I ricercatori che sviluppano materie plastiche rinnovabili ed esplorano nuovi processi per l'upcycling della plastica e le tecnologie di riciclaggio saranno ora in grado di basare facilmente i loro sforzi sulle attuali pratiche di produzione per capire se i loro sforzi risparmieranno energia e ridurranno le emissioni di gas serra.

I dati di riferimento calcolati e compilati presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) forniscono una misurazione, a livello della catena di approvvigionamento, di quanta energia è necessaria e della quantità di gas serra emessi dalla produzione di una varietà di materie plastiche negli Stati Uniti.

"Oggi, impieghiamo un'economia prevalentemente lineare per molti dei materiali che utilizziamo, compresa la plastica, " ha detto Gregg Beckham, un ricercatore senior presso NREL. "Molte persone e organizzazioni in tutto il mondo stanno cercando modi per rendere circolare la nostra economia dei materiali".

A quello scopo, NREL guida il Consorzio BOTTIGLIA, una partnership che coinvolge laboratori di ricerca e università per sviluppare metodi per riciclare i rifiuti di plastica di oggi e riprogettare la plastica di domani per essere riciclabile in base alla progettazione. BOTTLE sta per Bio-Optimized Technologies per mantenere i materiali termoplastici fuori dalle discariche e dall'ambiente.

Beckham è l'autore senior di un articolo appena pubblicato sulla rivista Joule . L'articolo, dal titolo "Produzione di energia e emissioni di gas serra associate al consumo di plastica, " rapporti su 18 plastiche, ciascuno con un consumo globale di oltre 1 milione di tonnellate all'anno. I coautori dello studio, tutto da NREL, sono Scott Nicholson, Nicholas Rorrer, e Alberta Carpenter.

Le stime attingono da una risorsa sviluppata al NREL, lo strumento Materials Flows through Industry (MFI), che tiene traccia dei flussi di energia e materiali lungo la filiera produttiva per stimare il fabbisogno energetico e le emissioni di gas serra.

"MFI è uno strumento pubblicamente disponibile che può essere facilmente adattato per nuove opzioni tecnologiche, " Nicholson ha detto. "Cerchiamo costantemente di aggiungere nuovi processi di produzione al database. I ricercatori possono richiedere un account MFI e collaborare con NREL per incorporare i propri dati di processo nello strumento e calcolare gli impatti per una nuova catena di approvvigionamento proposta".

Utilizzando lo strumento MFI, se si stima che un metodo di produzione proposto richieda più energia o produca più gas serra rispetto al processo dello status quo, Nicholson ha affermato che "un confronto tra le fonti e i tipi di impatto può aiutarci a capire quali aspetti di un nuovo processo potrebbero essere oggetto di miglioramento".

Per dare un po' di contesto rispetto al più ampio panorama industriale, i polimeri oggetto di questo studio rappresentano circa il 95% della produzione mondiale, un totale di 360 milioni di tonnellate all'anno. Secondo la US Energy Information Agency, la produzione di plastica rappresentava circa l'11% di tutto il consumo energetico di produzione negli Stati Uniti a partire dal 2014. Gli Stati Uniti sono responsabili della generazione della quota maggiore di rifiuti di plastica nel mondo, secondo un'analisi appena pubblicata su Science Advances.

Questa analisi dello strumento MFI riflette solo il consumo di plastica da parte degli Stati Uniti, considerando dove viene utilizzato da solo o incorporato in un altro materiale. Fibra di poliestere, Per esempio, non viene conteggiato quando viene utilizzato all'estero per realizzare abiti che vengono poi importati negli Stati Uniti. Le funzionalità future attualmente sviluppate dal team degli strumenti MFI consentiranno agli utenti di analizzare le catene di approvvigionamento globali anziché solo quelle basate sulla produzione statunitense.

Due organizzazioni all'interno del Dipartimento dell'Energia, l'Advanced Manufacturing Office e il Bioenergy Technologies Office, hanno finanziato la ricerca. Il lavoro è stato svolto nell'ambito del neonato Consorzio BOTTIGLIA, che fa parte della sfida per l'innovazione delle materie plastiche del Dipartimento dell'energia.