Bagaimana Plastik Dapat Secara Aneh Membantu Memerangi Perubahan Iklim

Apa kesamaan mobil, telepon, botol soda, dan sepatu Anda? Semuanya sebagian besar terbuat dari minyak bumi. Sumber daya tak terbarukan ini diproses menjadi seperangkat bahan kimia serbaguna yang disebut polimer - atau lebih umum, plastik. Lebih dari 5 miliar galon minyak setiap tahun dikonversi menjadi plastik saja.

Polimer berada di belakang banyak penemuan penting dalam beberapa dekade terakhir, seperti pencetakan 3D. Apa yang disebut "plastik rekayasa", yang digunakan dalam aplikasi mulai dari otomotif hingga konstruksi hingga furnitur, memiliki sifat unggul dan bahkan dapat membantu memecahkan masalah lingkungan. Misalnya, berkat rekayasa plastik, kendaraan kini lebih ringan, sehingga mereka mendapatkan jarak tempuh bahan bakar yang lebih baik. Tetapi karena jumlah penggunaan meningkat, permintaan plastik juga meningkat. Dunia sudah memproduksi lebih dari 300 juta ton plastik setiap tahun. Jumlahnya bisa enam kali lipat pada tahun 2050.

Petro-plastik pada dasarnya tidak seburuk itu, tetapi itu adalah peluang yang terlewatkan. Untungnya ada alternatif. Beralih dari polimer berbasis minyak ke polimer yang berbasis biologis dapat mengurangi emisi karbon hingga ratusan juta ton setiap tahun. Polimer berbasis bio tidak hanya terbarukan dan lebih ramah lingkungan untuk diproduksi, tetapi mereka benar-benar dapat memiliki efek menguntungkan terhadap perubahan iklim dengan bertindak sebagai penyerap karbon. Tetapi tidak semua bio-polimer diciptakan sama.

Bio-Polimer yang dapat terdegradasi

Anda mungkin pernah mengalami "bioplastik" sebelumnya, seperti peralatan sekali pakai khususnya - plastik ini berasal dari tanaman dan bukan minyak. Biopolimer semacam itu dibuat dengan memberi makan gula, paling sering dari tebu, bit gula, atau jagung, ke mikroorganisme yang menghasilkan molekul prekursor yang dapat dimurnikan dan dihubungkan secara kimiawi untuk membentuk polimer dengan berbagai sifat.

Plastik turunan tanaman lebih baik bagi lingkungan karena dua alasan. Pertama, ada pengurangan dramatis dalam energi yang dibutuhkan untuk memproduksi plastik berbasis tanaman - sebanyak 80 persen. Sementara setiap ton plastik turunan minyak bumi menghasilkan dua hingga tiga ton CO₂, ini dapat dikurangi menjadi sekitar 0,5 ton CO₂ per ton bio-polimer, dan prosesnya hanya menjadi lebih baik.

Kedua, plastik nabati dapat terurai secara hayati, sehingga tidak menumpuk di tempat pembuangan sampah.

Meskipun sangat bagus untuk sekali pakai seperti garpu plastik untuk terurai, terkadang seumur hidup lebih lama adalah penting - Anda mungkin tidak ingin dashboard mobil Anda perlahan-lahan berubah menjadi tumpukan jamur dari waktu ke waktu. Banyak aplikasi lain membutuhkan jenis ketahanan yang sama, seperti bahan konstruksi, perangkat medis, dan peralatan rumah tangga. Bio-polimer yang dapat terurai secara hayati juga tidak dapat didaur ulang, yang berarti lebih banyak tanaman perlu ditanam dan diproses secara terus menerus untuk memenuhi permintaan.

Bio-Polimer sebagai Penyimpanan Karbon

Plastik, apa pun sumbernya, sebagian besar terbuat dari karbon - sekitar 80 persen beratnya. Sementara plastik yang diturunkan dari minyak bumi tidak melepaskan CO₂ dengan cara yang sama seperti membakar bahan bakar fosil, mereka juga tidak membantu menyerap kelebihan polutan gas ini - karbon dari minyak cair hanya diubah menjadi plastik padat.

