Team udvikler manglende led til cirkulær økonomi, mens de tackler globalt affald

Forskere fra Singapore University of Technology and Design (SUTD) har udviklet en proces, der muliggør produktion og nedbrydning af næsten ethvert objekt inden for en cirkulær økonomi ved hjælp af additiv fremstilling og byaffald, civilisationens største biprodukt.

Inspireret af den cykliske produktionsmåde og nedbrydning af biologiske materialer af organismer, der bruger begrænsede energi- og materielle ressourcer fundet under lokale forhold, forskerne, sammen med sine samarbejdspartnere, fokuseret på at oversætte disse principper i byøkosystemer. Dette var for at mindske dets afhængighed af interkontinental transport, energikrævende fremstillingsprocesser, brug af skadelige kemiske stoffer, og afhængighed af menneskeskabte syntetiske materialer, som kræver komplekse genvindingsprocedurer efter deres end-of-life.

SUTD-forskere fra samme hold udviklede tidligere et svampelignende klæbemateriale, også kendt som FLAM, ved effektivt at omdanne kitin og cellulose, til materialer til bæredygtig produktion. Afledt af skaller af krebsdyr og insekter, samt træ og papir, henholdsvis, kitin og cellulose er de to mest udbredte organiske polymerer på jorden. Udråbt som et 'grønt' alternativ til plastik, FLAM er ikke kun biologisk nedbrydeligt, fleksibel, og holdbart; det kan masseproduceres i stor skala ved hjælp af 3-D printteknologi.

Cellulose kan nemt fås fra byaffald såsom silkepapir, tekstiler, og plantemateriale. Imidlertid, på trods af kitins allestedsnærværende natur, denne polymer høstes for det meste som et industri- og landbrugsprodukt. For eksempel, kitin er for det meste tilgængeligt som et sæsonbestemt biprodukt fra fiskeindustrien og er begrænset til landdistrikterne kystområder. Dette betyder, at kitin ville være nødvendigt at blive transporteret over forskellige økosystemer, når der er en efterspørgsel, bidrage til godstransport, som er kendt for at være en vigtig bidragyder til udledning af kuldioxid.

I undersøgelsen, udgivet af Nature's Videnskabelige rapporter , forskerne har udviklet en forbindelse mellem bio-inspireret fremstilling og biokonvertering af byaffald, muliggør en anden produktionsmåde baseret på materialer, der er bekvemt tilgængelige i ethvert regionalt økosystem, reducere behovet for transport markant.

Det blev fastslået, at kitin kan produceres inden for begrænsede energibehov og samtidig reducere madspild, lette den største udgift for kommuner over hele verden – alt sammen med hjælp fra den ydmyge sorte soldaterflue (BSF, Hermetia illucens). Undersøgelsen rapporterer vellykket ekstraktion af kitin fra skallerne af disse BSF'er.

På samme tid, BSF er også globalt kendt for sin effektive nedbrydning af en lang række organiske materialer, såsom madaffald til proteiner, olier og anden biomasse, dermed reducere mængden af ​​affald, der sendes til lossepladserne.

På trods af BSF's popularitet, forskerholdet sikrede, at deres udviklede system ikke var afhængig af brugen af ​​BSF eller nogen anden unik kilde til materialer, da kitin og cellulose er til stede i et utal af organismer i alle økosystemer på jorden, såsom andre insekter, svampe, og orme. Mens disse organismer også bruges til at behandle affald, de producerer igen kitin som et biprodukt.

Med årlige fødevaretab deponeret på lossepladser anslået til at være omkring en tredjedel af verdens samlede produktion, biokonvertering via insekter, svampe og orme, vinder ikke kun popularitet som en effektiv løsning til håndtering af byaffald, men det foreslår også et spirende paradigme af en cirkulær byøkologi, spænder fra materialeproduktion og fremstilling til genanvendelse udtjent.

Fremstilling med verdens mest udbredte biologiske polymerer inden for, eller i umiddelbar nærhed af kilden til produktion og forbrug – såsom cellulose og kitin, der bruges til 3-D printet FLAM – kan ikke kun give os mulighed for at adressere vigtige afvigelser, der opstår fra vores urbane livsstil, men motivere en grundlæggende mere bæredygtig økonomi og samfund.

"Denne nye udvikling vil ændre den måde, vi fremstiller på, muliggør en alternativ model, hvor materialer produceres og forbruges ved hjælp af lokalt tilgængelige ressourcer. Også, det vil give alle i hele verden mulighed for at tilpasse og integrere generel fremstilling til dets omgivende økosystem, " sagde adjunkt Javier G. Fernandez fra SUTD, hovedforfatter af papiret.

"Nærhed og dyb integration af produktions- og forbrugscyklusser inspireret af biologi i byøkosystemer kan ikke kun påvirke den måde, vi bebor morgendagens byer på, men også opstrøms forestille sig, designe og bygge dem, " tilføjede lektor Stylianos Dritsas også fra SUTD og medforfatter af papiret.