioxide. Stortplaatsen met apparatuur voor het terugwinnen van methaan kunnen het gas opvangen en verkopen aan lokale energiebedrijven; anderen verbranden het gas eenvoudigweg zodat het niet bijdraagt aan de uitstoot van broeikasgassen.
Water is nog belangrijker dan lucht. Zonder water, het leven op aarde zou niet bestaan zoals wij het kennen. Hetzelfde concept is van toepassing op stortplaatsen. Stortplaatsen met een hoger vochtgehalte vertonen een veel snellere biologische afbraak, terwijl die in drogere streken lang niet zo biologisch actief zijn.
Maar zelfs als er veel water is, ondoordringbare conventionele kunststoffen zijn als kryptoniet voor microbiële ka-pow. Kunststoffen hebben de neiging om bijna alle pogingen van de natuur om ze te deconstrueren te weerstaan en af te buigen. Blijf lezen en je zult zien waarom kunststoffen zo koppig en moeilijk uit elkaar te halen zijn.
Kunststofnummers om over na te denkenAmerikanen gooien 2,5 miljoen plastic flessen per uur weg. In 2007, meer dan 325 miljoen pond aan plastic containers met brede opening werden teruggewonnen voor recycling. Door 1 ton plastic te recyclen, wordt 7,4 kubieke meter aan vuilstortruimte bespaard.
Kunststoffen zijn uiteindelijk gebaseerd op aardolie, die zelf het resultaat is van rottend organisch materiaal. Dus microben zouden een waar feest moeten vieren in de vorm van plastic, Rechtsaf?
Nee. Microben halen over het algemeen hun neus op voor plastic.
Dat komt omdat tijdens het productieproces, de aardolie ondergaat veranderingen op moleculair niveau, verschuiving van eenvoudige monomeren (enkele chemische eenheden) naar polymeren , die veel groter zijn, meer complexe eenheden verbonden door sterke chemische bindingen. Ze zijn waterdicht en luchtdicht, en als zodanig, ze zijn prachtig om te maken, beschermen, verzending en het bewaren van onnoemelijke menselijke producten.
Dit soort gigantische polymeren zijn niet gemaakt door Moeder Natuur. Ze zijn het resultaat van de chemische prestaties van de mensheid. Polymeren zijn er in vele varianten die worden aangeduid met esoterische acroniemen die hun onnatuurlijkheid weerspiegelen:PE (polyethyleen), PP (polypropyleen) en PS (polystyreen) zijn er maar een paar.
Naar de natuurlijke wereld, plastics zijn een chemische freakshow. Microben zijn niet biologisch uitgerust om ze aan te vallen en af te breken zoals ze dat doen met organisch materiaal.
Als resultaat, het kan honderden jaren of langer duren voordat microben enige vooruitgang hebben geboekt met dat plastic spoor dat je hebt laten vallen tijdens je picknick in het park. We weten eigenlijk niet hoe lang dat gebruiksvoorwerp kan blijven bestaan - misschien wel voor altijd.
Nog altijd, je hebt waarschijnlijk plastic gezien op een strand of veld dat er broos of vervallen uitziet. Het is niet vanwege biologische afbraak. In plaats daarvan, ultraviolet licht en zuurstof zijn de oorzaak van deze buitengewoon langzame vernietiging, wat vaak resulteert in brokken plastic die toch veel vervuilen.
Om kunststoffen echt biologisch af te breken, we moeten additieven gebruiken die microben helpen hun werk te doen. Prikkel de eetlust van deze kleine kerels en ze kunnen een zeer nuttige vernietiging aanrichten.
We zullen binnenkort nader ingaan op additieven, maar voordat we dat doen, blijf lezen voor meer informatie over wat plastic doet degraderen, en hoe hun ondergang niet altijd natuurlijk of schoon is.
Microben evolueren om plastic te etenMicroben kunnen en zullen evolueren om door mensen gemaakte producten en chemicaliën te consumeren. Kunststoffen bestaan pas ongeveer 100 jaar. In de komende decennia is het waarschijnlijk dat steeds meer microben zich zullen aanpassen om vele soorten synthetische polymeren af te breken.
Kunststoffen zijn een divers technologisch wonder. En zoals met alle technologische ontwikkelingen, polymeren hebben een soort regulering nodig om hun gebruik en verwijdering te sturen. De ISO (International Organization for Standardization) begon met het definiëren van zes soorten afbreekbare kunststoffen.
De eerste vier soorten zijn: afbreekbaar , fotoafbreekbaar , oxidatief afbreekbaar en hydrolytisch afbreekbaar . Afbreekbare kunststoffen zijn gewoon kunststoffen die op een meetbare manier worden afgebroken. Foto-afbreekbare kunststoffen worden afgebroken door licht. Oxidatief afbreekbare stoffen worden afgebroken door oxidatie; roest is een vorm van oxidatie, en hetzelfde soort proces kan gebeuren met polymeren. Oxo-afbreekbaar kunststoffen hebben een additief dat dit "roestproces" versnelt. En hydrolytisch afbreekbare kunststoffen worden afgebroken door de interactie van het polymeer en water.
