Muovi – menneisyys, nykyhetki ja uhanalainen tulvaisuus

Kun öljy loppuu, menetämme enemmänkin kuin vain bensiinin. Miten valmistamme kyniä, tietokoneita ja iPodeja? Simon Usborne puhuu bio-pioneereille, jotka etsivät suunnitelma B:tä.

Muovin historiaa

Kun belgialainen kemisti Leo Hendrick Baekeland päätti päiväkirjamerkintänsä heinäkuun 11. 1907 sanoilla: ”Tiedän että tämä tulee olemaan tärkeä keksintö”, ei hänellä ollut aavistustakaan missä määrin hänen ideansa muotoilisi modernin elämän.

Muutettuaan USA:aan kemian tutkinto taskussaan, Baekeland oli viettänyt viisi vuotta laboratorioksi muutetussa vajassaan New Yorkin kodissaan tehden kokeita formaldehydin ja fenolin reaktioista syntyneellä sivutuotteella. Lopputulos: kova, kevyt aine, joka muotoutuu miksi vain.

Sadan vuoden aikana, Baekeliitti, maailman ensimmäinen täysin synteettinen materiaali, on synnyttänyt valtavan määrän muoveja, jotka muotoilevat maailmamme. Katso ympärillesi: kännykkäsi, tietokoneesi, luottokorttisi ja jopa piilolinssit – ne kaikki nojaavat johonkin muovin variaatioon, tai ”materiaaliin, jolla on tuhansia käyttöjä”, kuten Baekeland markkinoi luomustaan.

Baekelandin kuollessa 1944, USA tuotti 400 000 tonnia muovia vuodessa. Nykyään, vuotuinen tuotanto maailmanlaajuisesti on kivunnut 100 miljoonaan tonniin – mikä vastaa 60 000 kahden litran juomapulloa joka sekunti – ja Britanniassa kulutus yhä kasvaa neljä prosenttia vuodessa.

Muovi ja luonnonvarat

Mutta kun olemme yhä riippuvaisempia polymeerista, muovia ei olisi olemassa ilman yhtä ainesosaa: öljyä. Joka öljytynnyrillistä kohti, joka menee muovin valmistukseen, tarvitaan toinen antamaan polttoainetta prosessille. Yhteensä, muoviin menee seitsemän miljoonaa tynnyrillistä petrolia päivässä – se on kahdeksan prosenttia maailmanlaajuisesta tuotannosta. Kun varantojen odotetaan riittävän enää vuosikymmeniä, on alettu etsimään vaihtoehtoja.

Ratkaisu voi olla muovissa, joka valmistetaan raaoista raaka-aineista, joita löytyy pelloilta. Niin kutsutut biomuovit eivät ole mikään uusi keksintö. Selluloosa, joka valmistetaan puusta ja puuvillasta, kehitettiin vaihtoehtona norsunluulle biljardipalloissa 1850-luvulla. Mutta, kuten muutkin varhaiset uudistuvat muovit, siltä puuttui monipuolisuutta ja elinkelpoisuutta, joka syntettisillä polymeereilla on.

Biomuoveista, jotka valmistetaan kasveista, kuten maissi ja sokeriruoko, on tullut laajalle levinneempiä. Niistä valmistetaan sellaisia tuotteita kuin biohajoavat kassit ja tomaattirasiat, mutta monet niistä ovat kalliita valmistaa tai ne sulavat kuumassa ilmassa.

Uusi keksintö

Tämä voisi muuttua, mikäli amerikkalainen biotiedeyhtiö saa tahtonsa läpi. Metabolix-niminen yhtiö Massachusettsista on julkistanut suunnitelman, että alkavat muovin massatuotannon, joka on valmistettu vain bakteereista, maissista ja ilmasta. Jim Barber, yhtiön toimitsujohtaja, sanoo että biohajoava polymeeri, nimeltään Mirel, selviytyy kiehuvasta vedestä ja on vihreintä muovia mitä markkinoilla on.

”Mirel leikkaa kaksi kolmasosaa kasvihuonepäästöjä, joita syntyy öljypohjaisten muovien valmistuksesta,” hän sanoo. ”Ja koska sitä ei valmisteta öljystä, leikkaamme myös öljyn käyttöä noin 80 %.”

Mutta mikä Mirelissä on erityisen hyvää, on tapa jolla se ”kasvaa”. Useimmat modernit biomuovit valmistetaan eristämällä tärkkelys maissista ja muista kasveista ja valmistamalla siitä happoa, joka sitten käy läpi erilaisia kemiallisia käsittelyitä, jotta saadaan muovista polymeeria.

