Detta är en artikel från Head to Head, en serie där akademiker från olika discipliner tuggar på aktuella debatter. Låt oss veta vad mer du vill ha täckt - alla frågor är välkomna. Information om hur du kontaktar oss finns i slutet av artikeln.

Sharon George :Plast är inarbetat i våra vardagsliv. Sedan 1950, det uppskattas att vi har producerat miljarder ton plast, och det mesta av detta återvinns inte.

Plast har spridit sig över världen genom hav, floder och luft till alla delar av planeten. I floder och hav, plast förflyttar sig stora avstånd och finns nu rakt igenom havens vattenpelare, från ytan till de djupaste skyttegravarna.

Vi vet ännu inte hur länge detta material kommer att råda i dessa miljöer men det kommer säkert att vara längre än livslängden för den person som använde det. Och det ackumuleras. Denna påverkan, som stigande CO₂-nivåer, är konstgjord. Ingen mängd återvinningssystem och havssanering kommer att helt ta bort märket som vi har lämnat. Plast är ett ärr som förhoppningsvis kommer att varna framtida generationer för dårskapen med en ohållbar överkonsumtion.

Matt Edgeworth :Förutom spridning genom luft, floder och havsströmmar, plast letar sig in i jorden, deponier och djuphavssediment. Som sådan, de infiltrerar in i skikt – lager av sten och lera i marken – och blir därmed en del av de arkeologiska och geologiska dokumenten. De finns inte bara i ytmiljöer, där de är mycket synliga, men hamnar också i underjordiska lager.

I några av dessa begravda miljöer, plastföremål har goda chanser att fossiliseras – en process där det hårda materialet kan förmultna eller lösas upp, men dess yttre form överlever som en form som sedan fylls med andra mineraler och blir en avgjutning av det ursprungliga föremålet. På det här sättet, välbekanta former av vanliga plastföremål som sugrör kan överleva som spår i marken inte bara för några hundra, men i miljoner år.

En kort historia av plast

Sharon :Polymerer från naturliga material användes av människor så tidigt som 1200 f.Kr. när Olmec-folket använde latex och vinextrakt för att skapa gummi. På 1840-talet, svavel användes för att vulkanisera gummi, stabilisera den och göra däckproduktion möjlig.

Ett närbesläktat material, guttaperka, är en naturlig latex. Denna tidiga termoplast användes från mitten av 1800-talet, möjliggör att telegrafledningar kan läggas på havets botten och elektriska ledningar kan isoleras. Andra naturliga polymerer som liknar modern plast utvecklades från cellulosa, ett naturligt protein som finns i trä. Den första, parkesine, utvecklades för att producera celluloid 1870, ett medium för biofilm.

Men det var under 1900-talet som plasten tog fart på riktigt. 1907, Leo Baekeland uppfann den första syntetiska plasten, bakelit, från fossilbränslebaserade kemikalier. Dessa revolutionerande plaster var lätta att forma och kunde snabbt massproduceras. Dessa material var populära, billig och byggd för att hålla. Utvecklingstakten ökade och 1935 andra polymerer, såsom polystyren, polyester, PVC, polyeten och nylon tillverkades alla av fossila bränslen.

Matt :Det är en utmärkt historisk sammanfattning av plast som ett modernt material. Men som arkeolog, Jag ser utvecklingen av plast som en del av en mycket längre och bredare uppsättning tekniska trender, sträcker sig tillbaka över de senaste 20, 000 år eller så till det första uppträdandet av "nya material" i skikt.

Nya material kännetecknas av sin geologiska nyhet, att vara utan motstycke i tidigare insättningar. Gjord av människor snarare än av naturlig process, de är helt nya i jordens fyra och en halv miljard år långa historia. Keramik dök upp först – sedan tegel och kakel, glas, metallegeringar, betong, papper och så vidare. Titta på valfri soptipp idag och du kommer att hitta alla dessa nya material och mer i mängden av föremål som slängs.

Plast kan vara en relativt ny utveckling, men de är en del av denna trend mot större diversifiering av mänskligt tillverkade material, som alla så småningom hittar ner i marken.

Mängden plast vi gräver ner

Sharon :Trots deras relativa nyhet och beständighet, vi fortsätter att producera och hälla ut plast i miljön. Idag tror man att omkring 80 % av de 8,3 miljarder ton plast som någonsin tillverkats fortfarande finns någonstans där ute.

