Ömrünü tamamlamış plastik atıkların ortadan kaldırılması için mühendislik

Plastik malzemeler, sağlık hizmetlerinden gıda üretimine kadar modern yaşamın her yerinde bulunur. Ancak, son birkaç on yılda plastik üretimindeki ani artış, küresel çapta kullanılamaz plastik atıkların büyük miktarda birikmesine katkıda bulunmuştur. Bu kullanım ömrü dolmuş plastikler, çöplüklerde, toprak ve su ortamlarında ve ayrıca hayvanlarda ve bitkilerde birikir.

ABD Ulusal Bilim Vakfı, ömrünü tamamlamış plastiklerin yakalanması, yönetimi ve ortadan kaldırılması için bilimsel çözümlerin yaratılmasını teşvik etmek amacıyla sekiz araştırma ödülüne 16 milyon dolarlık yeni bir yatırım yapacağını duyurdu.

“NSF’nin yatırımı, üretimi daha sürdürülebilir hale getiren ve sağlığımızı ve çevresel refahımızı korumaya yardımcı olan dairesel bir plastik ekonomisinin yaratılmasını ilerletecektir,” dedi NSF Mühendislik yardımcı müdürü Susan Margulies. “Gelecekte, üretim ve geri dönüşüm sistemlerimiz plastik atıkların artık okyanuslarımızı ve topraklarımızı kirletmemesi için yeniden tasarlanabilir.”

Son çabalara rağmen, çoğu plastik malzeme mevcut teknolojilerle verimli bir şekilde geri dönüştürülemeyecek kadar karmaşıktır. Tek bir plastik atık parçası çeşitli polimerler, katkı maddeleri, boyalar veya hatta metaller ve yapıştırıcılar gibi diğer malzemeleri içerebilir.

“Örneğin, patates cipsi poşetleri gibi gıda ambalajları genellikle plastik film, metal folyo ve yapıştırıcının bir kombinasyonudur,” diyor NSF Program Direktörü Christina Payne. “Çok katmanlı film ambalajlarını geri dönüştürmek için neredeyse hiçbir maliyet ve enerji açısından verimli çözüm yoktur, bu da neredeyse hepsinin bir çöp sahasında son bulduğu veya çevreye karıştığı anlamına gelir.”

NSF tarafından finanse edilen temel araştırma, plastikleri etkin bir şekilde karakterize edip ayırabilen, onları çevreye zararsız veya yararlı moleküllere parçalayabilen ve ideal olarak asla çöplüklere ulaşmayacak yeni kimyasallara ve malzemelere dönüştürebilen yeni teknolojiler yaratmak için gereken bilgi, yöntem ve araçları oluşturacaktır.

Payne, “Değerlendirme veya ‘upcycling’, nispeten düşük değerli atık malzemelerini yüksek değerli, yüksek kaliteli polimerlere, kimyasallara, malzemelere, enerji kaynaklarına ve diğer ürünlere dönüştürme sürecidir” dedi. “Plastik atık malzemeler bağlamında, değerlendirme yöntemleri kimyasal veya biyokimyasal geri dönüşüm süreçlerinin moleküler ürünlerini alır ve bunları arzu edilen mallara dönüştürür.”

Ayırma, geri dönüşüm ve değerlendirme tekniklerindeki atılımlar, plastikler için dairesel bir ekonomi yaratma, böylece bakir plastik üretimini azaltma ve dünya çapında plastik atık birikimini hafifletme potansiyeline sahiptir.

Yeni disiplinlerarası, temel araştırma projeleri, NSF Mühendislik Müdürlüğü’nün Araştırma ve Yenilikte Ortaya Çıkan Sınırlar (EFRI) programı, NSF Biyolojik Bilimler ve Matematik ve Fizik Bilimleri müdürlükleri, ABD Enerji Bakanlığı Biyoenerji Teknolojileri Ofisi ve ABD Ticaret Bakanlığı Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü ortaklığıyla destekleniyor.

EFRI Engineering the Elimination of Life-of-Life Plastics (E3P) projesine 2021 Mali Yılı yatırımı şunları destekleyecektir: sekiz yeni proje:

• Karma Plastik Bozunumu ve Yeniden Kullanımı için Yüksek Verimli Sentetik Biyoloji YaklaşımlarıTeksas A&M Üniversitesi.
• Polyester ve Karışık Plastiklerin Geri Dönüşümü için HidrojenolizColorado Üniversitesi, Boulder.
• Atık Plastiklerin Termal Olmayan Plazma Destekli Hidrojenolizi ile Katma Değerli Kimyasallar ve YakıtlarAkron Üniversitesi.
• Belediye Atık Plastiklerini Parçalamak İçin Yeni Bir Sıralı Katalitik Solvoliz İşlemiWashington Eyalet Üniversitesi.
• Rasyonel Tasarımlı Enzim İçeren Plastiklerle Plastik Yaşam Döngüsü ProgramıKaliforniya Üniversitesi, Berkeley.
• Ömrünü Tamamlamış Plastiklerin Ortadan Kaldırılması İçin Süperkritik EkstraksiyonAuburn Üniversitesi.
• Kimyasalları Etkinleştirerek Polimerlerin Dönüştürücü Geri DönüşümüAlabama Üniversitesi.
• Çapraz Bağlı Poliüretan Köpüklerin Atık Yönetimi ve DöngüselliğiArizona Eyalet Üniversitesi.

2021 mali yılı yatırımı, 2020 mali yılındaki 18 milyon dolarlık yatırımın üzerine inşa edilecek. dokuz E3P projesi.

EFRI programı, 2007’den bu yana araştırmacıların disiplinler arası işbirliği yaparak mühendisliğin sınırlarını genişletmelerini ve acil ulusal ihtiyaçlar ile büyük zorlukların üstesinden gelmelerini sağlamayı ve teşvik etmeyi amaçlıyor.

“Yeni ortaya çıkan sınırlara ve potansiyel olarak dönüştürücü, temel bilim ve mühendislik araştırmalarına yatırım yapmak – plastik kirliliğine yönelik mühendislik çözümleri ve son teknoloji kimyasal üretim gibi – küresel inovasyon ekonomisinde rekabet etmek için vazgeçilmezdir” dedi. Ortaya Çıkan Sınırlar ve Çok Disiplinli Faaliyetler OfisiNSF Mühendislik Müdürlüğü adına EFRI programını denetleyen.