Metabolixin tiedemiehet ovat suunnitelleet mikroskooppisen bakteeriston, joka tekee työn heidän puolestaan. He lisäävät vain sokerin ja sitten maissin, samoin kuin hapen, ja seuraavat kuinka mikrobit turpoavat, kun pieniä muoviosia muodostuu niiden sisällä. Käyttäen salaista prosessia, partikkelit kerätään ja luodaan pellettejä, jotka voidaan muotoilla erilaisiksi tuotteiksi, (muovikassit, jne.).

Britanniassa muodostuu lähes kolme miljoonaa tonnia muovia joka vuosi. Enemmän kuin puolet siitä aiheuttavat pakkaustuotteet, kuten muovipussit. Ja vähemmän kuin kymmenen prosenttia siitä kierrätetään – loput päätyvät kaatopaikalle tai kuljeksimaan pitkin rantoja ja tienvarsia, jossa se voi säilyä vuosikymmeniä tai jopa -satoja.

Mirel on erilainen. ”Se hajoaa lähes missä ympäristössä tahansa, mukaanlukien maaperä, teollinen tai talouskomposti, tai jopa joet ja meret,” sanoo toimitusjohtaja Barber.

Sen vihreys on selkeää, mutta voiko Mirel ja muut uudistuvat materiaalit koskaan toivoa tyydyttävänsä meidän valtavan muovintarpeemme. Tohtori John Williams, tieteilijä Britannian Kansallisessa Ei-Ruokakasvien keskuksessa, sanoo että nopea kasvu viimeisten kahden vuoden aikana on antanut biomuoveille suuren potentiaalin.

Hän sanoo: ”Ihmiset usein sanovat minulle ’Maailmassa on miljoonia tonneja polypropeliinia – kuinka ihmeessä aiot korvata sen kaiken?’ Mutta palataanpa 1940-luvulle, kun polypropeliini oli vain roskaa – kukaan ei osannut kuvitellakaan että tuottaisimme sitä niin suurella skaalalla kuin nykyisn. Uskon että uudistuvan muovin kohdalla on samoin.”

USA:ssa taasen, Metabolix aloittelee pienimuotoisesti. Yhtiö rakentaa voimalaa Iowaan, joka alkaa valmistaa Mireliä 50 000 tonnia vuodessa – murto-osa siitä, mikä on muovin kysyntä. Mutta Metabolixin tiedemiehet ovat läpimurron kynnyksellä: käyttäen prosessia, joka kuulostaa enemmänkin tieteiskuvitelmalta kuin todellisuudelta, he aikovat muuntaa Mirelin tuotantoon käytetyn koneiston ruostumattomasta teräksestä kasvien lehdiksi ja varsiksi.

Sen sijaan että ottaisivat sokeria maissista ja lisäisivät mikrobit seokseen, Metabolix aikoo käyttää ruohoa, jossa jo on bakteereita. Modifoidut mikrobit ottavat sokerin käyttöönsä, ja yhteyttämisen avulla muuntavat sen luonnolliseksi muoviksi, joka kasvaa kasveissa. ”Muovikasvi” voidaan sitten ”niittää” ja polymeerit voidaan muuntaa pelleteiksi.
Muovi, biomuovi

Tulevaisuudennäkymiä

Barberin mukaan avain suurten biomuovimäärien tuottamiseen on yhdistää muovinvalmistus biopolttoaineiden valmistukseen. Kerran kun Metabolixin käyttämä kasvi on

”niitetty” muovista, loput kasvista – noin 90 % sen biomassasta, voidaan käyttää bensiinin valmistamiseen tai jopa polttaa sähkön tuottamiseksi.

”Tällä tavoin, voidaan todella nähdä luonnollinen muovi vaihtoehtona suurelle osalle öljypohjaisia polymeereja – sanoisin että noin puolet voitaisiin korvata,” sanoo Barber.

Maailmanlaajuisesti, se merkitsisi 50 miljoonaa tonnia vuodessa, ja kasvava joukko ympäristöaktivisteja on huolissaan siitä, mitä se tekee maaperälle. Brasiliassa, jossa etanolia saadaan maissista ja muista kasveista, miljoonat eekkerit savannia ja sademetsää on muunnettu bio-kasvien kasvimaaksi.

”Se on ongelma,” sanoo Barber. ”Mutta tänä vuonna noin 90 miljoonaa eekkeriä maissia kasvatetaan USA:ssa, mikä riittää nykyisiin tarpeisiin, ja tulevaisuudessa on merkittävät määrät maata, jolla voitaisiin kasveja kasvattaa.”

John Williams myöntää että teollisuudenala yhä ”kokeilee vettä varpaillaan”, mutta hän on varma siitä, että biomuovi pian tavoittaa suosiossa öljypohjaiset kilpailijansa.