Spørgsmål og svar:Plastaffald er et globalt problem, men kulstofgenanvendelse kan hjælpe

Tunge industrier såsom luftfart og kemisk fremstilling bidrager til omkring 20 % af de samlede amerikanske drivhusgasemissioner og vil fortsat være afhængige af fossile brændstoffer.

Mens forskere løbende udforsker måder at reducere brugen af ​​fossilt brændstof i disse sektorer, udforsker Oana Luca, adjunkt i afdelingen for kemi ved University of Colorado Boulder, teknologier som genanvendelse og kulstofopsamling for at forhindre kulstof i at ender i miljøet.

Luca og hendes samarbejdspartnere har for nylig offentliggjort en rapport om reduktion af kulstofemissioner gennem kulstofgenbrug i disse svære at elektrificere industrier. Køreplanen udkom den 1. maj i tidsskriftet Nature Reviews Chemistry .

"Vi producerer en masse nye materialer for at understøtte vores moderne liv, men de fleste af dem ender bare på lossepladser. Vi er nødt til at genopfinde måder, hvorpå vi genvinder og genbruger disse materialer, så hvert kulstofatom kan bruges flere gange," sagde Luca.

Luca, som også er stipendiat ved Renewable &Sustainable Energy Institute, giver hende et bud på dekarbonisering, hendes forskning i plastgenbrug og vigtigheden af ​​at lukke kulstofkredsløbet.

Hvorfor er nogle af disse sektorer svære at dekarbonisere?

At skifte fra fossile brændstoffer er generelt vanskeligt på grund af indgroet praksis. Det kræver meget tid og kræfter at udvikle teknologier, der kan udnytte alternative brændstoffer, som sol eller vind, lige så effektivt som de nuværende metoder. For eksempel bruger elektriske køretøjer en elektrisk motor i stedet for den konventionelle motor i gaskøretøjer. Så barrieren for adoption er ret høj.

Hvordan er genbrug relateret til elektrificering?

Generelt er elektrificering processen med at skifte fra fossile brændstoffer til alternative energikilder. Genbrug kan omdanne plastikaffald til brændstoffer, som kan bruges til at drive andre ting og forhindre kulstof i at komme ud i atmosfæren.

På trods af udbredte plastgenbrugsordninger, der er implementeret over hele landet, vil en del af plastikaffaldet stadig ende på lossepladser. Det skyldes i høj grad, at vi ikke har teknologien på plads til at genbruge plast effektivt. Vi producerer disse materialer, som har fantastiske egenskaber, i skala, men genbrugstempoet følger ikke med.

Rapporten fungerer som en køreplan for at 'lukke kulstofkredsløbet'. Hvordan ser et kulstofkredsløb ud?

Forestil dig en typisk T-shirt, som en du, jeg og de fleste sikkert ejer. Det er sandsynligvis lavet af nylon, som er en type polymer. Skjorten har gennemgået en lang produktionsproces, hvor små molekylære kemikalier kombineres til at danne større, som derefter samles til fibre. Fibrene væves ind i stoffer og bliver til sidst til en T-shirt.

Når vi bliver trætte af skjorten, eller den er slidt, smider vi den enten i skraldespanden eller donerer den. Men i slutningen af ​​dagen ender skjorten på en losseplads.

Hvad hvis der er en mulighed for at tage skjorten til et anlæg for at genvinde de kulstofbaserede materialer, den er lavet af, og bruge dem til at lave en ny skjorte? Sådan ser en cirkulær model ud. I denne model ender kulstoffet i skjorten ikke bare i miljøet, men bliver i stedet genbrugt.

Hvordan genbruger vi i øjeblikket?

Den mest almindelige metode til genanvendelse af organiske materialer, herunder plast, kaldes mekanisk genanvendelse. For at genbruge en plastikvandflaske bliver flasken varmet op, smeltet ned og derefter skubbet gennem forme for at lave rør eller plader. Disse produkter er af lavere kvalitet og kan ikke længere genanvendes. Så selv i det bedste tilfælde, når din flaske rent faktisk bliver genbrugt, kan plastikken kun genbruges én gang. Det er mere som downcycling end genbrug.

En anden genbrugsmetode er at brænde plastikken og bruge energien fra forbrændingen som strøm. Men under den proces producerer du store mængder kuldioxid og andre drivhusgasser.

Hvordan kan vi innovere processen?

Her i mit laboratorium bruger vi elektricitet til at skille plastikken i deres molekylære byggesten uden at ændre deres egenskaber eller frigive kuldioxid. Dette giver os mulighed for at begynde at tænke på, hvordan vi kan rekonstruere vandflasker eller T-shirts med disse molekylære råmaterialer.

Hvad håber du at opnå med denne rapport?

Vi skal genopfinde den måde, vi forbruger, konserverer og genbruger materialerne omkring os på. Vi skal være ansvarlige for, hvor materialerne ender.

Vi håber også at opmuntre videnskabsmænd, ingeniører, økonomer og samfundsforskere til at arbejde sammen og finde nye ideer til at lukke kulstofkredsløbet. Det vil tage en landsby at tillade nogle af disse teknologier, vi talte om, at udvikle sig og blive integreret i en cirkulær økonomi.

Jeg er virkelig glad for at fortælle, at vi lige har modtaget et tilskud fra CU til at arbejde på et projekt kaldet Polymers for a Sustainable Earth (POSE). Anført af Wei Zhang, formand for Institut for Kemi ved CU Boulder, håber jeg at kunne tackle plastikproblemet sammen med fakultetet fra seks CU Boulder-afdelinger og National Renewable Energy Laboratory

Min gruppe vil fokusere på at gøre genanvendelse mere effektiv, mens andre grupper vil arbejde på at redesigne plast med genbrug og genbrug i tankerne.

Flere oplysninger: Wendy J. Shaw et al., Et amerikansk perspektiv på at lukke kulstofkredsløbet for at defossilisere vanskelige at elektrificere segmenter af vores økonomi, Nature Reviews Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41570-024-00587-1

Leveret af University of Colorado at Boulder