Bijvoorbeeld, een plastic zak die door blootstelling aan zonlicht of zuurstof wordt afgebroken, kan uiteenvallen in kleine, microscopisch kleine stukjes, die niet noodzakelijk goedaardig zijn. Dat overgebleven fijnstof kan worden opgenomen door kleine wezens en zich een weg banen door de voedselketen, die onderweg de lichaamschemie van elk organisme beïnvloeden - met onbekende gevolgen.
De laatste twee soorten ISO-gedefinieerde afbreekbare kunststoffen zijn: biologisch afbreekbaar en composteerbaar. Een biologisch afbreekbaar plastic is gewoon een plastic dat onze eerder genoemde microbevrienden kunnen ontmantelen tot water en koolstofdioxide, maar op een tijdlijn die niet per se goed gedefinieerd is. Composteerbare kunststoffen worden afgebroken met een snelheid die vergelijkbaar is met andere soorten composteerbare materialen, en ze resulteren, opnieuw, in water, kooldioxide, humus, en anorganische verbindingen.
Een groot verschil tussen composteerbare en biologisch afbreekbare kunststoffen is dat de eerste de hoge hitte van een professioneel beheerde composthoop of stortplaats nodig hebben om te rotten. Dit onderscheid is essentieel, omdat 10 tot 15 miljard pond, of 75 procent, van alle kunststoffen belandt op stortplaatsen [Bron:PEC]. Echt biologisch afbreekbare kunststoffen worden het beste afgebroken op een stortplaats, maar ze zullen ook degraderen in een greppel langs de weg.
Het is niet zo erg als biologisch afbreekbare stoffen op een vuilstort terechtkomen in plaats van in een recyclingcentrum. Op een stortplaats, het methaan dat ze vrijgeven, kan worden opgevangen en verbrand voor onze energiebehoeften. van de 1, 200 operationele stortplaatsen in de Verenigde Staten, ongeveer de helft vangt methaan op. In 2008, die projecten voor stortgasenergie (LFG) wekten in slechts één jaar tijd ongeveer 12 miljard kilowattuur elektriciteit op.
Nutsvoorzieningen, laten we eens kijken naar het vuile werk van kunststofadditieven.
Biologisch afbreekbare additieven geven microben de chemische hefboomwerking die ze nodig hebben om plastic in de vergetelheid te brengen. additieven, die ook wel worden genoemd degradatie initiatiefnemers , omvatten ernstig complexe chemische technologie die het nut van het product in evenwicht moet brengen, consumentenveiligheid en het uiteindelijke einde van het plastic, of het nu gaat om recycling of ontbinding.
Deze additieven zijn gepatenteerde (d.w.z. uiterst geheime) mengsels van organische verbindingen. Specifieke recepten van additieven manipuleren microben op verschillende manieren, en bedrijven prijzen hun formules als superieur aan die van anderen.
Wanneer gemengd in gewone kunststoffen, ze vormen slechts ongeveer 0,5 tot 2 procent van de totale samenstelling van het product, en cruciaal, ze veranderen de prestaties van het polymeer niet. Dat is, je gaat niet op vakantie en komt twee weken later thuis met een jus d'orange die tot slordige stukjes is verkruimeld. Ze hebben ook op geen enkele manier invloed op de inhoud van een container, en ze hebben geen nadelige gevolgen voor de traditionele recycling van kunststoffen.
In feite, je zou nooit weten dat er iets anders was aan het plastic totdat het op de vuilstort terechtkwam, dat is echt de enige plek met de juiste combinatie van vocht en verschillende microben die het additief in het plastic kunnen exploiteren. De additieven zullen hun werk doen buiten een stortplaats, te, maar het proces zal aanzienlijk langer duren.
Het proces gebeurt niet meteen. Aanvankelijk, slechts een paar microben worden aangetrokken door het additief; die eerste microben creëren een kleine spleet in het plastic pantser. Er komen meer soorten microben, hun combinaties van zuren en enzymen, samen met water, uiteindelijk kunnen ze enorme polymeren afbreken in steeds kleinere stukjes.
Maar hoe zit het met composteerbaar plastic? We zullen, er worden geen toevoegingen gebruikt bij deze zgn bioplastics (vaak gemaakt van polymelkzuur of PLA). Ze zijn gemaakt van natuurlijke materialen zoals maïs- of erwtenzetmeel of soorten plantaardige vetten en oliën. Bovendien, niet alle bioplastics zijn bedoeld om af te breken. Liever, ze zijn gemaakt van hernieuwbare stoffen (zoals maïs) voor duurzaamheidsdoeleinden. Sommige soorten zullen niet veel degraderen op een stortplaats.
