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Neue Forschungsergebnisse der Cornell University sollen den Prozess des chemischen Recyclings vereinfachen – eine aufstrebende Industrie, die Abfallprodukte wieder in natürliche Ressourcen umwandeln könnte, indem sie Plastik physikalisch in die kleineren Moleküle zerlegt, aus denen es ursprünglich hergestellt wurde.

In einem neuen Artikel mit dem Titel "Consequential Life Cycle Assessment and Optimization of High-Density Polyethylene Plastic Waste Chemical Recycling", der in der ACS Sustainable Chemistry & Engineering vom 13. September veröffentlicht wurde, geben Fengqi You, Roxanne E. und Michael J. Zak Professor in Energy Systems Engineering und der Doktorand Xiang Zhao haben einen Rahmen geschaffen, der mehrere mathematische Modelle und Methoden umfasst, die alles von chemischen Recyclinganlagen, Prozessen und Energiequellen bis hin zu Umweltauswirkungen und dem Endproduktmarkt berücksichtigen.

Das Rahmenwerk ist die erste umfassende Analyse dieser Art, die die Umweltauswirkungen des chemischen Recyclings von Kunststoffabfällen über den gesamten Lebenszyklus quantifiziert, zB Klimawandel und Humantoxizität.

Milliarden Tonnen Plastik wurden seit den 1950er Jahren produziert, aber das meiste – 91 % laut einer vielzitierten Studie – wurde nicht recycelt. Während wachsende Deponien und kontaminierte Naturgebiete Anlass zur Sorge geben, wird das Versäumnis, Plastik zu reduzieren und wiederzuverwenden, von einigen auch als verpasste wirtschaftliche Chance angesehen.

Aus diesem Grund zieht die aufstrebende chemische Recyclingindustrie die Aufmerksamkeit der Abfallindustrie und Forscher wie Sie auf sich, die dabei helfen, optimale chemische Recyclingtechnologien zu identifizieren und einen Fahrplan für die Zukunft der Branche zu erstellen.

Chemisches Recycling schafft nicht nur eine „Kreislaufwirtschaft“, in der ein Abfallprodukt wieder in eine natürliche Ressource umgewandelt werden kann, es öffnet auch die Tür für Kunststoffe wie Polyethylen hoher Dichte – aus denen Gegenstände wie starre Flaschen, Spielzeug, unterirdische Rohre und Umschläge hergestellt werden - kann öfter recycelt werden.

Der von Ihnen entwickelte Rahmen kann die Umweltauswirkungen von Marktdynamiken quantifizieren, die bei typischen Ökobilanzen der Nachhaltigkeit übersehen würden. Es ist auch das erste System, das die Optimierung von Suprastrukturen – eine Rechentechnik zur Suche in einem großen kombinatorischen Raum von Technologiepfaden zur Kostenminimierung – mit Lebenszyklusanalysen, Marktinformationen und wirtschaftlichem Gleichgewicht kombiniert.

Das Papier hebt die Vorteile einer konsequenten Lebenszyklusoptimierung im Vergleich zu traditionelleren Analyseinstrumenten hervor. In einem Szenario zur Maximierung der wirtschaftlichen Ergebnisse bei gleichzeitiger Minimierung der Umweltbelastung führte die Lebenszyklusoptimierung zu einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen um mehr als 14 % und der photochemischen Luftverschmutzung um mehr als 60 % im Vergleich zu dem bei Umweltauswirkungen üblicherweise verwendeten attributiven Lebenszyklusanalyseansatz Studien.

Während die Analyse Branchenexperten und politischen Entscheidungsträgern einen allgemeinen Weg zur Förderung des chemischen Recyclings und einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe aufzeigt, gibt es auf dem technologischen Weg eine Vielzahl von Entscheidungen und Variablen zu berücksichtigen. Wenn beispielsweise die Marktnachfrage nach Grundchemikalien wie Ethylen und Propylen stark genug ist, empfiehlt der Rahmen eine bestimmte Art von chemischer Trenntechnik, während eine andere Technologie optimal ist, wenn Butan oder Isobuten gewünscht wird.

"Es ist ein chemischer Prozess und es gibt so viele Möglichkeiten", sagten Sie. „Wenn wir in chemisches Recycling investieren würden, welche Technologie würden wir verwenden? Es hängt wirklich von der Zusammensetzung unserer Abfälle, den Arten von Polyethylen-Kunststoff und den aktuellen Marktpreisen für Endprodukte wie Kraftstoffe und Kohlenwasserstoffe ab.

Die Umweltauswirkungen des chemischen Recyclings hängen von Variablen wie dem Verfahren der Lieferanten chemischer Rohstoffe und Produkte ab. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass die Herstellung von Buten vor Ort gegenüber dem Versand die photochemische Luftverschmutzung durch Recyclinganlagen um fast 20 % reduzieren kann, während die Verwendung von Erdgas vor Ort die potenziell schädliche ionisierende Strahlung um mehr als 37 % erhöht.

"Es gibt immer etwas, was wir an der Technologie und dem Prozess optimieren und optimieren können, und das ist der schwierige Teil", sagte You, der hinzufügte, dass eine konsequente Lebenszyklusoptimierung mit dem Aufkommen neuer chemischer Recyclingtechniken und sich verändernden Märkten ein wirksames Instrument zur Kontrolle der aufkommenden Industrie wird bleiben.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschliches Eingreifen übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um ein breiteres Spektrum aktueller Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler in Wortschatz, Syntax oder Grammatik enthält. Den Originalartikel in englischer Sprache finden Sie hier.

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