Plast har længe været et økologisk problem. Men nye teknologier og mere bevidsthed kan gøre den allestedsnærværende materielle del af en cirkulær økonomi. Der er en sæbeskål til salg i en skønhedsbutik i São Paulo, Brasilien. En råhvid skive med en glat, afrundet form som en flodsten, den er blot en af millioner af plastiksæbeskåle, der tilbydes i butikker rundt om i verden. Men selvom det meste plastik er lavet af petroleum, startede noget af plastikken i denne skål som metan genereret af et vandbehandlingsanlæg i Californien.
Inde i en 10 meter høj bioreaktor på anlægget, ældgamle bakterier kendt som metanotrofer omdannede metanet til et molekyle kaldet poly(3-hydroxybutyrat) eller P3HB. Bakterierne bruger P3HB som en slags internt batteri til energilagring. Men et bioteknologifirma kaldet Mango Materials i Redwood City, Californien, bruger P3HB som råmateriale, høster granulat af det fra bakterierne og fremstiller dem til linsestore pellets kaldet nurdles. Disse nurdler, plastindustriens fælles valuta, blev derefter sæbeskålen.
Mango Materials er en del af en voksende indsats blandt forskere, ikke-statslige organisationer og store og små virksomheder for at gøre plastik mere bæredygtigt. “Vi har en lang, lang vej at gå,” siger Molly Morse, en biopolymeringeniør og administrerende direktør for Mango Materials. Virksomheden producerer mindre end 45 ton P3HB årligt, en mængde på størrelse med de anslåede 400 millioner ton plast, der produceres hvert år. Plast kan findes i fødevareemballage, byggematerialer, elektronik, tøj og en lang række andre aspekter af det moderne liv.
Plastindustrien er afhængig af ikke-vedvarende ressourcer. Mere end 90 % af den globale plastproduktion består af primær plast – som er nyfremstillet i stedet for genanvendt – fremstillet af olieprodukter. Denne afhængighed kræver en enorm mængde energi og producerer drivhusgasemissioner. I 2050 kan emissioner fra plastproduktion udgøre 15 % af det anslåede kulstofbudget, der er nødvendigt for at holde den globale opvarmning under 1,5 °C1.
Plast skaber også et massivt affaldshåndteringsproblem. “Den store mængde affald, der skabes, er ulig nogen anden forsyningskæde,” siger Katherine Locock, en polymerkemiker ved Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) i Melbourne, Australien.
Omtrent 70 % af den plast, der nogensinde er blevet produceret, er allerede blevet kasseret2. Engangsplastik, især emballage, udgør omkring 40 % af plastproduktionen i Europa3. Alligevel forbliver den mest brugte plast på lossepladser eller miljøet i årtier eller endda århundreder efter at være blevet smidt væk.
I teorien kan mange almindeligt anvendte plastik genbruges. Men kun omkring en tiendedel af den plast, der nogensinde er blevet produceret, er blevet genbrugt én gang, og kun omkring 1 % er blevet genbrugt to gange4. “Det er billigere bare at lave et nyt plastikprodukt end at indsamle det og genbruge det eller genbruge det,” siger Kristian Syberg, der studerer plastikforurening på Roskilde Universitet i Danmark. “Det er et systemisk problem.”
At ændre det billede vil kræve handling på flere fronter: opskalering af etablerede genbrugsteknologier, udrulning over hele verden, udvikling af teknologier til at håndtere svært genanvendelig plastik, udnyttelse indsigt fra naturen til at hjælpe både produktion og bortskaffelse af plast og tøjle produktionen af engangsplast. Men resultaterne kan have fordele for den cirkulære økonomi mere bredt. “Der er meget, vi kan lære af, hvad der sker i plastikrummet, som er utroligt aktivt, og som kan anvendes til andre sektorer,” siger Sarah King, forsker i cirkulær økonomi ved Swinburne University of Technology i Melbourne, Australien.