Sebaliknya, bio-polimer berasal dari tanaman, yang menggunakan fotosintesis untuk mengubah CO₂, air, dan sinar matahari menjadi gula. Ketika molekul-molekul gula ini dikonversi menjadi bio-polimer, karbon secara efektif dikunci dari atmosfer - selama mereka tidak terurai atau dibakar. Bahkan jika bio-polimer berakhir di TPA, mereka masih akan melayani peran penyimpanan karbon ini.

CO₂ hanya sekitar 28 persen karbon, jadi polimer terdiri dari reservoir yang sangat besar untuk menyimpan gas rumah kaca ini. Jika pasokan tahunan dunia saat ini sekitar 300 juta ton polimer semuanya non-biodegradable dan berbasis bio, ini akan sama dengan gigaton - satu miliar ton - CO se yang diasingkan, sekitar 2,8 persen dari emisi global saat ini. Dalam sebuah laporan baru-baru ini, Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim menguraikan menangkap, menyimpan, dan menggunakan kembali karbon sebagai strategi utama untuk mitigasi perubahan iklim; polimer berbasis bio dapat memberikan kontribusi penting, hingga 20 persen dari penghilangan CO₂ yang diperlukan untuk membatasi pemanasan global hingga 1,5 derajat Celcius.

Pasar Biopolimer Non-Degradable

Strategi penyerapan karbon saat ini, termasuk penyimpanan geologis yang memompa CO₂ untuk pertanian bawah tanah atau pertanian regeneratif yang menyimpan lebih banyak karbon di dalam tanah, sangat bergantung pada kebijakan untuk mendorong hasil yang diinginkan.

Sementara ini adalah mekanisme penting untuk mitigasi perubahan iklim, penyerapan karbon dalam bentuk bio-polimer memiliki potensi untuk memanfaatkan pendorong yang berbeda: uang.

Persaingan berdasarkan harga saja merupakan tantangan bagi bio-polimer, tetapi keberhasilan awal menunjukkan jalan menuju penetrasi yang lebih besar. Salah satu aspek yang menarik adalah kemampuan untuk mengakses kimia baru yang saat ini tidak ditemukan dalam polimer yang diturunkan dari minyak bumi.

Pertimbangkan daur ulang. Beberapa polimer tradisional benar-benar dapat didaur ulang. Bahan-bahan ini sebenarnya paling sering didaur ulang, artinya hanya cocok untuk aplikasi bernilai rendah, seperti bahan konstruksi. Berkat alat rekayasa genetika dan enzim, sifat-sifat seperti daur ulang yang lengkap - yang memungkinkan bahan untuk digunakan berulang kali untuk aplikasi yang sama - dapat dirancang menjadi bio-polimer dari awal.

Bio-polimer saat ini sebagian besar didasarkan pada produk fermentasi alami dari spesies bakteri tertentu, seperti produksi oleh Lactobacillus dari asam laktat - produk yang sama yang memberikan rasa getir dalam bir asam. Sementara ini merupakan langkah pertama yang baik, penelitian yang muncul menunjukkan fleksibilitas sejati bio-polimer diatur untuk dilepaskan di tahun-tahun mendatang. Berkat kemampuan modern untuk merekayasa protein dan memodifikasi DNA, desain khusus dari prekursor bio-polimer sekarang dalam jangkauan. Dengan itu, dunia polimer baru menjadi mungkin - bahan di mana CO₂ hari ini akan berada dalam bentuk yang lebih berguna, lebih berharga.

Agar impian ini terwujud, diperlukan lebih banyak penelitian. Sementara contoh awal ada di sini hari ini - seperti Coca-Cola PlantBottle berbasis bio sebagian - bioteknologi yang diperlukan untuk mencapai banyak bio-polimer baru yang paling menjanjikan masih dalam tahap penelitian - seperti alternatif yang dapat diperbarui untuk serat karbon yang dapat digunakan dalam segala hal mulai dari sepeda hingga bilah turbin angin.

Kebijakan pemerintah yang mendukung penyerapan karbon juga akan membantu mendorong adopsi. Dengan dukungan semacam ini, penggunaan bio-polimer secara signifikan sebagai penyimpanan karbon dimungkinkan segera setelah lima tahun ke depan - jadwal waktu dengan potensi untuk memberikan kontribusi yang signifikan dalam membantu menyelesaikan krisis iklim.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Joseph Rollin dan Jenna E. Gallegos. Baca artikel asli di sini.