Matt :En stor del av plastavfallet dumpas på deponi, där det förblir "utom synhåll, ur sinnet". Det vi ser i haven är bara den mer synliga toppen av ett i stort sett osynligt isberg.

Låt mig ge ett exempel. Nära mitt hem i södra Bedfordshire finns en serie deponerade stenbrott, nu låga konstgjorda kullar. De gamla lergroparna, några av dem över en kilometer bred och upp till 55m djupa, gjort praktiska kärl för deponi avfall från London och andra närliggande städer och städer från 1980-talet och framåt. Även när groparna var fulla till bredden, mer soptipp byggdes upp för att bilda kullar.

Om du står på toppen av den högsta av dessa nyskapade kullar, där det tidigare stenbrottet var djupast, över 65 m kompakt deponi ligger direkt under dina fötter. På soptippar av liknande ålder i USA, andelen plast visade sig vara 20-24 volymprocent vid sortering, minskar till cirka 16 volymprocent när den packas i marken. Om vi ​​antar samma andel plast på denna plats, det skulle motsvara ett plastlager 10 m tjockt.

Under tiden, deponimaterial stannar inte alltid där det har deponerats. Till exempel, tusentals deponier är belägna i låglandslägen och riskerar därför att drabbas av marint intrång, särskilt med tanke på förväntade havsnivåhöjningar på grund av klimatförändringar. Kusterosion, flod översvämningar och tsunamier kan decimera deponier, lämnar det tyngre materialet där det är men tar bort det lättare och mer rörliga materialet som plast. En betydande del av plasten som för närvarande finns i haven kommer från översvämmade deponier.

Flykt in i miljön

Sharon :När plast väl kommer ut från soptippen kommer den att fortsätta att brytas ned till mindre fragment. Det kan intas av varelser som fåglar och fiskar och hamna i dricksvatten. Mikroplast och nanopartiklar visar sig redan i vår näringskedja och kranvatten.

Riskerna för människors hälsa med intag av nanoplast är inte helt kända. Men med stigande siffror, vår exponering kommer att öka och människor som är beroende av fiske från mycket förorenade områden kommer att bli mer utsatta.

Föroreningarna skapar förödelse för vilda djur, med djur som intrasslar eller får i sig plasten. Omkring 90 % av sjöfåglarna har fått i sig plast. Vi tillför cirka 8 miljoner ton avfall varje år till havet och om inte denna avfallsström stängs av, problemet kommer att bli mycket värre.

Matt :Men med allt fokus idag på skadorna orsakade av plast i floder och hav, Finns det inte en fara att deponi av plastavfall kan ses som ett mindre kontroversiellt alternativ? Genom att bekvämt begrava den utom synhåll, ofta omedveten om det faktum att det kan släppas tillbaka till den bredare miljön vid ett senare tillfälle, lagrar vi bara problem för kommande generationer? Borde vi inte fokusera på farorna med bortskaffande av plast såväl i jorden som i vattnet?

Sharon :Ja, vi borde fokusera på farorna med att deponera plast både på jorden och i vattnet. Jag tror att det finns en verklig fara att folk kan anta att låsning av den på deponi innebär att den kommer att stanna kvar tills den slutligen försämras.

Hur lång tid tar plast för att förmultna

Matt :Det antas allmänt att plast kommer att förfalla inom bara några hundra år eller mindre, men mer vetenskaplig forskning måste göras på denna avgörande punkt. Det verkar troligt att plast i havet bryts ner relativt snabbt till mikropartiklar, att förtäras i näringskedjan eller på annat sätt sjunka ner i sedimentet på havsbotten.

Men plast begravd i jorden kan visa sig vara mycket längre. Arkeologiska studier visar att vissa moderna deponier är så tätt förseglade och tillslutna att de skyddar material inifrån från erosiva krafter, effektivt mumifiera dem. Varken regn eller solljus eller luft kan tränga in i och nedbrytningsprocesser saktar vanligtvis ned efter 20 år eller så. I en sådan artificiellt skyddad miljö, material som papper och plast kan överleva förvånansvärt långa tider.

