Чому пластична проблема у світі важче вирішити, ніж масове очищення

Як ви читаєте це, дивний об'єкт, який виглядає як 2000-фут плаваючий бас-локшина повільно дрейфує через центральну північну частину Тихого океану. Цей об'єкт призначений для вирішення величезної екологічної проблеми. Але при цьому він привертає увагу до ряду інших.

За оцінками, у світових океанах плавають 5 трильйонів пластиків. Масивна басейнова локшина рухатиметься через Великий Тихоокеанський сміттєвий патч, керований вітром і течіями і збирає пластик, з яким він стикається на цьому шляху. Очищення океану, організація, яка розробила пристрій, обіцяє «найбільше очищення в історії».

Дивіться також: Великий Тихоокеанський сміттєвий патч офіційно двічі розміром з Техасу

Якщо це спрацює, пристрій - м'яко названий System 001 - міг би пробитися у величезну кількість океанського пластику. Але як тільки цей пластик зібраний, варіанти не хороші. Саме тут, наприклад, екологічний етика, як я, починає думати про те, де ця пластмаса закінчиться далі. Океан краще без нього, звичайно, але пластична проблема має набагато більше шарів, ніж вперше.

Боротьба сортування

Утилізація пластику можлива лише за умови, що її можна ретельно розділити на різні типи хімічних речовин. Те, що люди зазвичай описують одним словом «пластик», охоплює сім основних видів матеріалів - ті, що використовуються для виготовлення содових пляшок, мішків для сміття, обгортання, сумки для покупок, контейнери для йогурту, рибальські мережі, ізоляція пінопласту та неметалеві частини багато побутової техніки. Утилізація кожного з цих типів, які ви можете знати за їхніми абревіатурами - наприклад, PETE, LDPE, PVC, PP і HDPE - вимагає іншого хімічного процесу.

Ось чому багато програм по переробці побутової техніки вимагають від мешканців сортувати свою пластмасу - і чому спільноти, які дозволяють людям розміщувати вторинну сировину всіх типів в одному великому бункері, залучають людей і машини, щоб відсортувати її після її збирання.

Сортування не буде легко з пластиком в океані. Всі різні види пластику змішуються разом, і деякі з них були хімічно і фізично розбиті на сонячне світло і хвильові дії. Багато чого з них зараз у дрібних шматочках, що називаються мікропластикою, підвішених трохи нижче поверхні.Перша складність, але ні в якому разі не остання, буде сортування всього цього пластику - плюс водорості, морських раковин і інших морських життів, які, можливо, прикріпилися до плаваючого сміття.

Утилізація або переробка?

Очищення океану працює над тим, як найкраще переробляти, і бренд, матеріал, який він збирає, сподіваючись, що ринок збудеться для свого унікального продукту. Навіть якщо інженери та дослідники компанії зможуть зрозуміти, як сортувати все це, є фізичні обмеження того, наскільки корисним буде зібраний пластик.

Акт переробки включає подрібнення матеріалів на дуже дрібні шматочки перед плавленням і реформуванням. Неминучою частиною цього процесу є те, що кожен раз, коли пластик переробляється, його полімери - довгі хімічні послідовності, що забезпечують його структуру - стають коротшими.

Взагалі кажучи, більш легкі та гнучкі види пластмас можуть бути перероблені тільки в більш щільні, твердіші матеріали - якщо тільки до суміші не буде додано великої кількості нової первинної пластмаси. Після одного або двох циклів утилізації можливості для повторного використання стають дуже обмеженими. У цей момент, "downcycled" пластиковий матеріал формується в текстиль, автомобіль бампери, або пластикові пиломатеріалів, жоден з яких не в кінцевому підсумку ніде, крім полігону. Пластик стає сміттям.

Пластикове компостування

Що робити, якщо існує спосіб гарантувати, що пластик дійсно піддається переробці в довгостроковій перспективі? Більшість бактерій не можуть погіршити пластику, оскільки полімери містять сильні хімічні зв'язки вуглець-вуглець, які відрізняються від будь-яких бактерій, що розвивалися поряд з природою. На щастя, після ряду десятиліть, перебуваючи в навколишньому середовищі з вилученими з людини пластиками, бактерії, здається, розвиваються, використовуючи цю синтетичну сировину, яка пронизує сучасне життя.

У 2016 році команда біологів і вчених-матеріалів знайшла бактерію, яка може вживати певний тип пластику, який використовується в пляшках для напоїв. Бактерії перетворюють ПЕТ-пластик у більш основні речовини, які можна переробити у першу пластику. Після визначення ключового ферменту в процесі пластичного перетравлення бактерій, дослідницька група продовжила навмисне інженерування ферменту, щоб зробити його більш ефективним. Один учений сказав, що інженерна робота вдалося "наздогнати еволюцію".

На цьому етапі прориви працюють тільки в лабораторних умовах і тільки на одному з семи видів пластмас. Але ідея вийти за межі природної еволюції полягає в тому, що вуха екологічного філософа оповіщають.

Синтетичні ферменти і бактерії

Виявивши пластичну бактерію і її фермент, потрібно багато спостерігати, чекати і тестувати. Еволюція не завжди є швидкою. Отримані дані свідчать про можливість виявлення додаткових ферментів, що працюють з іншими пластиками. Але вони також підвищують можливість взяти справу в свої руки і розробляти нові ферменти і мікроби.

Вже повністю штучні білки, кодовані синтетично сконструйованими генами, діють як штучні ферменти і каталізують реакції в клітинах. Один дослідник стверджує, що «ми можемо розвинути білки - які зазвичай потребують мільярдів років, щоб розвиватися - протягом декількох місяців». В інших лабораторіях синтетичні геноми, побудовані повністю з пляшок хімічних речовин, тепер здатні працювати з бактеріальними клітинами. Цілком синтетичні клітини - геноми, метаболічні процеси, функціональні клітинні структури, і всі - вважаються лише десятиліттям.

Дивіться також: 7-й грейдер побудував підводний Rover для збереження океанів від мікропластики

Ця наступна ера синтетичної біології не тільки обіцяє змінити те, що можуть робити організми; це загрожує змінити те, що насправді є організмами. Бактерії більше не будуть просто природними формами життя; деякі, навіть багато хто з них, будуть спеціально побудованими мікробами, сконструйованими спеціально для забезпечення функцій, корисних для людини, таких як пластик для компостування. Межа між життям і машиною розмивається.

Необхідно очистити світові океани, що забруднюють пластмаси. Повернення їх на землю зміцнило б той факт, що навіть у глобальному масштабі неможливо викинути сміття «звідси» - це просто йде в інше місце на деякий час. Але люди повинні бути дуже обережними щодо тих технологічних виправлень, які вони використовують. Я не можу не побачити іронію спроби вирішити дуже реальну проблему надто багато синтетичних матеріалів, що засмічують океани, вводячи світові трильйони синтетично вироблених білків або бактерій, щоб очистити їх.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Крістофера Дж. Престона. Читайте оригінальну статтю тут.