Bioplastics en kunststoffen met additieven concurreren vaak met elkaar om een deel van de polymeermarkt. Soms mondt die competitie uit in een extreem openbare knokpartij. Blijf lezen en je zult zien hoe de wateren van het gesprek over biologisch afbreekbare plastics allesbehalve rustig zijn.
Kunststof is overal. Kunststoffen zijn groot, grote zaken. Dus, veel organisaties hebben veel op het spel als het gaat om de regulering en politiek van biologische afbreekbaarheid. Veel mensen discussiëren over de details over de vraag of verschillende kunststoffen echt rotten. En als ze dat doen, hoe lang het duurt en wat voor soort bijproducten ze achterlaten.
Om biologische afbreekbaarheid te definiëren, overheden en bedrijven wenden zich tot de American Society for Testing and Materials (ASTM). ASTM ontwikkelt vrijwillige consensusnormen voor allerlei producten en diensten, zowel in de Verenigde Staten als internationaal.
De ASTM-normen voor biologische afbreekbaarheid zijn nog in ontwikkeling, en hoewel het nog geen standaard is, veel organisaties houden zich aan de ASTM D-5511-11 testmethode. Deze test helpt bedrijven bij het bepalen van de biologische afbreekbaarheid van kunststoffen in een anaërobe omgeving zoals een stortplaats.
Omdat ontledingstests tijd en vallen en opstaan vergen, er is genoeg ruimte voor onenigheid over wat de testresultaten betekenen. Bedrijven die verschillende soorten biologisch afbreekbare kunststoffen maken, onder invloed van zuurstof afbreekbare kunststoffen, en composteerbare bioplastics duwen elkaar om het bewijs dat hun aanpak superieur is.
Charles Lancelot, uitvoerend directeur van de Plastics Environmental Council, werkt al 40 jaar met kunststoffen. Hij zegt dat politiek en pr-games, vooral in Californië, het publiek hebben misleid over de verschillen tussen deze kunststoffen.
Hij wijst op PLA-gebaseerde bioplastics, die zijn gemaakt van maïszetmeel, als een voorbeeld. Maïs- en landbouwlobbygroepen willen PLA in meer producten omdat dit de vraag - en uiteindelijk de prijs - naar maïs zal verhogen.
Maar Lancelot zegt dat PLA-producten gewoon niet degraderen tenzij ze professioneel worden gecomposteerd. En vanuit milieuoogpunt dat maakt ze minder wenselijk dan kunststoffen die echt biologisch afbreekbaar zijn op stortplaatsen en sloten. Hij wijst ook op een nadeel van onder invloed van zuurstof afbreekbare kunststoffen; ze hebben UV-licht en zuurstof nodig om af te breken, en die variabelen zijn schaars op een stortplaats.
Om de controverse te kalmeren en strenge normen voor biologische afbraak op te bouwen, Georgia Tech en North Carolina State Universities voeren stortplaatssimulaties uit en zullen hun bevindingen en aanbevelingen aan de Amerikaanse regering voorleggen. Nieuwe normen zullen door de media worden gepubliceerd en zullen waarschijnlijk de publieke opinie over verschillende soorten afbreekbare kunststoffen de komende jaren beïnvloeden.
Publieke druk, en efficiëntere manieren om biologisch afbreekbare kunststoffen te maken, zou de acceptatie en het gebruik van deze additieven in veel producten kunnen versnellen. Uiteindelijk, dat zou kunnen betekenen meer milieuvriendelijke kunststoffen, degenen die volledig verdwijnen -- in plaats van millennia te blijven bestaan als een kenmerk van een beschaving die wist hoe ze wonderbaarlijk duurzame producten moest maken, maar geen manier kon vinden om ze op de juiste manier weg te gooien.
Ik breng veel tijd door met hardlopen en wandelen over de onverharde en onverharde wegen in de buurt van mijn huis in Nebraska. Het houdt nooit op me woedend te maken als ik de resultaten zie van opzettelijk en per ongeluk zwerfvuil; fastfood puin, bierblikjes en flessen en plastic in overvloed. Toch weet ik dat het zichtbare afval dat over het landschap verspreid ligt slechts een klein deel is van het afval dat we allemaal produceren. Het grootste percentage afval belandt op stortplaatsen, inclusief de spullen die echt gerecycled moeten worden.
De experts die ik voor dit verhaal heb geïnterviewd haastten zich om te zeggen dat biologisch afbreekbare kunststoffen geen wondermiddel tegen vervuiling zijn. Ze staan erop dat de oude regel van hergebruiken wat je kunt en de rest recyclen nog steeds van toepassing is op onze huidige stand van zaken op het gebied van milieu. Maar met biologisch afbreekbare kunststoffen, misschien zal onze afvallige levensstijl net iets minder impact hebben op toekomstige generaties.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com