Nieuw onderzoek van het Cornell College of Engineering heeft tot doel het proces van chemische recycling te vergemakkelijken - een opkomende industrie die afvalproducten weer kan omzetten in natuurlijke hulpbronnen door plastic fysiek af te breken in de kleinere moleculen waaruit het oorspronkelijk was geproduceerd.

In een nieuwe krant "Consequent levenscyclusanalyse en optimalisatie van chemische recycling van polyethyleen kunststofafval met hoge dichtheid, " gepubliceerd in het 13 september nummer van het tijdschrift ACS Duurzame Chemie &Engineering , Fengqi jij, de Roxanne E. en Michael J. Zak Professor in Energy Systems Engineering, en doctoraatsstudent Xiang Zhao beschrijven een raamwerk waarin verschillende wiskundige modellen en methodologieën zijn verwerkt die alles in rekening brengen, van chemische recyclingapparatuur, processen en energiebronnen, aan milieueffecten en de markt voor eindproducten.

Het raamwerk is de eerste uitgebreide analyse in zijn soort die de milieueffecten van de levenscyclus van chemische recycling van kunststofafval kwantificeert, zoals klimaatverandering en menselijke toxiciteit.

Sinds de jaren vijftig zijn er miljarden tonnen plastic geproduceerd, maar het meeste ervan - 91%, volgens een vaak aangehaalde studie - niet is gerecycled. Terwijl groeiende stortplaatsen en verontreinigde natuurgebieden tot de problemen behoren, het niet verminderen en hergebruiken van plastic wordt door sommigen ook gezien als een gemiste economische kans.

Daarom trekt de opkomende industrie van chemische recycling de aandacht van de afvalindustrie en onderzoekers zoals u, die helpt bij het identificeren van optimale technologieën voor chemische recycling en het verstrekken van een routekaart voor de toekomst van de industrie.

Chemische recycling creëert niet alleen een "circulaire economie, " waarin een afvalproduct weer kan worden omgezet in een natuurlijke hulpbron, maar het opent de deur voor kunststoffen zoals polyethyleen met hoge dichtheid, dat wordt gebruikt om artikelen te produceren zoals stijve flessen, speelgoed, ondergrondse leidingen, en postpakketenveloppen - die vaker moeten worden gerecycled.

Uw raamwerk kan de milieugevolgen van marktdynamiek kwantificeren die typische beoordelingen van de duurzaamheid van de levenscyclus over het hoofd zouden zien. Het is ook de eerste die optimalisatie van de bovenbouw combineert - een rekentechniek voor het zoeken in een grote combinatorische ruimte van technologische paden om de kosten te minimaliseren - met levenscyclusanalyse, marktinformatie en economisch evenwicht.

Het document benadrukt de voordelen van consequente optimalisatie van de levenscyclus in vergelijking met meer traditionele analytische tools. In een scenario, om de economische resultaten te maximaliseren en tegelijkertijd de milieueffecten te minimaliseren, levenscyclusoptimalisatie leidde tot een afname van meer dan 14% van de uitstoot van broeikasgassen en een afname van meer dan 60% van fotochemische luchtvervuiling in vergelijking met de attributiebenadering die doorgaans wordt gebruikt in milieubeoordelingsstudies.

Hoewel de analyse industrie-experts en beleidsmakers een algemeen pad biedt voor het bevorderen van chemische recycling en een circulaire economie voor kunststoffen, talloze keuzes en variabelen langs het technologische pad moeten worden overwogen. Bijvoorbeeld, als de marktvraag naar basischemicaliën zoals ethyleen en propyleen sterk genoeg is, het kader beveelt een specifiek type chemische scheidingstechnologie aan, terwijl als butaan of isobuteen gewenst is, een ander type technologie is optimaal.

"Het is een chemisch proces en er zijn zoveel mogelijkheden, U zei. "Als we willen investeren in chemische recycling, welke technologie zouden we gebruiken? Dat hangt echt af van de samenstelling van ons afval, de varianten van polyethyleen plastic, en het hangt af van de huidige marktprijzen voor eindproducten zoals brandstoffen en koolwaterstoffen."

Milieugevolgen van chemische recycling zijn afhankelijk van variabelen zoals het leveranciersproces van chemische grondstoffen en producten. Bijvoorbeeld, uit het raamwerk bleek dat het produceren van buteen ter plaatse in plaats van dat het wordt geleverd, de fotochemische luchtvervuiling door recyclingfabrieken met bijna 20% kan verminderen, terwijl het gebruik van aardgas ter plaatse meer dan 37% van de potentieel schadelijke ioniserende straling verhoogt.

"Er is altijd iets dat we kunnen verdraaien en aanpassen in de technologie en het proces, en dat is het lastige, " zei jij, die eraan toevoegde dat naarmate nieuwe chemische recyclingtechnieken opkomen en markten veranderen, consequente optimalisatie van de levenscyclus zal een krachtig hulpmiddel blijven om de opkomende industrie te begeleiden.