В настоящее время перерабатывается только часть материала, который можно превратить в новый пластик. Исследователи из Чалмерса продемонстрировали, как атомы углерода в смешанных отходах могут заменить все ископаемое сырье при производстве нового пластика. Метод переработки вдохновлен естественным углеродным циклом и может устранить воздействие пластиковых материалов на климат или даже очистить воздух от углекислого газа.
«В отходах содержится достаточно атомов углерода, чтобы удовлетворить потребности всего мирового производства пластика . Используя эти атомы, мы можем отделить новые пластиковые продукты от поставок первичного ископаемого сырья. Если процесс работает на возобновляемых источниках энергии , мы также получаем продукты с более чем на 95% меньшим воздействием на климат, чем те, которые производятся сегодня, что фактически означает отрицательные выбросы для всей системы», — говорит Хенрик Тунман, профессор энергетических технологий в Технологическом университете Чалмерса и один из авторов исследования.
Чтобы достичь замкнутых циклов, нам нужно лучше использовать ресурсы, которые уже реализуются в обществе. Хенрик Тунман и его исследовательская группа хотят сосредоточиться на важном ресурсе, который сегодня часто превращается в дым: атомы углерода в наших отходах, которые в настоящее время сжигаются или попадают на свалки вместо того, чтобы быть переработанными. Это стало возможным благодаря технологиям, нацеленным на углерод, содержащийся в пластиковых, бумажных и древесных отходах, с пищевыми остатками или без них, для создания сырья для производства пластмасс того же разнообразия и качества, что и те, которые в настоящее время производятся из ископаемого сырья.
Так же, как природа
Современные методы переработки пластика способны заменить не более 15–20% ископаемого сырья, необходимого для удовлетворения спроса общества на пластик. Передовые методы, предложенные исследователями, основаны на термохимических технологиях и предполагают нагрев отходов до 600–800 градусов Цельсия. Затем отходы превращаются в газ, который после добавления водорода может заменить строительные блоки пластмасс. Использование этого метода переработки может отделить новые пластиковые изделия от поставок нового ископаемого сырья.
Ученые, стоящие за исследованием, разрабатывают метод термохимической переработки, который производит газ, который затем может использоваться в качестве сырья на тех же заводах, на которых в настоящее время производятся пластмассовые изделия из ископаемой нефти или газа. Различные виды отходов, такие как старые пластмассовые изделия и бумажные стаканчики, с остатками пищи или без них, помещаются в реакторы Chalmers Power Central.
«Ключ к более масштабной переработке — посмотреть на остаточные отходы совершенно по-новому: как на сырье, полное полезных атомов углерода. Тогда отходы приобретают ценность, и вы можете создавать экономические структуры для сбора и использования материала в качестве сырья. материала по всему миру», — говорит Хенрик Тунман.
Принцип процесса вдохновлен естественным углеродным циклом. Растения расщепляются на углекислый газ, когда они увядают, и углекислый газ, используя солнце в качестве источника энергии и фотосинтеза, затем создает новые растения.
«Однако наша технология отличается от того, как она работает в природе, потому что нам не нужно идти в обход через атмосферу, чтобы циркулировать углерод в форме двуокиси углерода. Все атомы углерода , которые нам нужны для производства пластика, можно найти в наших отходах и они могут быть переработаны с использованием тепла и электричества», — говорит Хенрик Тунман.
Расчеты исследователей показывают, что энергия для питания таких процессов может быть получена из возобновляемых источников, таких как солнечная, ветровая или гидроэнергетика, или путем сжигания биомассы, и они будут более энергоэффективными, чем системы, используемые сегодня. Также можно извлекать избыточное тепло из процессов рециркуляции, что в циркулярной системе компенсировало бы производство тепла, получаемого в настоящее время от сжигания отходов , при этом устраняя выбросы углекислого газа, связанные с рекуперацией энергии.
Может заменить ископаемое сырье
Исследование проводилось в рамках проекта FUTNERC. Исследователи доказали, что этот процесс может работать в сотрудничестве с производителем пластмасс Borealis в Стенунгсунде, Швеция, где они проверили результаты и показали, что сырье можно использовать для производства пластика, заменяя ископаемое сырье, используемое сегодня.
«Наша цель — создать экономику замкнутого цикла для пластмасс. Наши изделия из пластика играют ключевую роль в переходе к устойчивому обществу, поэтому для нас важно поддерживать подобные исследования . необходимы решения. Поэтому мы довольны этими отличными результатами, которые могут помочь нам приблизиться к нашей цели», — говорит Андерс Фрёберг, генеральный директор Borealis AB.
Исследование «Совместная переработка природных и синтетических углеродных материалов для устойчивой экономики замкнутого цикла» было опубликовано в Journal of Cleaner Production .
Дополнительная информация: Изабель Каньете Вела и др., Совместная переработка природных и синтетических углеродных материалов для устойчивой экономики замкнутого цикла, Журнал чистого производства (2022 г.). DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.132674
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com