O que faz o seu carro, telefone, garrafa de refrigerante e sapatos têm em comum? Eles são todos em grande parte feitos de petróleo. Este recurso não renovável é processado em um conjunto versátil de produtos químicos chamados polímeros - ou mais comumente, plásticos. Mais de 5 bilhões de galões de óleo a cada ano são convertidos apenas em plásticos.

Os polímeros estão por trás de muitas invenções importantes das últimas décadas, como impressão 3-D. Os chamados "plásticos de engenharia, "usado em aplicações que vão do automotivo à construção civil, têm propriedades superiores e podem até ajudar a resolver problemas ambientais. Por exemplo, graças aos plásticos de engenharia, veículos agora são mais leves, para que eles obtenham uma melhor quilometragem de combustível. Mas à medida que o número de usos aumenta, o mesmo acontece com a demanda por plásticos. O mundo já produz mais de 300 milhões de toneladas de plástico por ano. O número pode ser seis vezes maior em 2050.

Os petro-plásticos não são tão ruins assim, mas são uma oportunidade perdida. Felizmente, existe uma alternativa. Mudar de polímeros à base de petróleo para polímeros de base biológica poderia diminuir as emissões de carbono em centenas de milhões de toneladas a cada ano. Polímeros de base biológica não são apenas renováveis ​​e de produção mais ecológica, mas eles podem realmente ter um efeito benéfico líquido sobre a mudança climática, agindo como um sumidouro de carbono. Mas nem todos os biopolímeros são criados iguais.

Biopolímeros degradáveis

Você pode ter encontrado "bioplásticos" antes, como utensílios descartáveis ​​em particular - esses plásticos são derivados de plantas em vez de óleo. Esses biopolímeros são feitos alimentando-se com açúcares, mais frequentemente da cana-de-açúcar, beterraba sacarina, ou milho, a microrganismos que produzem moléculas precursoras que podem ser purificadas e quimicamente ligadas entre si para formar polímeros com várias propriedades.

Os plásticos derivados de plantas são melhores para o meio ambiente por duas razões. Primeiro, há uma redução dramática na energia necessária para fabricar plásticos à base de plantas - em até 80 por cento. Enquanto cada tonelada de plástico derivado do petróleo gera 2 a 3 toneladas de CO₂, isso pode ser reduzido para cerca de 0,5 toneladas de CO₂ por tonelada de biopolímero, e os processos estão cada vez melhores.

Segundo, plásticos à base de plantas podem ser biodegradáveis, para que não se acumulem em aterros.

Embora seja ótimo para descartáveis ​​como garfos de plástico para biodegradar, às vezes, uma vida útil mais longa é importante - você provavelmente não gostaria que o painel do seu carro se transformasse lentamente em uma pilha de cogumelos com o tempo. Muitos outros aplicativos exigem o mesmo tipo de resiliência, como materiais de construção, dispositivos médicos e eletrodomésticos. Biopolímeros biodegradáveis ​​também não são recicláveis, o que significa que mais plantas precisam ser cultivadas e processadas continuamente para atender à demanda.

Biopolímeros como armazenamento de carbono

Plásticos, não importa a fonte, são feitos principalmente de carbono - cerca de 80 por cento em peso. Embora os plásticos derivados do petróleo não liberem CO₂ da mesma forma que a queima de combustíveis fósseis, eles também não ajudam a sequestrar o excesso desse poluente gasoso - o carbono do óleo líquido é simplesmente convertido em plásticos sólidos.

Biopolímeros, por outro lado, são derivados de plantas, que usam fotossíntese para converter CO₂, água e luz solar em açúcares. Quando essas moléculas de açúcar são convertidas em biopolímeros, o carbono é efetivamente bloqueado para longe da atmosfera - desde que não seja biodegradado ou incinerado. Mesmo que os biopolímeros acabem em um aterro sanitário, eles ainda cumprirão esse papel de armazenamento de carbono.

CO₂ é apenas cerca de 28 por cento de carbono em peso, portanto, os polímeros constituem um enorme reservatório para armazenar esse gás de efeito estufa. Se o atual suprimento anual mundial de cerca de 300 milhões de toneladas de polímeros fossem todos não biodegradáveis ​​e de base biológica, isso equivaleria a um gigaton - um bilhão de toneladas - de CO₂ sequestrado, cerca de 2,8 por cento das emissões globais atuais. Em um relatório recente, o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas descreveu a captura, armazenar e reutilizar carbono como uma estratégia-chave para mitigar as mudanças climáticas; polímeros de base biológica podem dar uma contribuição importante, até 20 por cento da remoção de CO₂ necessária para limitar o aquecimento global a 1,5 graus Celsius.

O mercado de biopolímeros não degradáveis

Estratégias atuais de sequestro de carbono, incluindo o armazenamento geológico que bombeia CO₂ para exaurir a agricultura subterrânea ou regenerativa que armazena mais carbono no solo, apóie-se fortemente na política para gerar os resultados desejados.

Embora esses sejam mecanismos críticos para a mitigação das mudanças climáticas, o sequestro de carbono na forma de biopolímeros tem o potencial de atrair um driver diferente:o dinheiro.

A competição baseada apenas no preço tem sido um desafio para os biopolímeros, mas os primeiros sucessos mostram um caminho para uma maior penetração. Um aspecto interessante é a capacidade de acessar novos produtos químicos não encontrados atualmente em polímeros derivados de petróleo.

Considere a reciclabilidade. Poucos polímeros tradicionais são realmente recicláveis. Na verdade, esses materiais são mais frequentemente reciclados, o que significa que eles são adequados apenas para aplicativos de baixo valor, como materiais de construção. Graças às ferramentas de engenharia genética e enzimática, Contudo, Propriedades como reciclabilidade completa - que permite que o material seja usado repetidamente para a mesma aplicação - podem ser projetadas em biopolímeros desde o início.

Os biopolímeros de hoje são amplamente baseados em produtos de fermentação natural de certas espécies de bactérias, como a produção pela Lactobacillus de ácido lático - o mesmo produto que confere acidez às cervejas ácidas. Embora constituam um bom primeiro passo, pesquisas emergentes sugerem que a verdadeira versatilidade dos biopolímeros deve ser lançada nos próximos anos. Graças à capacidade moderna de criar proteínas e modificar o DNA, o projeto personalizado de precursores de biopolímero está agora ao alcance. Com isso, um mundo de novos polímeros se torna possível - materiais nos quais o CO₂ de hoje residirá em uma forma mais útil, forma mais valiosa.

Para que este sonho seja realizado, mais pesquisas são necessárias. Embora os primeiros exemplos estejam aqui hoje - como a Coca-Cola PlantBottle parcialmente baseada em bioengenharia necessária para alcançar muitos dos novos biopolímeros mais promissores ainda está em estágio de pesquisa - como uma alternativa renovável à fibra de carbono que poderia ser usada em tudo, desde bicicletas a pás de turbinas eólicas.

As políticas governamentais de apoio ao sequestro de carbono também ajudariam a impulsionar a adoção. Com este tipo de suporte implementado, o uso significativo de biopolímeros como armazenamento de carbono será possível nos próximos cinco anos - um cronograma com potencial para dar uma contribuição significativa para ajudar a resolver a crise climática.