En bedre sort
Undersøgelser viser, at for at gøre plastik mere bæredygtig, skal genanvendelse skaleres massivt op på verdensplan. Det meste af plastgenanvendelsen, der finder sted i dag, er en type kendt som mekanisk genbrug. Plastaffald indsamles, renses, sorteres, rives og smeltes derefter ned og formes til piller, der skal sælges til producenter af genbrugsplastprodukter.
Processen lyder ligetil, men den er langt fra enkel i praksis. “Med plast er problemet, at der er så mange forskellige typer,” siger Ed Cook, der studerer plastaffald som en del af den cirkulære økonomi ved University of Leeds, UK. Forskellige plasttyper blandes dårligt, når de smeltes om, og små mængder af den forkerte type kan forringe kvaliteten af en hel batch, så plastik skal sorteres omhyggeligt først.
I højindkomst lande, sker denne sortering normalt ved hjælp af højteknologiske maskiner på store genbrugsanlæg. Disse faciliteter er typisk rettet mod de mest almindeligt anvendte plasttyper, især polyethylenterephthalat (PET, der bruges til fremstilling af sodavands- og vandflasker), højdensitetspolyethylen (HDPE, findes i mælke- og shampooflasker) og nogle gange lavdensitetspolyethylen (LDPE) , brugt til plastikbæreposer) og polypropylen (flaskehætter og sprøde pakker).
Selv med omhyggelig sortering er genbrugsplast næsten altid af lavere kvalitet end primær plast. Mere end 10.000 forskellige additiver kan bruges til at give plastik forskellige farver og tekniske egenskaber. Plast af samme type indeholder ofte forskellige kombinationer af additiver, hvilket resulterer i genbrugsmateriale med uforudsigelige og ofte suboptimale additivkombinationer. Derudover bliver de lange polymerkæder, der udgør disse materialer, lidt kortere, hver gang de smeltes om.
Alle disse faktorer betyder, at plastgenanvendelse normalt er ensbetydende med downcycling – at skabe produkter med mindre strenge tekniske eller æstetiske kvaliteter. For eksempel bliver en drikkevareflaske i fødevaregodkendt et fleecebeklædningsgenstand eller komponenter til en parkbænk.
Fordi producenterne ikke kan lave mange produkter med genbrugsplast, er markedet for det begrænset, siger Magdalena Klotz, en kandidatstuderende i økologisk systemdesign ved Swiss Federal Institute of Technology (ETH) i Zürich, Schweiz. Klotz og hendes samarbejdspartnere har vist, at selv hvis 80 % af plasten i Schweiz blev indsamlet til genbrug, ville højst kun omkring 20 % af det ende i genanvendte plastprodukter5. “Det er ikke tilstrækkeligt, hvis vi kun samler mere,” siger hun. Uden andre ændringer af plastiksystemet “får vi sekundært materiale, som ikke kan udnyttes”.
For at strømline mekanisk genbrug og forbedre kvaliteten af sekundær plast arbejder nogle forskere på at udvikle kemikalier kaldet kompatibilisatorer, som hjælper forskellige typer plastik til at blande jævnt sammen, når de er smeltet om. “Dette er et gammelt felt, men ideen om at anvende det til genbrug har vundet meget indpas på det seneste,” siger Megan Robertson, en kemiingeniør ved University of Houston i Texas. Adskillige kompatibilisatorer, der kan hjælpe med at blande specifikke plasttyper, er nu kommercielt tilgængelige, og Robertson arbejder på at udvikle en mere fleksibel kompatibilisator, der kan anvendes på forskellige blandinger af polymerer.
Andre bestræbelser sigter mod at forbedre sorteringen til sikre en renere, mere ensartet strøm af plastik, der kommer ind i genbrugsprocessen. HolyGrail 2.0-projektet – et samarbejde mellem mere end 160 virksomheder og organisationer involveret i plastemballage, faciliteret af European Brands Association og finansieret i vid udstrækning af Alliance to End Plastic Waste – piloterer brugen af digitale vandmærker i Europa. Det er koder, der er indlejret i plastikemballage, som kan læses af specialiserede kameraer i genbrugsanlæg og indeholder oplysninger om egenskaberne ved et stykke plastikaffald, såsom de tilsætningsstoffer, det indeholder. En anden tilgang er kendt som aligned design, som opfordrer plastproducenter til at koordinere for at fremstille produkter med færre plasttyper og bruge det samme sæt additiver. Så ville genbrugsanlæg modtage en større mængde lignende plast, hvilket igen ville give genanvendt plast af højere kvalitet. “En let gevinst ville være at forenkle tingene lidt mere,” siger Cook.
