12.4 C
Brussel
Donderdag, Maart 28, 2024
NuusRevolusionêre ekovriendelike plastiek: die toekoms lyk helder vir oneindig herwinbare plastiek

Revolusionêre ekovriendelike plastiek: die toekoms lyk helder vir oneindig herwinbare plastiek

VRYWARING: Inligting en menings wat in die artikels weergegee word, is dié van diegene wat dit vermeld en dit is hul eie verantwoordelikheid. Publikasie in The European Times beteken nie outomaties onderskrywing van die siening nie, maar die reg om dit uit te druk.

VRYWARINGVERTALINGS: Alle artikels op hierdie webwerf word in Engels gepubliseer. Die vertaalde weergawes word gedoen deur 'n outomatiese proses bekend as neurale vertalings. As jy twyfel, verwys altyd na die oorspronklike artikel. Dankie vir die begrip.

Revolutionary Eco-Friendly Plastic: The Future Looks Bright for Infinitely Recyclable Plastic

Slegs sowat 2% van plastiek word tans ten volle herwin. PDK-plastiek kan die enkelgebruikkrisis oplos.

’n Nuwe omgewings- en tegnologiese ontleding dui daarop dat ’n revolusionêre eko-vriendelike plastiek amper gereed is om op die rakke te kom.

Plastiek is deel van byna elke produk wat ons daagliks gebruik. Die gemiddelde persoon in die VSA genereer ongeveer 100 kg plastiekafval per jaar, waarvan die meeste reguit na 'n stortingsterrein gaan. ’n Span onder leiding van Corinne Scown, Brett Helms, Jay Keasling en Kristin Persson by Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) het probeer om dit te verander.

Minder as twee jaar gelede, Helms het die uitvinding van 'n nuwe plastiek aangekondig wat die afvalkrisis kop aan kan pak. Genoem poli(diketoenamine), of PDK, het die materiaal al die gerieflike eienskappe van tradisionele plastiek, terwyl die omgewings slaggate vermy word, want anders as tradisionele plastiek, kan PDK's onbepaald herwin word sonder verlies aan kwaliteit.

Nou het die span 'n studie vrygestel wat wys wat bereik kan word as vervaardigers PDK's op groot skaal begin gebruik. Die bottom line? PDK-gebaseerde plastiek kan vinnig kommersieel mededingend word met konvensionele plastiek, en die produkte sal goedkoper en meer volhoubaar word soos die tyd aanstap.

“Plastiek is nooit ontwerp om herwin te word nie. Die behoefte om dit te doen is lank daarna erken,” verduidelik Nemi Vora, eerste skrywer van die verslag en 'n voormalige postdoktorale genoot wat saam met senior skrywer Corinne Scown gewerk het. “Maar die dryfkrag van volhoubaarheid is die hart van hierdie projek. PDK's is ontwerp om van die begin af herwin te word, en sedert die begin het die span gewerk om die produksie- en herwinningsprosesse vir PDK te verfyn sodat die materiaal goedkoop en maklik genoeg kan wees om op kommersiële skale in enigiets vanaf verpakking aan motors.”

Die studie bied 'n simulasie aan vir 'n fasiliteit van 20,000 XNUMX metrieke ton per jaar wat nuwe PDK's uitbring en gebruikte PDK-afval vir herwinning inneem. Die skrywers het die chemiese insette en tegnologie benodig, sowel as die koste en kweekhuisgasvrystellings bereken, en dan hul bevindings vergelyk met die ekwivalente syfers vir die vervaardiging van konvensionele plastiek.

“Deesdae is daar 'n groot druk om omsendbrief aan te neem ekonomie praktyke in die bedryf. Almal probeer om te herwin wat hulle ook al in die mark plaas,” het Vora gesê. "Ons het met die industrie begin praat oor die ontplooiing van 100% oneindig herwonne plastiek en het baie belangstelling gekry."

"Die vrae is hoeveel dit sal kos, wat die impak op energiegebruik en emissies sal wees, en hoe om daar te kom van waar ons vandag is," het Helms, 'n personeelwetenskaplike by Berkeley Lab se Molekulêre Foundry, bygevoeg. "Die volgende fase van ons samewerking is om hierdie vrae te beantwoord."

