פלסטיק מבוסס ביולוגי: פולימרים שמקורם בצמחים לעתיד בר קיימא

הביקוש העולמי לפלסטיק גדל בהתמדה, ומביא עמו חששות סביבתיים משמעותיים. פלסטיק קונבנציונלי, שמקורו בעיקר בדלקים מאובנים, תורם לפליטת גזי חממה, דלדול משאבים וזיהום מתמשך. בתגובה לאתגרים אלה, פלסטיק מבוסס ביולוגי, שמקורו במקורות ביומסה מתחדשים, הופיע כחלופה מבטיחה. מדריך מקיף זה בוחן את עולם הפלסטיק מבוסס הביולוגי, תוך בחינת הסוגים, היתרונות, האתגרים, היישומים והסיכויים העתידיים שלהם ביצירת עתיד בר קיימא יותר.

מהו פלסטיק מבוסס ביולוגי?

פלסטיק מבוסס ביולוגי, המכונה גם ביופלסטיק (אם כי מונח זה יכול לכלול גם פלסטיק מתכלה), הוא פלסטיק שמקורו, כולו או חלקו, ממקורות ביומסה מתחדשים כגון עמילן תירס, קנה סוכר, שמנים צמחיים ותאית. חומרים אלה מציעים נתיב פוטנציאלי להפחתת התלות שלנו בדלקים מאובנים ולמזעור ההשפעה הסביבתית הקשורה לייצור וסילוק פלסטיק.

חשוב להבחין בין "מבוסס ביולוגי" ל"מתכלה". פלסטיק יכול להיות מבוסס ביולוגי מבלי להיות מתכלה, ולהיפך. חלק מהפלסטיק מבוסס הביולוגי זהה כימית לפלסטיק קונבנציונלי (לדוגמה, פוליאתילן מבוסס ביולוגי), בעוד שלאחרים יש תכונות ייחודיות.

סוגי פלסטיק מבוסס ביולוגי

פלסטיק מבוסס ביולוגי כולל מגוון חומרים מגוונים, שלכל אחד מהם תכונות ויישומים ייחודיים. הנה כמה מהסוגים הנפוצים ביותר:

1. חומצה פולילקטית (PLA)

PLA הוא אחד הפלסטיקים מבוססי הביולוגי הנפוצים ביותר, שמקורו בעמילן צמחי מותסס, כגון תירס, קנה סוכר או קסבה. הוא מתכלה בתנאי קומפוסטציה ספציפיים ומשמש בדרך כלל באריזות, פריטי שירות מזון (כוסות, סכו"ם) ובדים. PLA מציע חוזק מתיחה טוב ומתאים ליישומים שבהם יכולת התכלות היא דרישה מרכזית. לדוגמה, באיטליה, PLA משמש לעתים קרובות בסרטי חיפוי חקלאיים המתפרקים ישירות באדמה לאחר השימוש.

2. תערובות עמילן

תערובות עמילן מיוצרות על ידי שילוב עמילן (בדרך כלל מתירס, תפוחי אדמה או טפיוקה) עם פולימרים אחרים, מבוססי ביולוגי או מבוססי דלקים מאובנים. שיעור העמילן יכול להשתנות, ולהשפיע על יכולת ההתכלות והתכונות המכניות של החומר. תערובות עמילן משמשות ביישומים כמו אריזת מילוי רופף, שקיות קניות וסרטים חקלאיים. בכמה מדינות בדרום מזרח אסיה, עמילן טפיוקה משמש יותר ויותר כבסיס לייצור ביו-פלסטיק.

3. פולי-הידרוקסי-אלקנואטים (PHAs)

PHAs הם משפחה של פוליאסטרים המיוצרים על ידי מיקרואורגניזמים באמצעות תהליכי תסיסה. הם מתכלים בסביבות שונות, כולל אדמה וסביבות ימיות, מה שהופך אותם לאופציה אטרקטיבית במיוחד ליישומים שבהם ניהול סוף החיים מאתגר. ניתן להתאים את PHAs כך שיהיו להם מגוון רחב של תכונות, מנוקשות לגמישות, ולהרחיב את היישומים הפוטנציאליים שלהם. מאמצי מחקר ופיתוח נמשכים כדי לשפר את הכדאיות הכלכלית של ייצור PHA.