Nogle virksomheder er begyndt at tage disse ideer med sig. I august begyndte Coca-Cola Company med base i Atlanta, Georgia, at pakke Sprite, dens citron-lime kulsyreholdige drik, i klare plastikflasker i Nordamerika, snarere end de ikoniske grønne flasker, det har brugt i 60 år. Målet, siger virksomheden, er at hjælpe med genanvendelsen af sine flasker tilbage til flasker, snarere end til andre produkter, der er sværere at genbruge. Det vil igen hjælpe Coca-Cola til at opfylde sit eget løfte om at øge mængden af genbrugsindhold i sin emballage. Bevægelsen fremhæver, hvad forskerne siger, er nøglen til at øge genanvendelsesraterne: at øge markedets efterspørgsel efter sekundær plast. “Vi kunne virkelig løse dette affaldsproblem med plastik, hvis de mennesker, der fremstiller plastik, har brug for dette affald som råmateriale,” siger André Bardow, kemiingeniør ved ETH Zürich. “Og det gør mig håbefuld.”
Global improvisation
Plast er billigt at producere, et tilgængeligt og praktisk materiale for mennesker, der bor i uformelle og fjerntliggende bebyggelser med ringe adgang til køling og sanitet. Derudover gør dens lette vægt den mindre energikrævende at transportere end andre mad- og drikkevareemballagematerialer. Som et resultat findes disse produkter overalt i verden, selv i de fjerneste steder, siger Costas Velis, en bæredygtighedsforsker ved University of Leeds.
Og der er fangsten: fordi plastaffald har så lidt værdi, er der ikke noget økonomisk incitament til at indsamle det fra disse isolerede steder. Faktisk er plastikaffald udbredt gennem mange lav- og mellemindkomstlande, hvor formelle genbrugsprogrammer er sjældne. Faktisk mangler anslået to milliarder mennesker på verdensplan adgang til almindelige affaldshåndteringstjenester6. Størstedelen af de anslåede 13 millioner tons plastik, der årligt kommer ud i havene, kommer fra områder med utilstrækkelig affaldshåndtering.
Ikke desto mindre sker der en overraskende mængde plastgenanvendelse i lav- og mellemindkomstlande. Disse steder plejer genbrug at være en del af den uformelle økonomi. Affaldsplukkere sorterer gennem lossepladser og skraldespande og indsamler plastik fra miljøet. Forskning foretaget af et hold, herunder Velis og Cook, har vist, at disse menneskers indsats går sammen: “Affaldsplukkerne står bag mere plastgenanvendelse på verdensplan end den formelle industri,” siger Velis.
Disse uformelle arbejdere er ofte iværksættere og tilpasningsdygtig. I Ghana er affaldsindsamlere begyndt at gå fra dør til dør for at købe noget af det mest eftertragtede plastik såsom HDPE til genbrug, siger Kwaku Oduro-Appiah, en affaldshåndteringsforsker ved University of Cape Coast i Ghana. Til gengæld siger Oduro-Appiah, “nogle husejere ser nu en vis værdi og ønsker ikke at tilføje [plastik] direkte til affaldet”. Andre affaldsindsamlere tager til arrangementer som bryllupper og samler den engangsplastik, der bruges der, og indser, at det renere plastik vil få en højere pris end varer, der er plukket ud af en losseplads, siger han.
