Siden Bakelitt ble avslørt i 1907 som den første syntetiske plasten - den ble brukt som en elektrisk isolator - har denne lette, sterke og formbare klassen av materialer bidratt til å skape den moderne verden. Plast er en hovedingrediens i produktdesign og produksjon, og bruken av dem, spesielt som engangsartikler som vannflasker og matemballasje, utvides. Den totale vekten av plast produsert per år ligger for tiden på mer enn 380 millioner tonn og er satt til å toppe 900 millioner tonn innen 2050.
Men i likhet med fossilt brensel de er laget av, kan plast ha negative miljøkonsekvenser. Innen 2050 vil anslagsvis 12 milliarder tonn plastavfall ligge på søppelfyllinger eller forurense det naturlige miljøet. Til sammenligning var dette tallet rundt 4,9 milliarder tonn i 2015. Brukt plast utgjør også en stor andel av drivstoffet som tilføres energigenererende avfallsforbrenningsanlegg, som er en kilde til karbonutslipp. Dokumentarfilmer som de som er fortalt av David Attenborough har trukket oppmerksomhet til miljøfarene som plastavfall utgjør. Opptak av kasserte vannflasker som kveler livet i havet har også bidratt til å utløse et offentlig skrik og drevet plastforurensning opp på globale agendaer.
Selv om mange plaster nå bærer resirkuleringssymbolet, er plastgjenvinning i praksis rå og energikrevende. Resirkulert plast har en tendens til å være av lavere kvalitet - de har mindre styrke - enn nyprodusert plast. I økende grad blir forbrukere solgt produkter laget av biologisk nedbrytbar plast, avledet fra plantekilder eller tilsatt oksygen og andre kjemikalier for å la dem brytes ned i miljøet. Dette kompliserer imidlertid resirkuleringsarbeidet, fordi biologisk nedbrytbar plast har en skadelig effekt på kvaliteten på resirkulert plast, og det er ingen pålitelig måte for gjenvinningsanlegg å skille denne plasten fra andre former.
Hvordan mer bærekraftig plast kan lages har blitt et av de største og mest presserende spørsmålene innen kjemi i dag. Forskere fra mange grener av feltet jobber nå med måter å redusere plastavfall og for å øke sjansene for at det kan resirkuleres.
En slik innsats er rapportert i denne ukens utgave av Nature. Stefan Mecking og hans kolleger ved Universitetet i Konstanz i Tyskland beskriver en ny type polyetylen - en av de vanligste typene engangsplast - som kan resirkuleres ved å gjenvinne det meste av utgangsmaterialene - noe som er vanskelig å gjøre med eksisterende materialer og resirkuleringsteknologier.
Denne nye plasten må testes ytterligere, og dens innvirkning på eksisterende resirkuleringsinfrastruktur må evalueres. Det vil kreve en annen type gjenvinningsteknologi enn den som er tilgjengelig på eksisterende gjenvinningssentre. Hvis det er enighet om at det bør brukes, og hvis det kan skaleres opp, har det potensial til å akselerere overgangen til resirkulert plast. Det kan være en del av løsningen for å gjøre plastbruk mindre skadelig.
Men kjemi alene kan ta oss bare så langt. Dersom forbrenningen av plast og opphopningen av materialene i hav og deponi skal reduseres, kan ikke industrien fortsette å produsere plast i dagens takt. Bedrifter må ta mer ansvar for hele livssyklusen til plastproduktene sine. Og for at dette skal skje, må regjeringer innføre flere reguleringer, og en foreslått FN-plastavtale må også lykkes.
Enveis system
Plast lages ved å kombinere kjeder av enkle molekylære byggesteiner. Det er ikke lett å kjøre den prosessen bakover for å lage materialer for gjenbruk - selv om forskere har gjort noen fremskritt. Hovedhindringen for forbedret plastresirkulering er hvordan man bryter de kjemiske bindingene på en systematisk og lavenergi måte for å gjenvinne verdifulle materialer som deretter kan brukes til å lage plast av like høy kvalitet.
Det er flere måter å gi plast et liv etter døden. Disse inkluderer mekanisk resirkulering - hvor de kuttes opp, smeltes og gjenbrukes som en plast av lavere kvalitet. Et annet alternativ er at de skal resirkuleres kjemisk - ved å bryte bindingene som holder de lange plastmolekylene sammen, og skape mindre, nyttige molekyler som kan gjøres om til ny plast. Den siste tilnærmingen, muligens den vanskeligste av de to, er det Mecking og kollegene hans har jobbet med.
Dette teamet er ett av flere rundt om i verden som har prøvd å finne en slik måte å resirkulere polyetylen på. Ved å bruke en fornybar kilde, laget Mecking og kollegene hans et robust polyetylenlignende materiale som inneholder kjemiske grupper som lettere kan splittes enn de i konvensjonell plast, noe som gjør at materialet kan dekonstrueres på resirkuleringsstadiet. Forskerne var i stand til å gjenvinne nesten alt utgangsmaterialet gjennom resirkuleringsprosessen, og fra det gjenskape det polyetylenlignende materialet.
Dette arbeidet kommer i hælene på det fra et annet team, som rapporterte lignende funn i oktober. Susannah Scott ved University of California, Santa Barbara, og hennes kolleger brukte en katalysator for å hjelpe til med å bryte polyetylen til mindre molekyler som kunne brukes som startblokker for å lage forskjellige typer polymer.
Dette er smart kjemi og livsviktig forskning. Tilnærmingen må nå undersøkes for ulike typer plast og i større skalaer. Men så lenge plastbruken fortsetter å øke, vil ikke gjenvinning alene redusere plastforurensning.
Industrien er godt klar over dette, og engasjerer seg – men ikke på langt nær så mye som den trenger – med spørsmålet om hvordan man kan redusere produksjonen. En femtedel av selskapene som lager eller bruker plastemballasje har forpliktet seg til et løfte kalt New Plastics Economy Global Commitment, opprettet av Ellen MacArthur Foundation og FNs miljøprogram. Underskriverne lover å øke plastresirkuleringen som en del av en bredere forpliktelse til sirkulærøkonomiske prinsipper, som tar sikte på å oppnå kontinuerlig bruk av ressurser og eliminere avfall. Men ifølge den siste rapporten er fremgangen ujevn – spesielt når det gjelder å redusere engangsemballasje og ta i bruk fullt gjenbrukbar emballasje.
Det er klart at bedrifter må dyttes, eller presses hardere til å handle. Hvis de ble pålagt å ta ansvar for hele livssyklusen til plastproduktene sine, ville de være mindre tilbøyelige til å bruke materialer som er vanskelige å gjenbruke eller resirkulere. For det formål må en foreslått global traktat, som blir beskrevet som ekvivalent med Paris-klimaavtalen for plastforurensning, lykkes. Tidligere har traktater som tar sikte på å takle klimaendringer og tap av biologisk mangfold blitt motarbeidet, og til og med svekket, av noen i industrien og av regjeringer med interesser i fossilt brensel. Historien kan ikke gjenta seg selv; planeten har ikke tid.
Kjemikere ga plast til verden for mer enn et århundre siden. Men disse usedvanlig nyttige materialene er nå en alvorlig kilde til miljøproblemer. Heldigvis er kjemikere i både akademia og industri fast bestemt på å finne en miljøvennlig måte å plukke ut plast. Bedrifter og myndigheter må nå skjerpe seg og ta ansvar for sin del i akkumuleringen av plastavfall. Handling kan ikke komme for tidlig.
Nature 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
