Исследователи консорциума BOTTLE, в том числе из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США (DOE) и Университета Портсмута, определили использование ферментов как более устойчивый подход к переработке полиэтилентерефталата (ПЭТ)., распространенный пластик в одноразовых бутылках для напитков, одежде и упаковке для пищевых продуктов, которые становятся все более актуальными для решения экологической проблемы загрязнения пластиком. Анализ показывает, что переработанный ферментами ПЭТ имеет потенциальные преимущества по сравнению с традиционными методами производства ПЭТ на основе ископаемого топлива в широком спектре энергетических, углеродных и социально-экономических последствий.
Эта концепция, если ее доработать и внедрить в больших масштабах, может открыть новые возможности для переработки ПЭТ и создать механизм переработки текстиля и других материалов, также изготовленных из ПЭТ, которые сегодня традиционно не перерабатываются. ПЭТ входит в число наиболее широко производимых синтетических полимеров в мире: ежегодно производится 82 миллиона метрических тонн; примерно 54% ПЭТ используется в производстве текстиля для одежды и волокон для ковров.
«Из всех пластиков, которые были произведены с 1950-х годов, было переработано менее 10%», - сказал Авантика Сингх, инженер-химик из NREL и первый автор новой статьи, описывающей путь к ферментам. на основе вторичной переработки. «Большинство пластиковых отходов попадает на свалки».
Документ «Технико-экономический анализ, анализ жизненного цикла и социально-экономического воздействия ферментативной переработки полиэтилентерефталата» опубликован в журнале Joule. Ее соавторами являются Николас Роррер, Скотт Николсон, Эрика Эриксон, Джейсон ДеВо, Андре Авелино, Патрик Ламерс, Арпит Бхатт, И Мин Чжан, Грег Эйвери, Линг Тао, Альберта Карпентер и Грегг Бекхэм, все из NREL; и Джон МакГихан и Эндрю Пикфорд из Центра ферментных инноваций Университета Портсмута в Соединенном Королевстве, которые также являются членами BOTTLE.
BOTTLE стремится решить проблему загрязнения пластиком с помощью двух инновационных подходов, а именно: (1) разработать энергоэффективные, рентабельные и масштабируемые технологии переработки и повторного использования и (2) разработать современные пластмассы, которые будут пригоден для вторичной переработки по дизайну.
Новая исследовательская работа посвящена проблеме вторичной переработки пластика. В то время как изображения выброшенных бутылок, плавающих в океанах и других водных путях, служат визуальным напоминанием о проблемах, связанных с пластиковыми отходами, менее заметным остается вопрос о том, что делать с ПЭТ, используемым для производства текстиля для одежды и волокон для ковров.
Исследователи смоделировали концептуальное предприятие по переработке, которое будет принимать только долю от 3 миллионов метрических тонн ПЭТ, потребляемых ежегодно в Соединенных Штатах. Процесс ферментативной переработки расщепляет ПЭТФ на два его строительных блока: терефталевую кислоту (ТРА) и этиленгликоль. Исследовательская группа определила, что по сравнению с традиционными способами производства на основе ископаемого топлива процесс ферментативной переработки может снизить общее потребление энергии в цепочке поставок на 69-83% и выбросы парниковых газов на 17-43% на килограмм TPA. Кроме того, общеэкономическое сравнение первичной ТФК и переработанной ТФК в Соединенных Штатах показывает, что экологические и социально-экономические последствия этих двух процессов неравномерно распределяются по их цепочке поставок. Предлагаемый процесс переработки может снизить воздействие на окружающую среду на 95 %, при этом обеспечивая до 45 % больше социально-экономических выгод, включая рабочие места для местных жителей на предприятиях по переработке материалов.
Исследование также прогнозирует, что ферментативная переработка ПЭТ может обеспечить паритет затрат с производством первичного ПЭТ, тем самым подчеркивая потенциал этой ферментной технологии для обезуглероживания производства ПЭТ, в дополнение к возможности переработки отходов богатого ПЭТ сырья, таких как одежда и ковры.
"Это одна из самых больших возможностей", сказал Сингх. «Если мы сможем захватить это пространство - текстиль, ковровые волокна и другие отходы ПЭТ-пластика, которые в настоящее время не перерабатываются, - это может изменить правила игры».
Это исследование финансируется Управлением передового производства Министерства энергетики США и Управлением биоэнергетических технологий. Работа была выполнена в рамках Консорциума по биооптимизированным технологиям, чтобы не допустить попадания термопластов на свалки и в окружающую среду (БУТЫЛКА).
NREL - основная национальная лаборатория Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. NREL управляется для Министерства энергетики Alliance for Sustainable Energy, LLC.