Bærekraft
Kan en ‘Bærekraftsmåling’ Begrense Vår Plastforurensning?
Plast, som hovedsakelig består av polymerer, er en bred kategori av syntetiske eller semi-syntetiske organiske forbindelser. Det er deres plasticitet som gjør det mulig for plast å formes til forskjellige former og ha mange verdifulle bruksområder.
Gitt at plast er billig, fleksibel og steril, finner det mange anvendelser, inkludert hjemmeapparater, matemballasje, bygging og medisinske instrumenter, og legger til verdien av våre liv.
Plastforbruket har økt betydelig over de siste mange årene og resulterer nå i omtrent 450 millioner tonn med plastavfall hvert år. Faktisk står det for minst 85% av all marin avfall. En stor majoritet av plastavfallet (46%) deponeres, og bare 15% samles inn for resirkulering og mindre enn 9% resirkuleres. Resten blir enten til mindre fragmenter eller brennes.
Ettersom plast blir en del av jordens fossilrekord, fører det til alvorlige miljø-, helse-, sosiale og økonomiske konsekvenser. I tillegg viser nyere studier en økende tilstedeværelse av minuscule partikler i vårt vann og mat, noe som forverrer disse problemene.
En ny studie utført av forskere ved Columbia University har funnet ut at flaskervann solgt i butikker kan faktisk inneholde ti til hundre ganger mer plast enn tidligere estimert. Plast funnet i vannet var i form av nanopartikler, som er 1 000-delen av gjennomsnittsbredden av et menneskehår. Disse nanopartiklene er så små at de ikke kan sees under et mikroskop og kan migrere inn i blodomløpet gjennom tarmens eller lungenes vev. Når de først er i blodomløpet, kan disse minuscule partiklene distribuere skadelige syntetiske kjemikalier gjennom kroppen og inn i celler.
Studien viser at det i gjennomsnitt er detektert 240 000 plastpartikler i en liter vann, noe som tilsvarer to standard flasker med vann. Disse partiklene kom fra syv typer plast, hvor 90% var nanopartikler og de resterende 10% var mikroplast.
Mikroplast er polymerfragmenter som varierer fra mindre enn 0,2 tommer ned til 1/25 000-del av en tomme. Alt som er mindre enn dette kategoriseres som en nanoplast, målt i milliarddeler av en meter.
Dette funnet illustrerer at plast konstant avsondrer, likt hvordan vi avsondrer hudceller. Den kontinuerlige avsonderingen av små plastbiter, som deretter brytes av, understreker viktigheten av å bruke rustfrie eller glassbeholdere for å redusere eksponeringen.
Sherri “Sam” Mason, direktør for bærekraft ved Pennsylvania State University i Erie, som ikke var involvert i studien, sa:
“Arbeidet de la ned i dette var virkelig ganske profunt … Jeg ville kalle det banebrytende.”
Studier av Kemisk Struktur og Risiko for Nanopartikler
Tilbake i 2018 var Mason medforfatter på en studie som først fant tilstedeværelsen av mikroplast og nanoplast i det overveldende flertall (93%) av flaskervannsprøver. I sin studie fant hun ut at hver forurenset liter vann inneholdt i gjennomsnitt 300 mindre partikler samt ti partikler av plast som var bredere enn et menneskehår.
Så, selv om det allerede var kjent at nanoplast eksisterte, var det på den tiden ikke mulig å vurdere disse partiklene, eller å oppdage om det var flere.
Nå, ifølge en ny studie publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences i uke 3 av januar 2024, er det demonstrert en ny teknologi som kan se, telle og analysere den kjemiske strukturen av nanopartikler i flaskervann.
Den nye tilnærmingen, som bygger på en modifisert versjon av laserbasert teknikk kjent som Raman-spektroskopi, vil kunne hjelpe med det. Stimulert Raman-spredning mikroskopi, eller SRS, måler hvordan molekyler vibrerer i respons til lys og forsterker signalet med en stor størrelse som gjør det mulig å detektere nanopartiklene. Det forventes å hjelpe med å forstå om polymerer, “plastdelen av plast”, skader kroppen.
Dette var den første studien som brukte mikroskopi i nanoplastverdenen. Forskningsgruppen tok tre ubeskrevne populære vannmerker solgt i USA og fant ut at de inneholdt 110 000 til 370 000 plastbiter i stedet for 300 per liter.
“Disse partiklene kan være uorganiske nanopartikler, organiske partikler og noen andre plastpartikler som ikke er blant de syv store plasttypene vi studerte.”
– Beizhan Yan, som var en del av forskningen og er assosiert forskningsprofessor ved Columbia Universitys jordobservatorium
Evnen til denne teknologien til å se og analysere nanopartiklene presenterer muligheten til bedre å forstå de potensielle risikoene for menneskers helse, spesielt spedbarn og små barn hvis hjerner og kropp er i utviklingsfasen og mer utsatt for giftige eksponeringer.