Men, affaldsplukkere og indsamlere i Ghana og andre lav- og mellemindkomstlande har en tendens til at leve i fattigdom, kommer ofte fra marginaliserede samfund, og deres affaldsindsamlingsaktiviteter er nogle gange kriminaliseret. Deres arbejde kan være farligt, især på lossepladser, og “de får ikke engang værdi for pengene, fordi de ikke har magten til at forhandle”, siger Oduro-Appiah. Men det begynder at ændre sig. Anerkendelse af affaldsplukkernes bidrag og bekymring for deres arbejdsforhold foranlediger bestræbelser på at inkludere dem i affaldshåndteringsplanlægningen, såsom i Ghanas nationale handlingsplan for plastaffald, der blev lanceret i 2021.
Nogle af de plastik indsamlet af affaldsplukkere ender på genbrugsanlæg i større lande som Brasilien og Indonesien, der har lokale plastindustrier. Nogle bliver sendt til udlandet til genbrug. Nogle bliver genbrugt lokalt af små virksomheder, hvor arbejdere henvender sig til YouTube-videoer for at lære og dele færdigheder. “Dette er meget små operationer uden nogen form for miljø- og folkesundhedsbeskyttelse,” siger Velis. Alligevel “der er en masse improvisation i det globale syd”, tilføjer han.
Avanceret opdeling
Selvom indsatsen fortsætter med at sætte skub i etablerede genbrugstilgange rundt om i verden, er fortiden årti har også set stigende forskningsopmærksomhed rettet mod avancerede genbrugsteknologier, nogle gange kaldet kemisk genbrug. Disse metoder er endnu ikke blevet brugt bredt i kommerciel skala, men de kunne i sidste ende tillade genanvendelse af plasttyper og produkter, der ikke kan genbruges mekanisk.
En sådan metode er pyrolyse, en procedure, hvor plastik opvarmes til høje temperaturer i fravær af ilt. Dette får polymerkæderne til at nedbrydes til mindre komponenter. Pyrolyse kan bruges til blandet plastikaffald – hvilket potentielt muliggør genanvendelse af forskellige produkter, der er sammensat af flere lag af forskellig plast.
Hidtil har det meste af forskningen i pyrolyse fokuseret på at omdanne plastik til brændstof – et energiintensivt proces, der resulterer i, at det kulstof, der er indeholdt i plastikken, udsendes til atmosfæren. Men i teorien kunne de mindre molekyler, som pyrolyse giver, samles igen til plast.
En anden avanceret genbrugstilgang er at nedbryde plastikmolekyler til deres individuelle underenheder. Disse kunne derefter samles igen til polymerer, hvorved de afkortende kæder og forringelse af kvaliteten, der sker ved mekanisk genbrug, omgås. Dette kunne hjælpe med genanvendelse af termohærdende – en klasse af polymerer, der ikke kan smeltes ned og derfor ikke kan genbruges mekanisk. Disse polymerer bruges til at fremstille materialer som bakelit, melamin og epoxyharpikser, der bruges i vindmøllevinger.
Kemisk genanvendelse åbner også op for muligheden for upcycling: fremstilling af kemiske produkter af monomererne, der er mere værdifulde end plast, og vanskeligt at fremstille på andre måder. “Det er normalt ikke kemikalier i stor skala,” siger Bardow, men nogle har stadig nøgleroller i visse industrier, såsom 3-hydroxy-γ-butyrolacton, som bruges til at producere kolesterolsænkende statiner. Den høje værdi af disse forbindelser kunne give et økonomisk skub til at udvikle kemisk genbrugsteknologi, siger Bardow.
En stor barriere for kemisk genanvendelse er, at plastpolymerer er meget stabile – hvilket er det, der gør plastik så nyttigt i sådanne en lang række applikationer – så det kræver meget energi at skille dem ad. Forskere leder efter enzymer og katalysatorer, der kan reducere den nødvendige energi. “Det er virkelig her, spillet er lige nu for kemisk genanvendelse,” siger Robertson.