Merk die bokse van goedkoop en maklik

Tot op hede is meer as 8.3 miljard metrieke ton plastiekmateriaal vervaardig, en die oorgrote meerderheid hiervan het in stortingsterreine of afvalverbrandingsaanlegte beland. 'n Klein deel van plastiek word gestuur om "meganies" herwin te word, wat beteken dat dit gesmelt word en dan hervorm word tot nuwe produkte. Hierdie tegniek het egter beperkte voordeel. Plastiekhars self word gemaak van baie identiese molekules (genoem monomere) wat saamgebind is in lang kettings (genoem polimere). Maar om plastiek sy baie teksture, kleure en vermoëns te gee, word bymiddels soos pigmente, hittestabiliseerders en vlamvertragers by die hars gevoeg. Wanneer baie plastiek saam gesmelt word, word die polimere gemeng met 'n klomp potensieel onversoenbare bymiddels, wat lei tot 'n nuwe materiaal met baie laer gehalte as nuutgeproduseerde maagdelike hars uit grondstowwe. As sodanig word minder as 10% van plastiek meer as een keer meganies herwin, en herwinde plastiek bevat gewoonlik ook maagdelike hars om op te maak vir die daling in kwaliteit.

PDK Plastiek breek maklik af

'n GIF wat wys hoe PDK-plastiek maklik afbreek wanneer dit in 'n suuroplossing gesit word. Die suur help om die bindings tussen die monomere te breek en hulle te skei van die chemiese bymiddels wat plastiek sy voorkoms en gevoel gee. Krediet: Peter Christensen/Berkeley Lab

PDK-plastiek systap hierdie probleem heeltemal – die harspolimere is ontwerp om maklik in individuele monomere af te breek wanneer dit gemeng word met 'n suur. Die monomere kan dan van enige bymiddels geskei word en versamel word om nuwe plastiek te maak sonder enige verlies aan kwaliteit. Die span se vroeëre navorsing toon dat hierdie "chemiese herwinning"-proses lig is op energie en koolstofdioksiedvrystellings, en dit kan onbepaald herhaal word, wat 'n heeltemal sirkelvormige materiaallewensiklus skep waar daar tans 'n eenrigtingkaartjie is om te mors.

Ten spyte van hierdie ongelooflike eienskappe, moet PDK's ook gerieflik wees om plastiek in hul eie spel te klop. Die herwinning van tradisionele petroleum-gebaseerde plastiek kan moeilik wees, maar die maak van nuwe plastiek is baie maklik.

"Ons praat van materiaal wat basies nie herwin word nie," het Scown gesê. “So, in terme van 'n beroep op vervaardigers, ding PDK's nie mee met herwinde plastiek nie – hulle moet meeding met maagdelike hars. En ons was baie bly om te sien hoe goedkoop en hoe doeltreffend dit sal wees om die materiaal te herwin.”

Scown, wat 'n personeelwetenskaplike in Berkeley Lab se energietegnologie- en biowetenskapgebiede is, spesialiseer in die modellering van toekomstige omgewings- en finansiële impakte van opkomende tegnologieë. Scown en haar span werk sedert die begin aan die PDK-projek en help Helms se groep chemici en vervaardigingswetenskaplikes om die grondstowwe, oplosmiddels, toerusting en tegnieke te kies wat sal lei tot die mees bekostigbare en ekovriendelike produk.

"Ons neem vroeë stadium tegnologie en ontwerp hoe dit sal lyk op kommersiële skaal bedrywighede" met behulp van verskillende insette en tegnologie, het sy gesê. Hierdie unieke, samewerkende modelleringsproses stel Berkeley Lab-wetenskaplikes in staat om potensiële opskaaluitdagings te identifiseer en prosesverbeterings aan te bring sonder duur siklusse van proef en fout.

Die span se verslag, gepubliseer in Science Advances, modelleer 'n kommersiële-skaal PDK-produksie- en herwinningspyplyn gebaseer op die plastiek se huidige stand van ontwikkeling. “En die belangrikste wegneemetes was dat, sodra jy die PDK aanvanklik vervaardig het en jy dit in die stelsel gekry het, die koste en die kweekhuisgasvrystellings verbonde aan die voortsetting van die herwinning daarvan na monomere en die maak van nuwe produkte laer kan wees as , of ten minste op gelyke voet met baie konvensionele polimere,” het Scown gesê.

Beplan om te begin

Danksy die optimalisering van prosesmodellering, trek herwinde PDK's reeds belangstelling van maatskappye wat plastiek moet verkry. Helms en sy kollegas, wat altyd na die toekoms kyk, doen sedert die vroeë dae van die projek marknavorsing en ontmoet mense uit die industrie. Hul werk wys dat die beste aanvanklike toepassing vir PDK's markte is waar die vervaardiger hul produk aan die einde van sy leeftyd sal terug ontvang, soos die motorbedryf (deur inruilings en terugnames) en verbruikerselektronika (deur e-afval). programme). Hierdie maatskappye sal dan die voordele van 100% herwinbare PDK's in hul produk kan pluk: volhoubare handelsmerk en langtermynbesparings.