Sharon :Djuphavsmiljöer vid låg temperatur, svagt ljus förhindrar bildnedbrytning och högre tryck antas också ha en bevarande effekt. Men deponi kan bara vara att bevara detta avfall också? Det är fantastiskt att tänka på att framtida arkeologiska fynd kan vara de vardagliga föremål och prylar vi använder idag.

Matt :Tja, en nyligen grävd utgrävning av Atari-dataspelsprodukter begravda 10 meter ner i en deponi i New Mexico 1983 avslöjade att spelpatronerna i plast med tillhörande förpackningar och krympförpackning visade få tecken på nedbrytning efter 30 år i marken! De patroner som inte krossades var fortfarande spelbara, och såldes på eBay för tusentals dollar.

Återvinning fungerar inte

Sharon :Trots sin hållbarhet, vi använder plast som om det är engångsbruk. Ansträngningar att återvinna har visat sig vara allvarliga brister, med leveranskedjor för avfall inte allt som de verkade.

Tidigare i år rapporterades att Storbritannien skickar ut ungefär hälften av sin återvinning utomlands med otillräckliga kontroller av vad som faktiskt hände med det. Systemet visade sig vara öppet för bedrägerier, vilket oroar att avfallet istället för att återvinnas dumpades på en deponi, floder och hav. Exportörer av brittiskt avfall skickade ut förorenat och värdelöst blandat avfall och gjorde bedrägligt anspråk på återvinningssedlarna som de sedan skulle sälja.

Det är klart att återvinning ensam, i sin nuvarande form, fungerar inte. Vi måste antingen sluta använda plast eller hitta alternativa vägar för att göra oss av med plastavfall på ett mer hållbart sätt. Konsumenterna är mycket mer medvetna om plastens påverkan på miljön och är mottagliga för förändringar, men det finns begränsade valmöjligheter.

Matt :Ja. Vi måste undersöka möjliga alternativ, till exempel genom att återanvända plast i storskaliga konstruktionsprojekt som väg- och byggkonstruktion. Det pågår för närvarande lovande projekt som tittar på möjligheten att använda bearbetat plastavfall som ersättningsmaterial vid betongtillverkning.

Sharon :Att använda plastavfall för att ersätta råvaror är väldigt vettigt. Pyrolys är ett riktigt bra sätt att bryta ner plasten för att producera råvaror.

Vi kan också utveckla nya sätt att bryta ner det snabbare i användbara kemiska komponenter. Ett sätt skulle vara att smälta plasten med hjälp av enzymer. Man har hittat svampar och bakterier som har smak för plast och kan bryta ner den för att kunna använda kolet från det. Forskare i Portsmouth försökte reproducera enzymet som PET-ätande bakterier använder, och av misstag producerade ett ännu mer effektivt enzym.

Att bearbeta plasten så här skulle hjälpa till att minska mängden avfall som byggs upp som föroreningar. Långsiktigt, även om vi slutar hälla detta avfall i vår miljö, vi kommer fortfarande att ta bort miljontals fibrer och mikroplaster genom att tvätta syntetiska kläder och slita ner däck.

Problemet är att konventionell plast är alldeles för billig. En prisökning skulle jämna ut villkoren för att göra användningen av ny plast dyrare jämfört med återvunnen plast. Eftersom priset på plast bör inkludera de verkliga kostnaderna för bortskaffande i efterföljande led. Om detta var fallet, då hade vi råd med bättre avfallssortering och mer livskraftiga återvinningsanläggningar för att förhindra export av avfall.

Matt :Vi är båda överens om att mängden plast som produceras och kasseras utan att återvinnas gör irreparabel skada på andra varelser och livsmiljöer. Så mycket plast kväver flod- och havsmiljöer att många former av liv är hotade. Så mycket plast går in i geologiska cykler att det skapar en betydande stratigrafisk signal om antropocen i sig. Även när själva plasten har sönderfallit, formerna för några av de plastföremål som nu skräpar ner havsbotten kan bevaras som spårfossiler i sedimentära bergarter.

Vi kan tänka oss att plocka upp en sten om tiotals miljoner år och hitta – istället för skalen från tidigare havsdjur – formerna av bomullsknoppar, kaffeskedar, fiskenät, CD-fodral, vattenflaskor, biros …

Sharon :och spelkassetter.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.