פלסטיק נגד התחממות כדור הארץ

מדעים מאוניברסיטת סטנפורד גילו דרך חדשה לייצור פלסטיק מדו-תחמוצת הפחמן (CO₂) ומפסולת צמחית, כמו עשבים או שאריות של עיבוד תוצרת חקלאית. לדברי החוקרים, הטכנולוגיה החדשה עשויה לספק תחליף ידידותי יותר לסביבה לייצור בקבוקי פלסטיק ומוצרים נוספים שמיוצרים כיום מנפט.

מוצרי פלסטיק רבים מיוצרים כיום מחומר המכונה PET (Polyethylene Terephthalate), והוא מרכיב מרכזי בין השאר בבקבוקי שתייה, באריגים, ברכיבי אלקטרוניקה ובמוצרי טיפוח. בכל שנה מיוצרים ברחבי העולם כ-50 מיליון טונות PET, במחיר כבד לסביבה.

PET מיוצר משתי תרכובות המופקות מנפט או מגז טבעי. חומרי הגלם אלה והאנרגיה הרבה הדרושה לתהליך הייצור גורמים לפליטת כמויות אדירות של פחמן דו-חמצני (CO₂) לאטמוספרה: יותר מארבע טונות על כל טונה של PET שמיוצרת. CO₂ הוא גז חממה, שתורם להתחממות כדור הארץ, וכיום מחפשים דרכים לצמצם ככל האפשר את פליטתו.

חלופה מבטיחה ל-PET היא פולימר בשם PEF (Polyethylene Furandicarboxylate). הייצור שלו מתבסס על שימוש בחומצה המכונה FDCA שמופקת מחומרי גלם צמחיים במקום מנפט. עם זאת, השימוש ב-PEF אינו נפוץ כיום, משום שייצורו יקר. למשל, אחד מחומרי הגלם לייצור FDCA הוא פרוקטוז – סוכר פירות שמצוי בין השאר בתירס. הפקת פרוקטוז בכמות מסחרית דורשת שטחים נרחבים, אנרגיה, דשנים ומים בכמויות גדולות. כל אלה, נוסף על התחרות הגוברת על שטחים חקלאיים, אינם מאפשרים ייצור סדיר של FDCA.

חוקרים מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת סטנפורד דיווחו לאחרונה בכתב העת Nature על פיתוח של שיטה יעילה ופשוטה לייצור FDCA מתרכובת מוכרת בשם פורפורל (furfural), המיוצרת מפסולת חקלאית ומשמשת כבר שנים רבות לייצור ממסים ומוצרים נוספים.

התהליך הנפוץ כיום לייצור FDCA מפורפורל ופחמן דו-חמצני מבוסס על שימוש בכימיקלים מסוכנים ויקרים ודורש אנרגיה רבה. החוקרים, בהובלת פרופ' מת'יו קנאן (Kanan) ותלמידת המחקר אנינדיטה באנרג'י (Banergee) פתרו את הבעיה באמצעות שימוש בקרבונט (CO₃^2-). חימום הקרבונט ל-200 מעלות עם נגזרת של פורפורל ופחמן דו-חמצני הביא ליצירת מלח מותך. חמש שעות לאחר החימום, 89 אחוז מהמלח המותך הפך ל-FDCA, שממנו אפשר לייצר PEF בתהליך פשוט ומוכר.

הבטחה שטרם מומשה
"השימוש בפרוקטוז בעייתי, כיוון שלייצור פרוקטוז יש חתימת פחמן גבוהה", אומר קנאן. "דרך טובה הרבה יותר טובה היא להפיק FDCA מביומסה בלתי-אכילה, כמו עשבים או פסולת שנותרת לאחר הקציר". לדברי קנאן, לגישה הזו יש פוטנציאל רב להפחית במידה ניכרת את פליטת גזי החממה, גם משום שהוא מצמצם את זיהום האוויר הרב שנגרם בייצור PET, וגם משום שהתהליך צורך פחמן דו-חמצני, שיכול לבוא מהפליטה של תחנות כוח או מפעלים ששורפים דלקים רגילים. 

"המטרה שלנו היא להחליף את מוצרי הפלסטיק שמקורם בנפט בפלסטיק שמיוצר מפחמן דו-חמצני", מסביר קנאן. "אנו מאמינים שהתגובה הכימית שלנו יכולה לחשוף את ההבטחה של ה-PEF, שטרם מומשה".

עם זאת קנאן מדגיש כי עד כה נעשה רק השלב הראשון בעבודה. "יש לנו עוד עבודה רבה. עלינו לראות אם התהליך מעשי בקנה מידה גדול ולכמת את החתימה הפחמנית שלו", הוא אומר. כעת הוא ועמיתיו מנסים ליישם את התהליך החדש בתגובות נוספות, כמו ייצור דלקים מתחדשים. "זה תהליך מרגש מאוד", הוא מסכם.