Med nyheter om att företag som Starbucks, Hyatt och Marriott har kommit överens om att förbjuda plastrån, det är en lämplig tid att överväga plastens roll i vårt dagliga liv. Plast är ett ofta förbisett modernt underverk - billiga och mångsidiga ämnen som kan formas till otaliga produkter.

Att dricka sugrör är bara den bokstavliga toppen av mänsklighetens plastberoende. År 2016 nådde den globala plasthartsproduktionen nästan 335 miljoner ton. Enligt vissa uppskattningar, det kan växa till cirka 650 miljoner ton år 2020, ungefär 100 gånger vikten av Pyramiden i Giza.

Vårt labb är ett av ett antal forskargrupper som letar efter potentiella lösningar på samhällets plastproblem. Vi studerar en liten fotosyntetisk bakterie, som vi använder som produktionsplattform för att omvandla ljus och koldioxid till förnybara föreningar, inklusive bioplastalternativ. Biobaserad plast är ett lovande alternativ för att minska plastavfall, men att öka dem kommer att kräva betydande investeringar, både vid tillverkning av dem och i speciella anläggningar för bortskaffande av dem.

Långlivat avfall

Mycket av världens plastproduktion tillverkas till engångsföremål, som att dricka sugrör. Verkligen, livsmedelsförpackningar och livsmedelsrelaterade föremål, som koppar, transportbehållare, krympfolie och plastpåsar, står för en stor andel av all tillverkad plast.

Mindre än 10 procent av all plastavfall återvinns över hela världen. De flesta livsmedelsförpackningar av plast kan inte lätt återvinnas om det finns några matrester som sitter fast vid det, eftersom dessa rester kan störa olika behandlingsstadier. Som ett resultat, många återvinningsanläggningar accepterar inte livsmedelsförpackningar.

Hur är det med annat plastavfall? Cirka 12 procent förbränns, men nästan 80 procent hamnar på deponier eller miljön. I havet, strömmar samlar ihop plastskräp i stora flytande "öar" av sopor.

Oavsett om de är begravda eller flyter till sjöss, plast kan ta hundratals år att gå sönder. Under tiden kan de tvätta sig på stranden, skapa kull- och turismhuvudvärk. Vidare, stora plastföremål, och även de mikropartiklar de kan slita ner i, är skadliga för en mängd olika vilda djur, inklusive sjöfåglar, marint liv och koraller.

Plast från växter

En mängd olika biobaserade plaster gjorda av förnybara biologiska föreningar har studerats i många år. I dag, många kan fungera som drop-in-ersättare för de fossila bränslebaserade plasterna som de flesta av oss känner till, såsom polystyren och polyeten.

De flesta bioplaster tillverkas för närvarande genom att ta socker som härrör från växter, som majs och sockerrör, och att använda mikroorganismer för att omvandla dem till råvaror som så småningom kan formas till plastharts. Men det finns en avvägning mellan att göra bioplast biologiskt nedbrytbart å ena sidan och ändå hållbart nog för sitt ändamål å andra sidan. Ett sugrör och en kopp som sönderfaller halvvägs genom din roadtrip är inte särskilt användbart alls.

Många av de mest lovande bioplasterna i produktion och under utveckling kan snabbt nedbrytas under kontrollerade förhållanden, som i en storskalig komposteringsanläggning. Här, bioplaster kan blandas med andra organiska ämnen och blandas regelbundet för att säkerställa att det finns tillräcklig luftning för att främja snabb sönderdelning. En sådan anläggning som är särskilt engagerad i att testa och förbättra nedbrytningen av bioplast är Cedar Grove, opererade från staten Washington. Slutresultatet är en rik kompost som är lämplig för att gödsla trädgårdar och grödor.

Dock, även biobaserad plast kommer fortfarande att tappa i årtionden eller århundraden om de kastas i soporna och begravas på soptippar. Under ytskiktet på en deponi, förhållandena är ofta torra, svalt och syrefattigt. Alla dessa faktorer avskräcker tillväxten av mikrober som kan påskynda nedbrytningen av bioplaster. Däremot, komposterbar plast nedbryts till stor del inom tre månader i industriella kompostanläggningar, där förhållandena lyckas främja luftning och temperaturen ofta är väsentligt högre på grund av all den mikrobiella aktiviteten.

Liknande, det är osannolikt att något utvecklat material är biologiskt nedbrytbart under alla miljöförhållanden. Till exempel, de får inte gå sönder i Arktis eller vid havets botten. Förhållanden i sådana miljöer, såsom låga temperaturer och syrenivåer och högt tryck, kan hämma tillväxten av organismer som verkar för att bryta bindningarna i plastpolymerer, vilket leder till mycket långsammare sammanbrott.

Detta innebär att alla genombrott inom materialvetenskap måste kopplas till hållbara metoder för bioplastproduktion och ett väloljat system för att styra bioplastvaror till komposteringsanläggningar.

Använda mikrober för att göra bioplast

Att göra plast från växtkällor är verkligen mer hållbart än fossila bränslebaserade metoder, men det kräver mark och färskt vatten för att odla och bearbeta råvarorna. Vårt forskningslabb letar efter sätt att träna fotosyntetiska mikrober (cyanobakterier) som naturligt kan utnyttja solen för att göra samma bioplastiska föreningar.

I denna process, dessa mikrober spelar samma roll som växter, genom att använda solljus och koldioxid för att skapa sockerarter som kan omvandlas till bioplast. Faktiskt, cyanobakterier är mer effektiva solomvandlare och kräver inte jord eller sötvatten, så detta tillvägagångssätt kan minska konkurrensen om mark och resurser.

Även om det är lätt att malignera det låga plasthalmen, det är svårt att hitta på ersättare som är lika billiga, lätta och hållbara och är godartade för miljön. Jag tror att framsteg är möjliga, men bara om forskare kollektivt kan komma med bioplastalternativ och socialpolitik stödjer komposteringsinfrastrukturen för att hantera dem på lämpligt sätt.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.