Blant de forskjellige typene plastforurensning er nanoplast de mest alarmerende på grunn av at de er svært små i størrelse og kan trenge inn i celler og vev i våre større organer. Når de først er der, kan disse plastbitene potensielt deponere kjemikalier som tungmetaller, ftalater, bisfenoler, brennbarhets hemmere og PFAS (per- og polyfluorerte stoffer). Disse hormonforstyrrende kjemikalier (EDC) har resultert i en dramatisk økning i USAs helsekostnader, omkring 250 milliarder dollar i 2018 alene, ifølge forskning.
Allerede nå er det observert at den lille størrelsen på mikroplast gjør det mulig for dem å absorbere giftige stoffer fra miljøet og trenge inn i fødekjeden. I tillegg er alle kjemikaliene som brukes i produksjonen av plast ikke bare går inn i våre kropper sammen med plasten, men også migrerer ut av plasten inn i våre kropper, som har en høyere temperatur enn det ytre miljøet.
Disse kjemikaliene går deretter inn i nyrene, leveren og hjernen. Deretter finnes de i ufødte barns hjerner, hjarter, lever, nyre og lunger, som er observert i studier på gravide mus som bare 24 timer etter at moren inntok eller innåndet plastpartikler.
“Mikro- og nanoplast er funnet i menneskeplacenta på dette tidspunktet. De er funnet i menneskelungevev; de er funnet i menneskeavføring; de er funnet i menneskeblod.”
– Phoebe Stapleton, studieforfatter og assosiert professor ved Rutgers Universitys farmasøytiske skole
Varigheten av mikroplast indikerer at de utgjør langsiktige økologiske og helsemessige risikoer. I tillegg viser nyere funn at naturlige hendelser som orkaner også bidrar til denne forurensningen ved å fungere som kraftfulle distribusjonsmekanismer. Dette representerer en økende trussel mot økosystemer og menneskers helse globalt.
Løsning av Plastforurensningsproblemet via Bærekraftsmåling
Mens nye teknologier og tilnærminger utvikles for å analysere tidligere usynlige nanopartikler, gjøres det også fremgang i å takle problemet med plastforurensning. I en ny studie har forskere fra den ideelle organisasjonen viet til marin forskning, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), utviklet en bærekraftsmåling for økologisk design av plastprodukter med lav miljøpåvirkning. Å følge denne målingen forventes å gi miljømessige og samfunnsmessige fordeler.
Den nye studien sambandlede indekser for miljøpåvirkningen av plast og deres erstatninger, som viste at å ta hensyn til miljøpåvirkningen av plast kunne føre til fordeler på flere hundre millioner dollar for et enkelt forbrukerprodukt.
Slike produkter er vanligvis designet ved å balansere avveiingen mellom ressursutarming og miljømessige bekymringer. Denne balansen er nødvendig fordi, selv om rammer finnes for å estimere disse påvirkningene, har ingen så langt blitt utviklet for materiaalseleksjon eller kvantifisering av miljøpåvirkning. Den nyeste studien har til hensikt å løse denne gapen ved å innføre målinger og metoder for å hjelpe designere, ingeniører og forskere med å ta informerte designbeslutninger og sette forskningsprioriteter.
For dette har en ny studie publisert i tidsskriftet ACS Sustainable Chemistry & Engineering utviklet en bærekraftsmåling for økologisk design av plastprodukter med lav miljøpåvirkning.
Til tross for de risikoer som plastforurensning utgjør for menneskers helse og økosystemer, fortsetter bruken av plastprodukter å øke. Derfor krever begrensning av skaden designstrategier for plastprodukter som er informert av truslene plast utgjør mot miljøet, som det er sagt i studien.
Til denne effekten er det utviklet en bærekraftsmåling for økodesign av plastprodukter, som har til hensikt å opprettholde ytelse samtidig som det sikres lav miljøpåvirkning. Analysen identifiserer materialer og deres egenskaper som fortjener utvikling, adopsjon og investering for produksjon av plastprodukter som er mindre miljømessig påvirkende, men likevel funksjonelle.
“Hva er viktig å bestemme er hvordan vi kan designe funksjonelle, bærekraftige og harmløse materialer, produkter og prosesser som inkorporerer alle prinsippene for grønn materialegeniørkunst inn i den fremtidige verden vi skal bo i.”
– sa hovedforfatter Bryan James, en materialforsker og ingeniør
Han la til:
“Hva er den neste rekken av strategier og verktøy som ingeniører, produkt-designere og selv den gjennomsnittlige forbrukeren kan bruke til å ta de beste valg for miljøet uten å måtte ofre produkt-ytelse?”
