By Наша цивілізація опирається на пластик. Згідно з даними Світового економічного форуму, лише у 2014 році промисловість виготовила його 311 млн тонн, а до 2050 року це число зросте утричі. Водночас тільки 15% пластику підлягає переробці – пише Хав’єр Гарсіа Мартінес у журналі Scientific American.
Значну його частину спалюють, частина потрапляє на смітники чи забруднює навколишнє середовище, де може зберігатися сотні років, оскільки є стійкою до мікроорганізмів. Забруднення штучними речовинами, що накопичуються в океанах, є джерелом різноманітних проблем – від смертей диких тварин, які їх випадково проковтнули, до виділення токсичних сполук. Вони можуть навіть потрапити у наш організм разом із зараженою рибою.
Біодеградуючі штучні речовини можуть пом’якшити ці проблеми, наближаючи нас до мети, якою є циклічна економіка (замкнутого обігу), оскільки вони виникають із біомаси і можуть бути у неї знову перетворені. Ці речовини – як і стандартні, отримані найчастіше із нафтопохідних субстанцій – є полімерами, котрим у рідкому стані можна надавати різні форми. Їхні види, які доступні сьогодні, – створені переважно з кукурудзи, цукрової тростини чи жирових і олійних відходів – все ж не дорівнюють за витривалістю та іншими характеристиками стандартним речовинам.
Останній перелом у виробництві штучних речовин з целюлози чи лігніну (сухої рослинної маси) провіщає усунення цих вад. Целюлозу і лігнін можна отримати з користю для довкілля із нехарчових рослин, таких як лісова тростина, яка вирощується на гірших ґрунтах, що не годяться для культивування харчових рослин, або з деревних відходів та побічних продуктів рільництва, які не мають іншого використання.
Целюлоза – найбільш поширений на Землі органічний полімер, є головним складником стінок рослинних клітин; лігнін заповнює простір у тих стінках, забезпечуючи витривалість і штивність. Щоб із цих субстанцій зробити штучну речовину, виробники мусять спочатку розбити їх на конструкційні блоки, тобто мономери. Нещодавно дослідники здійснили цей процес щодо обох субстанцій. Це дуже важливо, особливо у випадку з лігніном, оскільки його мономери складаються із ароматичних кілець – хімічних структур, які надають деяким стандартним штучним речовинам потрібні характеристики, зокрема витривалість.
Лігнін не розчиняється у більшості розчинників, але дослідники з’ясували, що його можна екстрагувати з деревини і дерев’янистих рослин деякими приязними для довкілля іонними рідинами (що складаються з катіонів і аніонів). Генетично модифіковані ензими, подібно до ензимів грибів і бактерій, можуть потім розбити розведений лігнін на складники.
Підприємства вже використовують ці результати. Наприклад, Chrysalix Technologies, фірма, виокремлена із Imperial College London, розробила процес використання дешевих іонних рідин для відділення целюлози і лігніну від вихідних матеріалів. Фінська біотехнологічна фірма MetGen Oy продукує багато генетично модифікованих ензимів, які “розтинають” лігнін різного походження на складники із широким застосуванням. Фірма Mobius (раніше – Grow Bioplastics) розвиває виробництво гранул зі штучних речовин на основі лігніну для застосування, зокрема, в біодеградуючих горщиках для рослин і як підстилки у садівництві.
Щоб широко використовувати нові штучні речовини, потрібно подолати чимало перешкод. Одна з них – це кошти; інша – обмежені ґрунтові площі та кількість води, необхідна для виробництва – навіть якщо лігнін походить лише з відходів, вода потрібна, щоб перетворити його на пластик.
Як і у випадку будь-якого більшого виклику, необхідно буде поєднати різні засоби – від модифікації правил із схиляння суспільства до зміни способів використання та відмови від штучних речовин. Однак розроблені методи виробництва біодеградуючих штучних речовин є чудовим прикладом того, як екологічні розчинники і ефективні біокаталізатори можуть спричинитися до розвитку циклічної економіки у великій галузі промисловості.
