Varför världens plastproblem är svårare att lösa än en massiv rengöring

När du läser detta, driver ett konstigt föremål som ser ut som en 2 000-fots flytande poolnudel långsamt genom det centrala norra Stilla havet. Detta objekt är utformat för att lösa ett enormt miljöproblem. Men därmed uppmärksammar det ett antal andra.

Det finns uppskattningsvis 5 biljoner stycken plast flytande på och i världens oceaner. Den massiva poolnudeln kommer att flytta genom Great Pacific Garbage Patch, drivs av vind och strömmar och plockar upp plasten som det möter på vägen. Ocean Cleanup, organisationen som utvecklade enheten, lovar "den största uppvärmningen i historien."

Se också: The Great Pacific Garbage Patch är officiellt dubbelt så stor som Texas

Om det fungerar kan enheten - bländigt namnet System 001 - göra en dugg i den enorma mängden havsburen plast. Men när plasten samlas är alternativen inte bra. Det är där en miljöetiker som jag börjar tänka på var den här plasten kommer att sluta nästa gång. Havet är bättre utan det självklart, men plastproblemet har många fler lager än det först framstår.

Kampen om sortering

Återvinning av plast är endast möjligt om den kan omhyggligt avskiljas i sina olika kemiska typer. Vad som generellt beskrivs med det enkla ordet "plast" omfattar sju huvudtyper av material - de som används för att göra sodaflasar, soptunnor, klädesplagg, shoppingkassar, yoghurtbehållare, fisknät, skumisolering och icke-metalldelar av många hushållsapparater. Återvinning av var och en av dessa typer, som du kanske vet med deras akronymer - som PETE, LDPE, PVC, PP och HDPE - kräver en annan kemisk process.

Det är därför som många hushållsåtervinningsprogram gör att invånarna ska sortera sin plast - och varför samhällen som låter människor sätta återvinningsbara av alla typer i en stor korg, använder personer och maskiner för att sortera efter det samlas in.

Sortering blir inte lätt med plasten i havet. Alla olika typer av plast är blandade ihop, och en del av det har kemiskt och fysiskt brutits av solljus och vågåtgärder. Mycket av det är nu i små bitar som heter microplastics, suspenderad strax under ytan.Den första svårigheten, men inte den sistnämnda, kommer att sortera allt som plast - plus tang, barnkulor och annat havsliv som kan ha kopplat sig till flytande skräp.

Återvinning eller nedbrytning?

Ocean Cleanup arbetar med hur man bäst kan upparbeta och varumärke, materialet som samlar in, hoppas att en villig marknad kommer att uppstå för sin unika produkt. Även om företagets ingenjörer och forskare kan räkna ut hur man sorterar allt, finns det fysiska begränsningar för hur användbar den samlade plasten kommer att vara.

Handlingen med återvinning innebär att materialet slipas i mycket små bitar innan de smälter och reformeras. En oundviklig del av processen är att varje gång plast återvinns, blir polymererna - de långa kemiska sekvenserna som ger sin struktur - kortare.

I allmänhet kan lättare och mer flexibla plasttyper endast återvinnas till tätare, hårdare material - om inte stora mängder ny jomfru plast läggs till blandningen. Efter en eller två omgångar av återvinning blir möjligheterna till återanvändning mycket begränsade. Vid den tidpunkten bildas det "nypa" plastmaterialet i textilier, bilbumpare eller plasttugg, varav ingen hamnar någon annanstans men deponi. Plasten blir skräp.

Plastkompostering

Vad händer om det fanns ett sätt att se till att plast verkligen var återvinningsbart på lång sikt? De flesta bakterier kan inte bryta ned plast eftersom polymererna innehåller starka kol-kol-kemiska bindningar som skiljer sig från vad som helst som utvecklats av bakterier tillsammans med naturen. Lyckligtvis, efter att ha blivit i miljön med mänskligt bortkastad plast under ett antal decennier, verkar bakterier utvecklas för att använda detta syntetiska råmaterial som genomtränger det moderna livet.

I 2016 hittade ett team biologer och materialforskare en bakterie som kan äta den typ av plast som används i dryckesflaskor. Bakterierna gör PET-plast till mer basiska ämnen som kan omformas till oregelbunden plast. Efter att ha identifierat nyckelenzymet i bakteriens plastdjupprocess fortsatte forskargruppen medvetet att konstruera enzymet för att göra det mer effektivt. En vetenskapsman sa att ingenjörsarbetet lyckats "övervinna evolutionen".

Vid denna tidpunkt arbetar genombrotten endast under laboratorieförhållanden och endast på en av de sju typerna av plast. Men tanken att gå utöver den naturliga utvecklingen är där öron från en miljöfilosof håller på varning.

Syntetiska enzymer och bakterier

Upptäcka den plastätande bakterien och dess enzym tog mycket av att titta, vänta och testa. Evolutionen är inte alltid snabb. Resultaten tyder på möjligheten att upptäcka ytterligare enzymer som arbetar med annan plast. Men de ökar också möjligheten att ta saker i egna händer och utforma nya enzymer och mikrober.

Redan verkar helt artificiella proteiner kodade av syntetiskt konstruerade gener som artificiella enzymer och katalyserar reaktioner i celler. En forskare påstår att "vi kan utveckla proteiner - det skulle normalt ha tagit miljarder år att utvecklas - om några månader." I andra laboratorier kan syntetiska genomer helt byggda av flaskor av kemikalier nu kunna springa bakterieceller. Helt syntetiska celler - genomer, metaboliska processer, funktionella cellulära strukturer och alla - anses vara bara ett decennium bort.

Se också: En 7: e grader byggde en undervattensrover för att rädda hav från mikroplastik

Denna kommande era av syntetisk biologi lovar inte bara att förändra vilka organismer som kan göra; det hotar att ändra vilka organismer som faktiskt är. Bakterier kommer inte längre bara vara naturligt förekommande livsformer; några, även många, av dem kommer att vara specialbyggda mikrober konstruerade uttryckligen för att ge funktioner som är användbara för människor, såsom kompostplastik. Gränsen mellan liv och maskin kommer att bli suddig.

Plast som förorenar världens hav måste rengöras. Att föra dem tillbaka till land skulle förstärka det faktum att även på global nivå är det omöjligt att kasta skräp "bort" - det går bara någonstans annars för en tid. Men folk borde vara mycket försiktiga med vilka tekniska lösningar de använder. Jag kan inte låta bli att se ironi för att försöka lösa det mycket verkliga problemet med alltför många syntetiska material som strömmar mot oceanerna genom att introducera till världens triljoner syntetiskt producerade proteiner eller bakterier för att städa upp dem.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Christopher J. Preston. Läs den ursprungliga artikeln här.