For å skape denne målingen, brukte studien den miljømessige nedbrytningsraten av plast sammen med etablerte materialseleksjonsstrategier. Denne tilnærmingen fokuserte på miljøpåvirkningen og egenskapene til forskjellige materialer, og ga en veileder basert på deres varighet i miljøet.
Implementering av en bærekraftsmåling for varighet har vært utfordrende på grunn av den historiske mangelen på omfattende data om de forskjellige typene plast som brukes i forbrukervarer. Men med nylig tilgang til tilstrekkelig data om de realistiske miljømessige nedbrytningsratene for en rekke plasttyper, kan forskere nå illustrere hvordan bytte ut ett materiale for et annet i designprosessen kan redusere både produktets kostnad og drivhusgassutslipp.
Ved å vurdere egenskapene til forskjellige typer plast og bruke dem strategisk, kan bytter gjøres for å minimere miljøpåvirkning, og tilby betydelige fordeler.
For eksempel, ble denne målingen brukt til å bytte til alternative materialer som cellulose diacetat og polyhydroxyalkanoater for engangs kaffekopplokk. Denne byttingen kunne redusere de miljømessige kostnadene til samfunnet med flere hundre millioner dollar. Disse lokkene, som for tiden er laget av materialer som polylaktisk syre, polypropylen og polystyren, bidrar til omtrent 5% av all plastavfall samlet inn i kystrengjøringsaksjoner globalt. Cellulose diacetat og polyhydroxyalkanoater, selv om de er litt dyrere, har lavere drivhusgassutslipp enn polylaktisk syre og varer ikke i havet.
Ved å bestemme hvilket materiale å bytte til, vurderte studien om det er bedre å bruke et materiale med lavere drivhusgassutslipp som varer lengre, eller ett med litt høyere utslipp, men mindre varighet. Til denne effekten ble det tildelt en pengeverdi til den miljømessige kostnaden av hvert materiale.
“Bare å lage produkter som varer mindre ved å ikke være der, eller forsvinne raskere, reduserer denne kostnaden til samfunnet betraktelig.”
– sa hovedforfatter Jame, en postdoktor ved WHOIs marinekjemiske og geokjemiske avdeling
Ved å ta hensyn til lokkets varighet, som designere ikke tar hensyn til for tiden, sa medforfatter og med-veileder Christopher Reddy, som er seniorforsker ved WHOIs marinekjemiske og geokjemiske avdeling, at denne målingen har vært “banebrytende”, da den skifter narrativen fra å definere problemet til å komme til løsninger.
Som medforfatter og med-veileder Collin Ward, assosiert forsker ved WHOIs marinekjemiske og geokjemiske avdeling, noterte, gitt det faktum at plast har høy nytte, “de er ikke gått noen steder noen gang snart.” Men alle er enige om problemet med plastforurensning og hvor mye det lekker inn i miljøet. Ward sa:
“Rammeverket presentert i denne studien representerer et viktig første skritt mot å løse dette problemet ved å designe materialer som samtidig møter forbrukernes behov og ikke varer hvis de tilfeldigvis lekker inn i miljøet.”
Klikk her for å lære hvordan fra foster til voksen, forurenser mikroplast våre kropper.
Selskaper Utvikler Nye Løsninger for å Fjerne Plastavfall
Med plastforurensning som blir et kritisk problem, arbeider mange selskaper globalt med løsninger for å fjerne plastavfall fra vannveier, som:
1. SUEZ Group
Dette europeiske selskapet fokuserer på vannsyklus-håndtering og avfallsgjenvinning og -gjenvinningsløsninger globalt. SUEZ Group har nære 1700 patenter og ti forsknings-sentre for å beskytte miljøet.
Selskapets aksjer er notert på Euronext-børsene i Paris og Brussel og handler for tiden til EUR 19,83. I september 2023 signerte de to nye kontrakter for vann- og avfallprosjekter for å støtte Kinas 2060 karbon-nøytralitetsambisjon ytterligere.
2. Clearwater Mills
Selskapet bygde Trash Wheels for å takle elveavfall og har hittil plukket opp omtrent 2 000 tonn avfall. Måten det fungerer er at innholdings-boomer er konfigurert i en V-form over elven med gummi-skjørt like under vannoverflaten for å fange avfallet og kanalisere det til den roterende vannhjulet som løfter avfallet ut av elven.
Konklusjon
For å takle det alvorlige problemet med plastforurensning, er det avgjørende å både forstå problemet og finne nye tilnærminger for å løse det. Som vi har sett, er det gjennomført studier for å undersøke plast på mikroskala og vurdere truslene de utgjør mot økosystemer og menneskers helse. I tillegg arbeider forskere på forskjellige strategier for å redusere plastproduksjon og forbedre design og materialer for plastgjenstander. Disse anstrengelsene hjelper designere, forskere og selskaper med å ha en betydelig innvirkning på plastforurensningskrisen.
