Ryser och kan inte andas, han kräktes upp fem plastpåsar. Den lilla grindvalen, hittades i en thailändsk kanal i juni förra året, är ytterligare ett symptom på en kris i världshaven. Plastavfall, mestadels bryts ner till små partiklar, flyter i enorma klumpar bland havsströmsmönster som kallas gyres som täcker så mycket som 40 procent av jordens havsyta. Den växande allmänhetens oro har inspirerat rörelser att förbjuda engångsplaster, framför allt strån. I Kalifornien, ett lagförslag om att förbjuda sugrör såvida det inte efterfrågas på restauranger med middag väntar på en underskrift från guvernören. Andra stater som Hawaii, städer som Seattle och New York, och företag som Amazon och Starbucks överväger också eller har initierat planer för utfasning av plast.

Stanford Report pratade med Jim Leape, meddirektör för Stanford Center for Ocean Solutions, och Craig Criddle, professor i byggnads- och miljöteknik, om vägen till att minska havsplastföroreningarna. Leape har länge varit ledande inom havsbevarandeinsatser. Criddle har utvärderat användningen av mikroorganismer för att biologiskt nedbryta plastmaterial och för att syntetisera biologiskt nedbrytbar bioplast från avfallsråvaror.

Vad är omfattningen av problemet med havsföroreningar av plast?

Språng:Våra hav simmar för närvarande med plast. Det uppskattas att det nu finns 150 miljoner ton plast i havet. Vi lägger till ytterligare 8 miljoner ton varje år – det är ungefär fem matkassar fulla med plastavfall på varje fot av kusten runt om i världen, enligt en färsk studie. Det har beräknats att, om nuvarande trender fortsätter, år 2050 kommer plasten i havet att väga tyngre än fisken.

Varför ska den genomsnittlige människan bry sig?

Språng:Mikroplaster genomsyrar haven. De är i ungefär en fjärdedel av skaldjuren på våra marknader, och även i bordssalt. Plast tränger också igenom sötvattensystem som floder och bäckar. En nyligen genomförd undersökning fann plast i 94 procent av kranvattenproverna i USA och i nästan alla märken av vatten på flaska. Det pågår nu mycket forskning om hälsoeffekterna av havsplast, men vi vet redan att vissa plaster, och kemikalierna som fäster sig på plast i vattnet, kan orsaka cancer, genetiska störningar och andra negativa effekter.

Hur betydande eller potentiellt effektiva är de senaste åtagandena att förbjuda plaststrån?

Språng:Plastsugrör är bara en liten bråkdel av problemet – mindre än 1 procent. Risken är att förbud mot sugrör kan ge "moralisk licens" – vilket gör att företag och deras kunder känner att de har gjort sitt. Den avgörande utmaningen är att se till att dessa förbud bara är ett första steg, att erbjuda en naturlig plats att börja med "lågt hängande frukt" så länge det är en del av en mycket mer grundläggande förändring bort från engångsplaster över värdekedjorna för dessa företag och vår ekonomi.

Är detta ett problem vi kan lösa genom att återvinna mer eller gå över till biologiskt nedbrytbar plast?

Criddle:Förutom att återvinna mer och återanvända material mer, vi behöver nya material som kan göra samma jobb som nuvarande plast, men är biologiskt nedbrytbara, giftfria och koncentreras inte i näringskedjorna. Sådana material finns redan i naturen. Som det visar sig, många mikroorganismer gör formbara bioplastiska polymerer som är helt nedbrytbara. De lagrar dessa polymerer inuti sina celler som små granuler. Intressant, dessa granulat innehåller "frön till sin egen förstörelse":enzymer som bryter ner polymeren när den behövs för mat. I själva verket, naturen har designat denna plast för demontering. Vi borde göra likadant.

Vilka är de viktigaste hindren för detta paradigmskifte, och hur kan vi övervinna dem?

Criddle:Kostnaden är ett stort problem. Vi måste göra helt biologiskt nedbrytbara polymerer som är kostnadskonkurrenskraftiga. Ungefär hälften av kostnaden för att tillverka biologiskt nedbrytbara polymerer är kostnaden för råmaterial. Socker och oljor är för dyra. Lyckligtvis, mikroorganismer kan också använda billiga, förnybara substrat, som matavfall, biogas metan, koldioxid och förnybart väte. Vi kan också minska kostnaderna genom förbättrade biobearbetningsmetoder, genom metabolisk ingenjörskonst och genom att utforska och utnyttja den otroliga mångfalden av bioplasttillverkningssystem som evolutionen redan har skapat. I sista hand, vi kan ytterligare minska kostnaderna och uppnå skalfördelar genom decentraliserade produktionssystem och kanske även vid stora bioraffinaderier.

Vad kan regeringar, samhällen och enskilda människor gör för att lindra bördan av plastavfall?

Criddle:Vi måste tänka på vilka incitament som kommer att främja en kultur av återvinning och innovation med avseende på avfallsströmmar. Det behövs genomtänkta lagar för att kontrollera problemet och samtidigt uppmuntra innovation. Nya och hållbara affärsmodeller behövs för att hantera den nuvarande plastfloden och även för att möjliggöra en ny generation av hållbara material och teknologier.

Leape:Det finns två tydliga imperativ. Det första är att investera i bättre avfallsinsamling i den handfull länder som står för det mesta av plasten som rinner ut i havet. Den andra, mer grundläggande imperativ är att få ut plast ur vår avfallsström. Fyrtio år efter lanseringen av den första universella återvinningssymbolen, endast 14 procent av plastförpackningarna återvinns. Så, till exempel, företag behöver inte bara tillverka produkter som är återvinningsbara, men gör dem faktiskt av återvunnet eller verkligt biologiskt nedbrytbart material.

Samhällen och konsumenter kan spela en avgörande roll för att få igång handling. När samhällen agerar för att förbjuda engångsplaster och enskilda konsumenter väcker oro, större aktörer uppmärksammar. I andra frågor, från överfiske till avskogning, vi har sett att konsumentinriktade företag – som McDonalds, Unilever och Walmart – kan vara mycket känsliga för sina kunders oro. Dessa globala företag kan vara viktiga hävstänger för att driva förändring och övergå till en regenerativ, cirkulär ekonomi. Konsumenternas upprördhet över plastkrisen har redan fått uppmärksamhet från stora företag och från många regeringar. Det är en lovande start.