Формирование устойчивого будущего для обычного пластика

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 вторичной 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 первая комплексная оценка «Материальных потоков полиуретана в США». Исследование было недавно опубликовано в журнале. Экологическая наука и технологии.

«Цель заключалась в том, чтобы понять, насколько линейно или циклически мы используем полиуретаны в Соединенных Штатах», — пояснила соавтор Дженнифер Данн, заместитель директора Северо-западного центра инженерной устойчивости и устойчивости и член Программы по пластмассам. , Экосистемы и общественное здравоохранение в Институте устойчивости и энергетики Северо-Запада (ISEN). «Мы также хотели посмотреть, есть ли возможности улучшить округлость и увеличить содержание полиуретанов на биологической основе».

Линейная экономика — это экономика, в которой сырье используется для производства продуктов, а затем, как правило, выбрасывается в конце своей жизни. В экономике замкнутого цикла те же самые материалы восстанавливаются и используются повторно. Это ограничивает потребность в добыче дополнительных природных ресурсов, таких как ископаемое топливо, при одновременном сокращении количества 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 значительной степени линейную систему для полиуретанов, «рассматривая ее с точки зрения потока материалов, от исходных материалов до конца. жизни, это было просто явно линейно ».

По словам соавтора Троя Хокинса, который возглавляет группу по топливу и продуктам в Центре оценки систем Аргонна, 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-своему. Использование полиуретанов быстро расширилось за последние 50 лет, и многие из них являются долгоживущими. Так что то, что происходит сейчас, может не выйти из употребления еще 10, 20 или 30 лет. И есть проблема с концентрацией полиуретана в различных областях применения. Например, клей или герметик гораздо труднее отделить и восстановить по сравнению с матрасом или ковровым покрытием », — сказал он.

Кроме того, давно известно, что цепочки поставок полиуретанов включают токсичные материалы, называемые диизоцианатами, и в ходе исследования было установлено, как и где они используются.

«Наличие такой полной картины позволяет нам впервые увидеть возможности для восстановления и переработки полиуретана, а также для замены некоторых компонентов производства полиуретана, которые вызывают озабоченность по поводу окружающей среды и безопасности, более безопасными химическими веществами на биологической основе с низким содержанием углерода», — сказал Хокинс.

Одним из уникальных аспектов исследования было участие компании Dow, которая, по словам Данна, позволила исследователям использовать подробные данные и техническую информацию, основанную на реальных отраслевых практиках.

«Доу был неотъемлемой частью этого исследования. Опыт соавторов Dow основал анализ на реальных знаниях о том, как производятся и используются полиуретаны », — сказала она. «Они также очень заинтересованы в увеличении замкнутости своих систем и в том, чтобы оставаться в авангарде передовых методов внедрения более чистых материалов».

Хокинс сказал, что между Argonne и Northwestern также существует тесное сотрудничество, и каждый из них задействует широкий спектр возможностей и ресурсов, накопленных за многие годы. «Это действительно предлагало синергию и возможность, которые, возможно, не у каждого из нас были по отдельности», — сказал он. «И это позволило нам включить новые элементы, которые мы обычно не отслеживаем при оценке жизненного цикла».

На завершение проекта ушло около года. Он был спонсирован Управлением биоэнергетических технологий Министерства энергетики в рамках Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии и администрируется ISEN в рамках совместной трехлетней инициативы «Ответственные инновации в области пластмасс, пригодных для вторичной переработки».

Что касается следующих шагов, Данн сказал, что команда будет использовать исследование, чтобы помочь направить разработку новых химических веществ, которые могут привести к появлению большего количества перерабатываемых полиуретанов на биологической основе.

«Нам и другим исследователям необходимо будет 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 с такими же высокими или более высокими характеристиками, чем те, к которым мы привыкли сейчас».

Хокинс добавил, что конечная цель заключается не в том, чтобы покончить с пластиком, а в том, чтобы убедиться, что он используется ответственным и экологически безопасным способом.

«Пластмассы невероятно полезны и приносят много пользы обществу. Если бы мы избавились от пластика, нам пришлось бы иметь дело со множеством других проблем, которые могли бы нанести больший вред окружающей среде, чем сам пластик », — сказал он. «Поэтому мы должны продолжать искать способы вмешаться в существующую систему и изменить ее к лучшему».