Werkers wat plastiekafval sorteer

Werkers wat plastiekafval sorteer.

"Met PDK's het mense in die industrie nou 'n keuse," het Helms gesê. "Ons bring vennote in wat sirkulariteit in hul produklyne en vervaardigingsvermoëns bou, en gee hulle 'n opsie wat in lyn is met toekomstige beste praktyke."

Scown het bygevoeg: “Ons weet daar is belangstelling op daardie vlak. Sommige lande het planne om stewige fooie te hef op plastiekprodukte wat op nie-herwinde materiaal staatmaak. Daardie verskuiwing sal 'n sterk finansiële aansporing bied om weg te beweeg van die gebruik van maagdelike harse en behoort 'n groot vraag na herwonne plastiek aan te dryf.”

Nadat hulle die mark vir duursame produkte soos motors en elektronika binnegedring het, hoop die span om PDK's uit te brei na korter lewensduur, eenmalige goedere soos verpakking.

'n Volsirkel toekoms

Terwyl hulle planne vir 'n kommersiële bekendstelling smee, gaan die wetenskaplikes ook voort met hul tegno-ekonomiese samewerking oor die PDK-produksieproses. Alhoewel die koste van herwonne PDK reeds na verwagting mededingend laag sal wees, werk die wetenskaplikes aan bykomende verfynings om die koste van maagdelike PDK te verlaag, sodat maatskappye nie deur die aanvanklike beleggingsprys afgeskrik word nie.

En getrou, die wetenskaplikes werk terselfdertyd twee treë vorentoe. Scown, wat ook vise-president vir Lewensiklus, Ekonomie en Agronomie by die Joint BioEnergy Institute (JBEI) is, en Helms werk saam met Jay Keasling, 'n toonaangewende sintetiese bioloog by Berkeley Lab en UC Berkeley en HUB van JBEI, om 'n proses vir die vervaardiging van PDK-polimere met behulp van mikrobe-gemaakte voorloperbestanddele. Die proses gebruik tans industriële chemikalieë, maar is aanvanklik ontwerp met Keasling se mikrobes in gedagte, danksy 'n serendipite kruisdissiplinêre seminaar.

"Kort voor ons met die PDK-projek begin het, was ek in 'n seminaar waar Jay al die molekules beskryf het wat hulle by JBEI met hul gemanipuleerde mikrobes kon maak," het Helms gesê. "En ek was baie opgewonde omdat ek gesien het dat sommige van daardie molekules dinge was wat ons in PDK's plaas. Ek en Jay het ’n paar geselsies gehad, en ons het besef dat byna die hele polimeer gemaak kan word met plantmateriaal wat deur gemanipuleerde mikrobes gefermenteer is.”

“In die toekoms gaan ons daardie biologiese komponent inbring, wat beteken dat ons die impak van die oorgang van konvensionele grondstowwe na unieke en moontlik bevoordeelde bio-gebaseerde grondstowwe kan begin verstaan ​​wat op lang termyn meer volhoubaar kan wees op grond van energie-, koolstof- of waterintensiteit van produksie en herwinning,” het Helms voortgegaan.

"So, waar ons nou is, is dit die eerste stap van baie, en ek dink ons ​​het 'n baie lang aanloopbaan voor ons, wat opwindend is."

Verwysing: "Nivellering van die koste en koolstofvoetspoor van sirkelvormige polimere wat chemies tot monomeer herwin word" deur Nemi Vora, Peter R. Christensen, Jérémy Demarteau, Nawa Raj Baral, Jay D. Keasling, Brett A. Helms en Corinne D. Scown, 9 April 2021, Wetenskap Voorskotte.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0187

The Molecular Foundry is 'n Departement van Energie (DOE) Kantoor van Wetenskap-gebruikersfasiliteit wat spesialiseer in nanoskaalwetenskap. JBEI is 'n Bio-energie Navorsingsentrum wat deur DOE se Kantoor vir Wetenskap befonds word.

Hierdie werk is ondersteun deur die DOE se Bioenergy Technologies Office en Berkeley Lab se Laboratory Directed Research and Development (LDRD) program.

- Advertensie -

Meer van die skrywer

- EKSKLUSIEWE INHOUD -kol_img
- Advertensie -
- Advertensie -
- Advertensie -kol_img
- Advertensie -

Moet lees

Jongste artikels

- Advertensie -