Naturlig inspiration
For at lede efter de enzymer og katalysatorer, der kan hjælpe kemisk genbrug, ” vi kan tage hen til steder, hvor de allerede er til stede i naturen”, siger Craig Criddle, der er specialiseret i mikrobiel bioteknologi ved Stanford University i Californien. (Criddle var ph.d.-medrådgiver for Morse; nogle af de tilgange, Mango Materials bruger, kom ud af arbejdet fra hans laboratorium.) Polymerer af forskellig art er almindelige i den biologiske verden, og nogle gange kan organismers løsninger til at nedbryde naturlige polymerer være udnyttet til at skille menneskeskabte ad, siger han. Criddles forskning fokuserer på melorme (Tenebrio molitor), som han kalder “små små bioreaktorer”. Disse hvirvelløse dyr kan fordøje flere plastik ved hjælp af deres tarmmikrobielle samfund. Andre forskere har identificeret bakterier, der kan nedbryde flere typer plastik til det samme slutprodukt, mere bevis på, at specifikke mikrober – eller molekyler afledt af dem – kunne hjælpe med at genbruge blandede plastikaffaldsstrømme.
Forskere er ser på den naturlige verden for også at gøre andre aspekter af plastindustrien mere bæredygtige og cirkulære. Der har været en bølge af interesse for plast fremstillet af vedvarende råvarer som sukker og majs frem for fossile brændstoffer. Disse bioplastik udgør dog stadig kun en lille del af plastik, der produceres i dag, og hvis det skulle opskaleres væsentligt, kan det skabe pres på landbrugsjord og vandforsyning. Disse bekymringer inspirerede Mango Materials til at producere sin P3HB fra metan, en potent drivhusgas, der er et produkt af spildevandsrensningsanlæg, lossepladser og landbrugsfaciliteter. Metan er billigere end andre vedvarende råvarer – og plast er et mere værdifuldt materiale end andre produkter, der kan fremstilles af metan, forklarer Morse.
Men der er ulemper ved bioplast. “De er typisk anderledes polymerer” end dem, der er lavet af fossile brændstoffer, siger Syberg. “Så de passer ikke særlig godt ind i de genbrugssystemer, vi har i øjeblikket.” Tag P3HB: teknologien findes til at genbruge det, men det gør faciliteterne ikke, fordi der i øjeblikket produceres så lidt af det. (P3HB er også biologisk nedbrydeligt i hjemmekompostbunker, hvilket giver en anden bortskaffelsesløsning.)
Ud over genbrug
I 2050 forventes den globale plastikefterspørgsel at være næsten tredoblet til 1.100 millioner tons om året 1. I en analyse udgivet tidligere i år7 fandt Bardow og hans team ud af, at opskalering af genanvendelse, afhængighed mere af vedvarende råmaterialer og implementering af andre strategier for at gøre plastindustrien mere cirkulær kunne holde det nuværende niveau af plastproduktion inden for “planetariske grænser”. Men hvis plastproduktionen fortsætter med at vokse i det forudsagte tempo, så falder mulighederne meget – og i 2050, siger Bardow, vil der ikke være nogen bæredygtig løsning “selv med alle de tricks, som kemikere og kemiingeniører kan lave”.
Resultaterne fremhæver behovet for at reducere den samlede brug af plastik, især engangsartikler. “Hvis vi bare går fra at lave oliebaserede engangsplastprodukter til vedvarende-baserede engangsplastprodukter, så er vi ikke nået ret langt,” siger Syberg.
Indtil videre har forskning, som kunne støtte denne overgang er knap. Syberg og hans team analyserede plastforskning, der er relevant for Europa, og fandt ud af, at de fleste undersøgelser fokuserer på genanvendelse og affaldsfasen af plast, med ringe opmærksomhed på andre dele af produktets livscyklus8. På samme måde gennemførte King og Locock en omfattende gennemgang af forskning i cirkulær plastikøkonomi på verdensplan og fandt ud af, at mere end en fjerdedel af undersøgelserne fokuserede på genbrug, men mindre end 10 % på emner som reparation og genbrug9.
Bestræbelser på at forbedre plastikcirkulæriteten fortsætter. Mango Materials søger en placering til et anlæg, der kan producere op til 2.300 tons P3HB om året – et kapacitetsspring i en størrelsesorden, selvom det stadig kun er en lille del af den samlede globale plastproduktion. “Det er sjovt at prøve at være en del af løsningen,” siger Morse. “Men det er også meget skræmmende.”