Videnskabelige fremskridt kan gøre det lettere at genanvende plast

De fleste af de 150 millioner tons plastik, der produceres rundt om i verden hvert år, ender på lossepladser, havene og andre steder. Mindre end 9 procent af plasten genanvendes i USA, stiger til omkring 30 procent i Europa.

Det er et problem på $176 milliarder, de potentielle energibesparelser, siger videnskabsmænd, kunne opnås ved at genbruge alt globalt fast plastaffald. Men nye tilgange kan øge mængden af ​​plastaffald, der med succes kan genanvendes, forskere fra University of Houston og IBM rapporterer i et perspektiv offentliggjort i denne uge i Videnskab .

Det betyder udvikling af ny plast, der lettere kan genanvendes, sammen med at finde måder til mere effektivt at genanvende eksisterende plast. Disse tilgange kan variere fra metoder til at genbruge forskellige typer plast sammen i en affaldsstrøm, undgå en dyr og tidskrævende sorteringsproces, samt metoder til at nedbryde plast på en mere energieffektiv måde.

"Nyere forskning peger på vejen mod kemiske genanvendelsesmetoder med lavere energibehov, kompatibilisering af blandet plastaffald for at undgå behovet for sortering, og udvidelse af genbrugsteknologier til traditionelt ikke-genanvendelige polymerer, " skrev artiklens forfattere, Megan L. Robertson, lektor i kemi- og biomolekylær teknik ved UH, og Jeannette M. Garcia, en polymerkemiker ved IBM Almaden Research Center.

Forbedring af metoder til genanvendelse af eksisterende plastmaterialer er en nøgleprioritet. "Nye materialer kommer langsomt på markedet, og dermed er den største effekt i at udvikle mere effektive metoder til at genbruge den plast, der produceres i store mængder i dag, " sagde Robertson. "På den anden side, forskningsfremskridt kan bane vejen for lettere genanvendelige materialer til fremtiden." Et eksempel er kategorien af ​​polymerer kendt som termohærdende, som ikke kan smeltes ned til genbrug, forhindre genanvendelse med traditionelle metoder. Robertsons laboratorium udvikler biofornyelige komponenter til hærdeplast, at erstatte kulbrintebaserede polymerer med dem, der er fremstillet af vegetabilske olier eller andre plantebaserede materialer. Det kan føre til nye end-of-life muligheder, såsom kompostering eller kemisk genbrug for disse materialer, et kæmpe spring fremad.

Perspektivet er en del af en serie udgivet af Videnskab at udforske spørgsmål relateret til miljøpåvirkningen af ​​polymerer, inklusive deres kilde (råolie vs. biokilder), fremskridt inden for genanvendelse og bionedbrydelige polymerer.

Robertson og Garcia bemærker tre nøgleproblemer:

• Plast skal sorteres til genbrug, hvilket tilføjer indsats og omkostninger. Plast, eller polymerer, består af store molekyler, så de fleste blandes ikke, når de opvarmes, svarende til samspillet mellem olie og vand. Forskning er fokuseret på at finde stoffer, der kan lette blandingen af ​​forskellige typer plastik, kendt som kompatibilisatorer, så de kan genbruges sammen. At finde en kompatibilisator, der virker til alle polymerer, ville være ideel, men Robertson sagde, at den nuværende teknologi kræver en skræddersyet tilgang til hver plastblanding.
• Kemisk genanvendelse involverer at bruge en katalysator til at nedbryde plast for at producere produkter med lavere molekylvægt, en proces, som forskerne siger, er blevet hindret af høje energiomkostninger. Arbejdet med at udvikle mere effektive katalysatorer er i gang.
• Størstedelen af ​​den plast, der i øjeblikket genbruges, er sammensat af polyethylenterephthalat (PET), som er den komponent, der bruges i de fleste vandflasker, og polyethylen, det mest højproducerede plastik. Udvidelse af genbrugsteknologier til andre plasttyper ud over PET og polyethylen er et løbende område af r

søge. Endnu mere udfordrende er det at udvikle metoder til genanvendelse af polymerer, der ikke kan behandles gennem smeltning ved forhøjede temperaturer, såsom hærdeplast og elastomerer (gummimaterialer).

Med enhver mulig løsning, forskerne siger, at det er afgørende, at et materiales ydeevne ikke påvirkes for at gøre det nemmere at genbruge. At udsætte plast for mange brugs- og genbrugscyklusser uden tab af ydeevne er en åben udfordring for forskere.

"En forbedring af plastgenanvendelse ud over det nuværende niveau har mange potentielle samfundsmæssige fordele, såsom reduktion af drivhusgasemissioner, undgå affaldsopbygning i miljøet, mindske afhængigheden af ​​begrænsede petroleumsressourcer til sin produktion, og genvinde den økonomiske værdi af fast plastaffald, " skrev forskerne.

Det er begyndt, de siger, peger på nystartede virksomheder, der har opskaleret kemiske genanvendelsesmetoder for polystyrenaffald eller udviklet sorteringsprocesser for at adskille materialer i rene råmaterialer.

Det og anden forskning, de skrev, "skab håb om, at inden længe, genanvendelsesprocenterne for plast vil være meget højere end i dag."