Siden Bakelit blev afsløret i 1907 som den første syntetiske plastik - den blev brugt som en elektrisk isolator - har denne lette, stærke og formbare klasse af materialer været med til at skabe den moderne verden. Plast er en fast bestanddel i produktdesign og fremstilling, og deres anvendelse, især som engangsartikler såsom vandflasker og madindpakninger, udvides. Den samlede vægt af plast, der produceres om året, ligger i øjeblikket på mere end 380 millioner tons og er sat til at toppe 900 millioner tons i 2050.
Men ligesom de fossile brændstoffer, de er lavet af, kan plast have negative miljømæssige konsekvenser. I 2050 vil anslået 12 milliarder tons plastikaffald ligge på lossepladser eller forurene det naturlige miljø. Til sammenligning lå dette tal på omkring 4,9 milliarder tons i 2015. Brugt plast udgør også en stor del af det brændsel, der tilføres energigenererende affaldsforbrændingsanlæg, som er en kilde til kulstofemissioner. Dokumentarfilm som dem, der er fortalt af David Attenborough, har henledt opmærksomheden på de miljøfarer, som plastaffald udgør. Optagelser af kasserede vandflasker, der kvæler livet i havet, har også været med til at udløse et offentligt ramaskrig og drevet plastikforurening op på globale dagsordener.
Selvom mange plasttyper nu bærer genbrugssymbolet, er genanvendelse af plast i praksis rå og energikrævende. Genanvendt plast har en tendens til at være af lavere kvalitet - de har mindre styrke - end nyfremstillet plast. Forbrugerne sælges i stigende grad produkter fremstillet af biologisk nedbrydelig plast, afledt af plantekilder eller tilsat ilt og andre kemikalier for at tillade dem at blive nedbrudt i miljøet. Dette komplicerer imidlertid genbrugsindsatsen, fordi bionedbrydelig plast har en skadelig effekt på kvaliteten af genbrugsplast, og der er ingen pålidelig måde for genbrugsanlæg til at adskille denne plast fra andre former.
Hvordan mere bæredygtig plast kan skabes er blevet et af de største og mest presserende spørgsmål inden for kemi i dag. Forskere fra mange grene af feltet arbejder nu på måder at reducere plastikaffald og forbedre chancerne for, at det kan genanvendes.
En sådan indsats er rapporteret i denne uges udgave af Nature. Stefan Mecking og hans kolleger ved universitetet i Konstanz i Tyskland beskriver en ny type polyethylen - en af de mest almindelige typer engangsplastik - som kan genanvendes ved at genvinde de fleste udgangsmaterialer - noget der er svært at gøre med eksisterende materialer og genbrugsteknologier.
Denne nye plast skal testes yderligere, og dens indvirkning på eksisterende genbrugsinfrastruktur skal evalueres. Det vil kræve en anden form for genbrugsteknologi end den, der findes på eksisterende genbrugscentre. Hvis der er enighed om, at det skal bruges, og hvis det kan skaleres op, har det potentiale til at fremskynde skiftet til genbrugsplast. Det kunne være en del af løsningen på at gøre plastforbrug mindre skadeligt.
Men kemi alene kan kun bringe os så langt. Hvis afbrændingen af plast og ophobningen af materialerne i oceaner og lossepladser skal reduceres, kan industrien ikke fortsætte med at fremstille plast i den nuværende takt. Virksomheder skal tage mere ansvar for deres plastprodukters fulde livscyklus. Og for at dette kan ske, bliver regeringerne nødt til at indføre flere regler, og en foreslået FN-plastiktraktat skal også lykkes.
Envejs system
Plast fremstilles ved at kombinere kæder af simple molekylære byggesten. Det er ikke let at køre den proces baglæns for at skabe materialer til genbrug - selvom forskere har gjort nogle fremskridt. Den største hindring for forbedret plastgenanvendelse er, hvordan man bryder de kemiske bindinger på en systematisk og lavenergi måde for at genvinde værdifulde materialer, som derefter kan bruges til at fremstille plast af lige så høj kvalitet.
Der er flere måder at give plastik et liv efter døden. Disse omfatter mekanisk genanvendelse - hvorved de bliver hakket op, smeltet og genbrugt som en plast af lavere kvalitet. En anden mulighed er, at de genanvendes kemisk - ved at bryde bindingerne, der holder de lange plastikmolekyler sammen, og skabe mindre, nyttige molekyler, der kan laves om til ny plast. Den sidstnævnte tilgang, muligvis den sværeste af de to, er, hvad Mecking og hans kolleger har arbejdet på.
Dette hold er et af flere rundt om i verden, der har forsøgt at finde en sådan måde at genbruge polyethylen på. Ved hjælp af en vedvarende kilde lavede Mecking og hans kolleger et robust polyethylen-lignende materiale, der indeholder kemiske grupper, der lettere kan opdeles end dem i konventionel plast, hvilket gør det muligt at dekonstruere materialet på genbrugsstadiet. Forskerne var i stand til at genvinde næsten alt udgangsmaterialet gennem genbrugsprocessen og ud fra det genskabe det polyethylenlignende materiale.
Dette arbejde kommer i hælene på det fra et andet hold, som rapporterede lignende resultater i oktober. Susannah Scott ved University of California, Santa Barbara, og hendes kolleger brugte en katalysator til at hjælpe med at bryde polyethylen til mindre molekyler, der kunne bruges som startblokke til at lave forskellige typer polymer.
Dette er smart kemi og vital forskning. Fremgangsmåden skal nu undersøges for forskellige plasttyper og i større skala. Men så længe plastikforbruget fortsætter med at stige, vil genanvendelse alene ikke reducere plastforureningen.
Industrien er udmærket klar over dette og engagerer sig - om end ikke nær så meget, som den skal - med spørgsmålet om, hvordan man kan reducere sin produktion. En femtedel af virksomheder, der fremstiller eller bruger plastemballage, har forpligtet sig til et løfte kaldet New Plastics Economy Global Commitment, skabt af Ellen MacArthur Foundation og FN's miljøprogram. Underskriverne lover at øge plastgenanvendelsen som en del af en bredere forpligtelse til cirkulære økonomiprincipper, som sigter mod at opnå kontinuerlig brug af ressourcer og eliminere spild. Men ifølge den seneste rapport er fremskridtene ujævne - især når det kommer til at reducere engangsemballage og indføre fuldt genbrugelig emballage.
Det er klart, at virksomheder skal skubbes eller presses hårdere til at handle. Hvis de skulle tage ansvar for hele deres plastprodukters livscyklus, ville de være mindre tilbøjelige til at bruge materialer, der er svære at genbruge eller genbruge. Til det formål skal en foreslået global traktat, der beskrives som ækvivalent til Paris-klimaaftalen for plastikforurening, lykkes. Tidligere er traktater, der sigter mod at tackle klimaændringer og tab af biodiversitet, blevet modarbejdet og endda svækket af nogle i industrien og af regeringer med interesser i fossile brændstoffer. Historien kan ikke gentage sig selv; planeten har ikke tid.
Kemikere gav plastik til verden for mere end et århundrede siden. Men disse ekstraordinært nyttige materialer er nu en alvorlig kilde til miljømæssig nød. Heldigvis er kemikere i både den akademiske verden og industrien fast besluttet på at finde en miljøvenlig måde at fjerne plastik på. Virksomheder og regeringer skal nu gå op og tage ansvar for deres del i ophobningen af plastaffald. Handling kan ikke komme for tidligt.
Natur 590, 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
