Широкая научная группа из правительства, научных кругов и промышленности объединяет усилия для выявления новых возможностей снижения воздействия полиуретана на окружающую среду - одного из наиболее широко используемых, но мало перерабатываемых пластиковых материалов.
Полиуретан является одним из наиболее широко используемых пластиковых материалов в мире, но в нашей повседневной жизни его часто упускают из виду. Тем не менее, находитесь ли вы дома, на работе или в своем автомобиле, он, как правило, не за горами, с обычным конечным использованием, начиная от матрасов и амортизации мебели до изоляции зданий, автомобильных запчастей и даже подошв обуви.
Но, как и в случае с другими пластиками, которые в основном не перерабатываются, широкое использование полиуретана вызывает опасения по поводу его воздействия на окружающую среду. Чтобы лучше понять возможности восстановления полиуретана для переработки и замены химических веществ, используемых в его производстве, на растительные альтернативы, исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), Северо-Западного университета и The Dow Chemical Company объединились для проведения исследования. первая комплексная оценка «Материальные потоки полиуретана в США». Исследование было недавно опубликовано в журнале Environmental Science & Technology..
«Цель состояла в том, чтобы понять, насколько линейным по сравнению с круговым является наше использование полиуретанов в Соединенных Штатах», - объяснила соавтор Дженнифер Данн, заместитель директора Северо-Западного центра инженерной устойчивости и устойчивости и член Программы по пластмассам, экосистемам и общественному здравоохранению Института устойчивого развития и энергетики на Северо-Западе (ISEN).«Мы также хотели посмотреть, есть ли возможности для повышения циркулярности и увеличения содержания полиуретанов на биологической основе».
Линейная экономика - это экономика, в которой сырье используется для производства продуктов, а затем, как правило, выбрасывается в конце их срока службы. В экономике замкнутого цикла одни и те же материалы восстанавливаются и используются повторно. Это ограничивает потребность в добыче дополнительных природных ресурсов, таких как ископаемое топливо, и снижает количество отходов, отправляемых на свалки.
Данн, который также является адъюнкт-профессором химической и биологической инженерии в Северо-Западной инженерной школе Маккормика, сказал, что, хотя исследователи ожидали найти в основном линейную систему для полиуретанов, «рассматривая ее с точки зрения потока материалов, с точки зрения исходных материалов до конца жизни, это было просто вопиюще линейно."
По словам соавтора Троя Хокинса, который возглавляет группу по топливу и продуктам в Центре оценки систем Аргонны, исследование выявило ряд сложностей, которые влияют на то, как и когда полиуретаны могут быть восстановлены и переработаны.
Полиуретаны существуют в различных формах, от жестких до гибких, и каждое из этих применений выглядит и действует по-разному. За последние 50 лет использование полиуретанов быстро расширилось, и многие из них долговечны. Так что же? сейчас может не выйти из употребления еще 10, 20 или 30 лет. И есть проблема с концентрацией полиуретана в различных приложениях. Например, клей или герметик гораздо сложнее отделить и восстановить по сравнению с матрасом или ковровое покрытие, - сказал он.
Кроме того, давно известно, что цепочки поставок полиуретанов включают токсичные материалы, называемые диизоцианатами, и исследование выявило, как и где они используются.
"Полная картина позволяет нам впервые увидеть возможности для восстановления и переработки полиуретана, а также для замены некоторых исходных материалов для производства полиуретана, которые имеют проблемы с окружающей средой и безопасностью, более безопасными химическими веществами на биологической основе с низким содержанием углерода. ", - сказал Хокинс.
Одним из уникальных аспектов исследования было участие Dow, которое, по словам Данна, позволило исследователям включить подробные данные и техническую информацию, основанную на реальной отраслевой практике.
«Компания Dow была неотъемлемой частью этого исследования. Опыт соавторов Dow обосновал анализ реальными знаниями о том, как производятся и используются полиуретаны», - сказала она. «Они также очень заинтересованы в увеличении циркулярности своих систем и в том, чтобы оставаться в авангарде передовых методов использования более чистых материалов».
Хокинс сказал, что существует тесное сотрудничество между Аргонном и Северо-Западным регионом, каждый из которых использует широкий спектр возможностей и ресурсов, которые были созданы за многие годы. «Это действительно дало синергию и возможность, которой у каждого из нас, возможно, не было по отдельности», - сказал он. «И это позволило нам включить новые элементы, которые мы обычно не отслеживаем при оценке жизненного цикла."
На реализацию проекта ушло около года. Он был спонсирован Управлением биоэнергетических технологий Министерства энергетики США в рамках Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии и управляется ISEN в рамках совместной трехлетней инициативы «Ответственные инновации для пластмасс с высокой степенью вторичной переработки».
Что касается следующих шагов, Данн сказал, что команда будет использовать исследование, чтобы помочь направить разработку новых химических веществ, которые могут привести к более перерабатываемым полиуретанам на биологической основе.
«Нам и другим исследователям будет необходимо продолжать вносить свой вклад в эту совокупность знаний об этих цепочках поставок, если мы хотим разработать экономику замкнутого цикла», - сказала она. «Мы должны понимать положение вещей сегодня, если мы собираемся создавать рентабельные технологии и производить переработанные пластиковые материалы, которые имеют такие же или более высокие характеристики, чем те, к которым мы привыкли сейчас».
Хокинс добавил, что конечная цель состоит не в том, чтобы покончить с пластиком, а в том, чтобы обеспечить его ответственное и устойчивое использование.
Пластмассы невероятно полезны и приносят обществу много пользы. Если бы мы избавились от пластика, нам пришлось бы решать множество других проблем, которые могли бы причинить больше вреда окружающей среде, чем сами пластмассы», - сказал он. «Поэтому мы должны продолжать искать способы вмешаться в существующую систему и изменить ситуацию к лучшему».