4. פלסטיק מבוסס תאית

תאית, המרכיב המבני העיקרי של דפנות תאי צמחים, היא משאב שופע ומתחדש. פלסטיק מבוסס תאית מיוצר מתאית מעובדת, לרוב בצורה של תאית אצטט או נגזרות תאית. חומרים אלה משמשים ביישומים כגון סרטים, סיבים ומוצרים יצוקים. דוגמאות כוללות מסגרות משקפיים, סיבי טקסטיל (rayon) ומסנני סיגריות. בברזיל, מחקר בוחן את השימוש בתאית מבגאסה קנה סוכר (השארית הסיבית לאחר מיצוי מיץ) לייצור פלסטיק מבוסס ביולוגי.

5. פוליאתילן מבוסס ביולוגי (PE)

פוליאתילן מבוסס ביולוגי זהה כימית לפוליאתילן קונבנציונלי אך מופק ממקורות מתחדשים כמו קנה סוכר או תירס. ניתן להשתמש בו באותם יישומים כמו PE קונבנציונלי, כגון סרטי אריזה, בקבוקים ומכולות. יתרון משמעותי של PE מבוסס ביולוגי הוא שהוא ניתן למחזור בתוך זרמי מיחזור ה-PE הקיימים, מה שמקל על שילובו בכלכלה המעגלית. ברזיל היא יצרנית מובילה של פוליאתילן מבוסס ביולוגי מקנה סוכר.

6. פוליאתילן טרפתלט מבוסס ביולוגי (PET)

בדומה ל-PE מבוסס ביולוגי, PET מבוסס ביולוגי זהה כימית ל-PET קונבנציונלי אך מופק ממקורות מתחדשים. הוא משמש בבקבוקי משקאות, אריזות מזון ובדים. ניתן למחזר PET מבוסס ביולוגי באמצעות תשתית מיחזור ה-PET הקיימת. חברת קוקה-קולה, למשל, השתמשה ב-PET מבוסס ביולוגי באריזת PlantBottle שלה.

יתרונות הפלסטיק מבוסס ביולוגי

פלסטיק מבוסס ביולוגי מציע מספר יתרונות פוטנציאליים על פני פלסטיק קונבנציונלי:

• הפחתת התלות בדלקים מאובנים: על ידי שימוש במקורות ביומסה מתחדשים, פלסטיק מבוסס ביולוגי מפחית את התלות שלנו בעתודות דלקים מאובנים מוגבלות.
• פליטת גזי חממה נמוכה יותר: ייצור של פלסטיק מבוסס ביולוגי יכול לגרום לפליטת גזי חממה נמוכה יותר בהשוואה לפלסטיק קונבנציונלי, במיוחד כאשר בוחנים את כל מחזור החיים. הפחמן הנספג על ידי צמחים במהלך הגידול יכול לקזז פליטות מייצור וסילוק.
• פוטנציאל להתכלות: חלק מהפלסטיק מבוסס הביולוגי מתכלה בתנאים ספציפיים, ומפחית את הצטברות פסולת הפלסטיק בסביבה. זה מועיל במיוחד עבור יישומים שבהם איסוף ומיחזור מאתגרים.
• ניצול משאבים מתחדשים: פלסטיק מבוסס ביולוגי משתמש במשאבים מתחדשים, מקדם ניהול משאבים בר קיימא ומפחית את הלחץ על מערכות אקולוגיות טבעיות.
• פוטנציאל לכלכלה מעגלית: פלסטיק מבוסס ביולוגי, במיוחד אלה הניתנים למחזור או לקומפוסטציה, יכול לתרום לכלכלה מעגלית על ידי סגירת המעגל ומזעור הפסולת.

אתגרים ומגבלות של פלסטיק מבוסס ביולוגי

למרות היתרונות הפוטנציאליים שלהם, פלסטיק מבוסס ביולוגי מתמודד גם עם מספר אתגרים:

• תחרותיות בעלויות: פלסטיק מבוסס ביולוגי יקר יותר לייצור מאשר פלסטיק קונבנציונלי, מה שמקשה על אימוץ נרחב שלהם. יש צורך ביתרונות לגודל והתקדמות טכנולוגית כדי להפחית את עלויות הייצור.
• מגבלות ביצועים: חלק מהפלסטיק מבוסס הביולוגי עשוי שלא להיות בעל אותן תכונות מכניות (למשל, חוזק, עמידות בחום) כמו פלסטיק קונבנציונלי, מה שמגביל את השימוש בהם ביישומים מסוימים. מחקר מתמשך מתמקד בשיפור הביצועים של חומרים מבוססי ביולוגי.
• חששות לגבי שימוש בקרקע: הגידול של ביומסה עבור פלסטיק מבוסס ביולוגי יכול להתחרות בייצור מזון ולתרום לכריתת יערות אם לא מנוהל באופן בר קיימא. שיטות מקור בר קיימא והשימוש בגידולים שאינם מזון חיוניים כדי לטפל בחששות אלה.
• מגבלות התכלות: לא כל הפלסטיק מבוסס הביולוגי מתכלה, ואלה שכן דורשים לעתים קרובות תנאי קומפוסטציה ספציפיים (למשל, טמפרטורה גבוהה, לחות) כדי להתפרק ביעילות. תפיסות שגויות לגבי התכלות עלולות להוביל לסילוק לא תקין וזיהום סביבתי.
• פערי תשתית: היעדר תשתית קומפוסטציה נאותה ומתקני מיחזור עבור פלסטיק מבוסס ביולוגי עלול לעכב את ניהול סוף החיים התקין שלהם. יש צורך בהשקעה בתשתית כדי לתמוך באימוץ הנרחב של חומרים אלה.
• חששות ל"היפוך ירוק": המונח "ביופלסטיק" משמש לעתים באופן רופף, מה שמוביל לבלבול בקרב הצרכנים. תיוג ברור ומדויק חיוני כדי להבדיל בין סוגים שונים של פלסטיק מבוסס ביולוגי ותכונותיהם.

יישומים של פלסטיק מבוסס ביולוגי

פלסטיק מבוסס ביולוגי מוצא יישומים במגוון רחב של מגזרים:

• אריזה: אריזות מזון, בקבוקי משקאות, סרטים ומכולות. דוגמאות כוללות מגשי PLA לתוצרת טרייה וסרטי PE מבוססי ביולוגי לאריזת לחם.
• שירות מזון: סכו"ם חד פעמי, כוסות, צלחות וקשיות. סכו"ם PLA משמש לעתים קרובות באירועים ובפסטיבלים.
• חקלאות: סרטי חיפוי, עציצי שתילים וציפויי דשן בשחרור מבוקר. סרטי חיפוי מתכלים העשויים מתערובות עמילן מפחיתים את הצורך בהסרה ידנית לאחר הקציר.
• טקסטיל: ביגוד, שטיחים וריפוד. סיבי PLA משמשים בחלק מהביגוד ובטקסטיל לבית.
• אלקטרוניקה צרכנית: מארזים לטלפונים ניידים, מחשבים ניידים ומכשירים אלקטרוניים אחרים. יצרנים מסוימים בוחנים את השימוש בפלסטיק מבוסס ביולוגי ברכיבים אלקטרוניים.
• רכב: חלקי פנים, כגון לוחות מחוונים ולוחות דלתות. חומרים מבוססי ביולוגי יכולים להפחית את משקל כלי הרכב ולשפר את יעילות הדלק.
• רפואה: תפרים, שתלים ומערכות להעברת תרופות. פולימרים מתכלים משמשים ביישומים רפואיים שבהם רצוי פירוק מבוקר.
• הדפסת תלת מימד: PLA הוא חומר פופולרי להדפסת תלת מימד בשל קלות השימוש והתכלות שלו.

העתיד של פלסטיק מבוסס ביולוגי

העתיד של פלסטיק מבוסס ביולוגי מבטיח, עם מאמצי מחקר ופיתוח מתמשכים המתמקדים בשיפור הביצועים שלהם, הפחתת העלות שלהם והרחבת היישומים שלהם. מגמות מפתח המעצבות את עתיד הפלסטיק מבוסס הביולוגי כוללות:

• התקדמות טכנולוגית: מחקר על מקורות ביומסה חדשים, תהליכי ייצור משופרים וניסוחי פולימרים חדשים יובילו לפלסטיק מבוסס ביולוגי יעיל וחסכוני יותר.
• תמיכה במדיניות: מדיניות ממשלתית, כגון תמריצים לחומרים מבוססי ביולוגי ותקנות על פלסטיק חד פעמי, יכולה להאיץ את האימוץ של פלסטיק מבוסס ביולוגי. העסקה הירוקה של האיחוד האירופי, למשל, מקדמת את השימוש בפלסטיק מבוסס ביולוגי ומתכלה כחלק מאסטרטגיית כלכלה מעגלית.
• מודעות צרכנית: הגברת המודעות הצרכנית ליתרונות הסביבתיים של פלסטיק מבוסס ביולוגי תניע את הביקוש לחומרים אלה. תיוג ברור ומדויק חיוני כדי ליידע את הצרכנים ולהימנע מבלבול.
• שיתוף פעולה ושותפויות: שיתוף פעולה בין חוקרים, תעשייה וקובעי מדיניות חיוני כדי להתגבר על האתגרים ולממש את מלוא הפוטנציאל של פלסטיק מבוסס ביולוגי.
• שיטות מקור בר קיימא: הבטחת שביומסה עבור פלסטיק מבוסס ביולוגי מגיעה ממקורות ברי קיימא חיונית כדי למזער את ההשפעות הסביבתיות. תוכניות הסמכה, כגון השולחן העגול על ביומסה בת קיימא (RSB), יכולות לעזור לקדם מקור בר קיימא.
• פיתוח פלסטיק מתכלה לסביבות ספציפיות: המוקד יהיה על יצירת פלסטיק מתכלה שיכול להתפרק בסביבות ספציפיות (למשל, סביבות ימיות) כדי לטפל בבעיית זיהום הפלסטיק באוקיינוסים ובנתיבי מים.

דוגמאות גלובליות ליוזמות פלסטיק מבוסס ביולוגי

יוזמות רבות ברחבי העולם מקדמות את הפיתוח והאימוץ של פלסטיק מבוסס ביולוגי:

• ברזיל: יצרנית מובילה של פוליאתילן מבוסס ביולוגי מקנה סוכר. Braskem, חברת פטרוכימיה ברזילאית, היא שחקנית מרכזית בשוק הפלסטיק מבוסס הביולוגי העולמי.
• אירופה: אסטרטגיית הביו-כלכלה של האיחוד האירופי מקדמת את הפיתוח של ביו-כלכלה בת קיימא ומעגלית, כולל פלסטיק מבוסס ביולוגי. מספר חברות אירופאיות מפתחות ומייצרות חומרי פלסטיק מבוססי ביולוגי חדשניים.
• תאילנד: תאילנד משקיעה רבות במגזר הביו-פלסטיק. למדינה יש בסיס חקלאי חזק התומך בייצור של פלסטיק מבוסס ביולוגי.
• ארצות הברית: חברות בארצות הברית מפתחות מגוון רחב של חומרי פלסטיק מבוססי ביולוגי ויישומים, מאריזה ועד רכיבי רכב.
• סין: סין היא צרכנית מרכזית של פלסטיק ומתעניינת יותר ויותר בחלופות מבוססות ביולוגי. ממשלת סין תומכת בפיתוח תעשיית פלסטיק מבוססת ביולוגי מקומית.

מסקנה

פלסטיק מבוסס ביולוגי מציע נתיב מבטיח לעתיד בר קיימא יותר על ידי הפחתת התלות שלנו בדלקים מאובנים, הורדת פליטת גזי חממה וקידום השימוש במשאבים מתחדשים. בעוד שאלה נותרו אתגרים במונחים של עלות, ביצועים ותשתית, מחקר מתמשך, תמיכה במדיניות ומודעות צרכנית מניעים את הצמיחה של שוק הפלסטיק מבוסס הביולוגי. על ידי אימוץ שיטות מקור בר קיימא, השקעה בתשתית וקידום תיוג ברור, אנו יכולים לממש את מלוא הפוטנציאל של פלסטיק מבוסס ביולוגי כדי ליצור כלכלה מעגלית ולהגן על כדור הארץ שלנו עבור הדורות הבאים. ככל שהטכנולוגיה מתקדמת וייצור גדל, פלסטיק מבוסס ביולוגי ימלא תפקיד חשוב יותר ויותר בהפחתת התלות שלנו בפלסטיק מסורתי הפוגע בסביבה. לצרכנים, לעסקים ולממשלות יש תפקיד למלא בטיפוח האימוץ של חומרים חדשניים אלה ותרומה לעתיד בר קיימא יותר.