Большая часть из 150 миллионов тонн пластика, ежегодно производимого во всем мире, оказывается на свалках, в океанах и других местах. Менее 9 процентов пластика перерабатывается в Соединенных Штатах, а в Европе этот показатель достигает примерно 30 процентов.
Это проблема на 176 миллиардов долларов, потенциальная экономия энергии, по словам ученых, может быть достигнута за счет переработки всех глобальных твердых пластиковых отходов. Но новые подходы могут увеличить количество пластиковых отходов, которые можно успешно переработать, сообщают исследователи из Университета Хьюстона и IBM в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Science.
Это означает разработку новых пластиков, которые легче перерабатывать, а также поиск способов более эффективной переработки существующих пластиков. Эти подходы могут варьироваться от методов совместной переработки различных типов пластика в один поток отходов, избегая дорогостоящего и трудоемкого процесса сортировки, до методов более энергоэффективного разрушения пластика.
«Недавние исследования указывают путь к методам химической переработки с более низким энергопотреблением, совместимости смешанных пластиковых отходов, чтобы избежать необходимости сортировки, а также к распространению технологий переработки на традиционно неперерабатываемые полимеры», - пишут авторы статьи Меган Л. Робертсон, адъюнкт-профессор химической и биомолекулярной инженерии в UH, и Жаннетт М. Гарсия, химик полимеров в Исследовательском центре IBM Almaden.
Улучшение методов переработки существующих пластиковых материалов является ключевым приоритетом. «Новые материалы выходят на рынок медленно, и поэтому наибольшее влияние оказывает разработка более эффективных методов переработки пластика, который сегодня производится в больших количествах», - сказал Робертсон.«С другой стороны, достижения в исследованиях могут проложить путь к более легко перерабатываемым материалам в будущем». Одним из примеров является категория полимеров, известных как термореактивные, которые нельзя расплавить для повторного использования, что предотвращает их переработку традиционными методами. Лаборатория Робертсона разрабатывает биовозобновляемые компоненты для реактопластов, заменяя полимеры на основе углеводородов полимерами, изготовленными из растительных масел или других растительных материалов. Это может привести к новым вариантам утилизации этих материалов, таким как компостирование или химическая переработка этих материалов, что является огромным шагом вперед.
Перспектива является частью серии, опубликованной журналом Science для изучения вопросов, связанных с воздействием полимеров на окружающую среду, включая их источник (нефть или биоисточники), достижения в области вторичной переработки и биоразлагаемых полимеров.
Робертсон и Гарсия отмечают три ключевых вопроса:
- Пластмасса должна быть отсортирована для переработки, что требует дополнительных усилий и затрат. Пластмассы или полимеры состоят из больших молекул, поэтому большинство из них не смешиваются при нагревании, подобно взаимодействию между маслом и водой. Исследования сосредоточены на поиске веществ, которые могут облегчить смешивание различных типов пластмасс, известных как компатибилизаторы, что позволит перерабатывать их вместе. Было бы идеально найти компатибилизатор, который работает для всех полимеров, но Робертсон сказал, что современная технология требует индивидуального подхода для каждой пластмассовой смеси.
- Химическая переработка включает использование катализатора для расщепления пластика с целью производства продуктов с более низким молекулярным весом. Исследователи говорят, что этому процессу препятствуют высокие затраты энергии. Ведутся работы по разработке более эффективных катализаторов.
- Большинство пластмасс, перерабатываемых в настоящее время, состоит из полиэтилентерефталата (ПЭТ), который является компонентом, используемым в большинстве бутылок для воды, и полиэтилена, наиболее широко производимого пластика. Расширение технологий переработки на другие пластмассы, помимо ПЭТ и полиэтилена, является постоянной областью r.
Исследования. Еще более сложной задачей является разработка методов переработки полимеров, которые нельзя переработать путем плавления при повышенных температурах, таких как термореактивные материалы и эластомеры (резиновые материалы).
Исследователи говорят, что для любого потенциального решения крайне важно, чтобы характеристики материала не ухудшались, чтобы упростить его переработку. Подвергнуть пластмассы множеству циклов использования и переработки без потери производительности - открытая задача для исследователей.
Расширение переработки пластмасс сверх текущего уровня имеет много потенциальных социальных преимуществ, таких как сокращение выбросов парниковых газов, предотвращение накопления отходов в окружающей среде, снижение зависимости от ограниченных нефтяных ресурсов для его производства и восстановление экономической ценности твердые пластиковые отходы», - написали исследователи.
Это началось, говорят они, указывая на начинающие компании, которые расширили методы химической переработки отходов полистирола или разработали процессы сортировки для разделения материалов на чистое сырье.
Это и другие исследования, писали они, «вселяют надежду на то, что в скором времени уровень переработки пластика будет намного выше, чем сегодня».