Una nuova ricerca del Cornell College of Engineering mira a facilitare il processo di riciclaggio chimico, un'industria emergente che potrebbe trasformare i prodotti di scarto in risorse naturali scomponendo fisicamente la plastica nelle molecole più piccole da cui è stata originariamente prodotta.

In un nuovo documento, "Valutazione consequenziale del ciclo di vita e ottimizzazione del riciclaggio di rifiuti chimici in plastica di polietilene ad alta densità, " pubblicato nel numero del 13 settembre della rivista Chimica e ingegneria sostenibili ACS , Fengqi tu, il professore di ingegneria dei sistemi energetici di Roxanne E. e Michael J. Zak, e il dottorando Xiang Zhao descrivono in dettaglio un quadro che incorpora diversi modelli e metodologie matematici che tengono conto di tutto, dalle apparecchiature per il riciclaggio chimico, processi e fonti energetiche, agli effetti ambientali e al mercato dei prodotti finali.

Il framework è la prima analisi completa del suo genere che quantifica gli impatti ambientali del ciclo di vita del riciclaggio chimico dei rifiuti di plastica, come il cambiamento climatico e la tossicità umana.

Dagli anni Cinquanta sono stati prodotti miliardi di tonnellate di plastica, eppure la maggior parte di esso—91%, secondo uno studio spesso citato, non è stato riciclato. Mentre le discariche in crescita e le aree naturali contaminate sono tra le preoccupazioni, l'incapacità di ridurre e riutilizzare la plastica è vista da alcuni anche come un'opportunità economica mancata.

Ecco perché l'industria emergente del riciclo chimico sta catturando l'attenzione dell'industria dei rifiuti e di ricercatori come te, che sta aiutando a identificare le tecnologie ottimali per il riciclaggio dei prodotti chimici e fornendo una tabella di marcia per il futuro del settore.

Non solo il riciclo chimico crea un'"economia circolare, " in cui un prodotto di scarto può essere riconvertito in risorsa naturale, ma apre le porte alla plastica come il polietilene ad alta densità, utilizzato per produrre oggetti come bottiglie rigide, giocattoli, tubi sotterranei, e buste per pacchi postali, da riciclare più comunemente.

Il tuo framework può quantificare le conseguenze ambientali delle dinamiche di mercato che le tipiche valutazioni di sostenibilità del ciclo di vita trascurerebbero. È anche il primo a combinare l'ottimizzazione della sovrastruttura, una tecnica computazionale per la ricerca in un ampio spazio combinatorio di percorsi tecnologici per ridurre al minimo i costi, con l'analisi del ciclo di vita, informazioni di mercato ed equilibrio economico.

Il documento evidenzia i vantaggi dell'ottimizzazione del ciclo di vita consequenziale rispetto a strumenti analitici più tradizionali. In uno scenario, massimizzare i risultati economici riducendo al minimo gli impatti ambientali, l'ottimizzazione del ciclo di vita ha prodotto una riduzione di oltre il 14% delle emissioni di gas serra e una riduzione di oltre il 60% dell'inquinamento atmosferico fotochimico rispetto all'approccio di valutazione del ciclo di vita attributivo tipicamente utilizzato negli studi di valutazione ambientale.

Mentre l'analisi offre agli esperti del settore e ai responsabili politici un percorso generale per promuovere il riciclaggio dei prodotti chimici e un'economia circolare per la plastica, bisogna considerare una miriade di scelte e variabili lungo il percorso tecnologico. Ad esempio, se la domanda del mercato di prodotti chimici di base come l'etilene e il propilene è abbastanza forte, il quadro raccomanda un tipo specifico di tecnologia di separazione chimica, mentre se si desidera butano o isobutene, un altro tipo di tecnologia è ottimale.

"È un processo chimico e ci sono così tante possibilità, " Hai detto. "Se vogliamo investire nel riciclo chimico, che tecnologia useremmo? Dipende molto dalla composizione dei nostri rifiuti, le varianti di polietilene plastico, e dipende dagli attuali prezzi di mercato per prodotti finali come combustibili e idrocarburi".

Le conseguenze ambientali del riciclo chimico dipendono da variabili come il processo di fornitura di materie prime e prodotti chimici. Ad esempio, il quadro ha rilevato che la produzione di butene in loco anziché fornirlo può ridurre l'inquinamento atmosferico fotochimico dagli impianti di riciclaggio di quasi il 20%, mentre l'uso in loco del gas naturale aumenta di oltre il 37% le radiazioni ionizzanti potenzialmente dannose.

"C'è sempre qualcosa che possiamo modificare e adattare nella tecnologia e nel processo, e questa è la parte difficile, "dissi tu, che ha aggiunto che quando emergono nuove tecniche di riciclaggio chimico e i mercati cambiano, la conseguente ottimizzazione del ciclo di vita rimarrà un potente strumento per guidare l'industria emergente.