Ny forskning från Cornell College of Engineering syftar till att underlätta processen för kemisk återvinning - en framväxande industri som kan förvandla avfallsprodukter till naturresurser genom att fysiskt bryta ner plast i de mindre molekylerna den ursprungligen producerades från.

I ett nytt papper, "Konsekvensbedömning och optimering av livscykel för hög densitet av polyetylenplastavfall, kemisk återvinning, "publicerad i tidningen 13 september ACS Sustainable Chemistry &Engineering , Fengqi du, Roxanne E. och Michael J. Zak professor i energisystemteknik, och doktoranden Xiang Zhao beskriver en ram som innehåller flera matematiska modeller och metoder som påverkar allt från kemisk återvinningsutrustning, processer och energikällor, till miljöeffekter och marknaden för slutprodukter.

Ramen är den första omfattande analysen i sitt slag som kvantifierar livscykelns miljöpåverkan av kemisk återvinning av plastavfall, såsom klimatförändringar och mänsklig toxicitet.

Miljarder ton plast har producerats sedan 1950 -talet, men det mesta - 91%, enligt en ofta citerad studie - har inte återvinnats. Medan växande deponier och förorenade naturområden är bland bekymmerna, misslyckandet med att minska och återanvända plast ses också av vissa som en missad ekonomisk möjlighet.

Det är därför den framväxande industrin för kemisk återvinning fångar uppmärksamheten hos avfallsindustrin och forskare som dig, som hjälper till att identifiera optimal teknik för kemisk återvinning och tillhandahåller en färdplan för branschens framtid.

Inte bara skapar kemisk återvinning en "cirkulär ekonomi, "där en avfallsprodukt kan omvandlas till en naturresurs, men det öppnar dörren för plast som högdensitetspolyeten-som används för att tillverka artiklar som styva flaskor, leksaker, underjordiska rör, och kuvertpaket - ska återvinnas mer vanligt.

Ditt ramverk kan kvantifiera miljökonsekvenserna av marknadsdynamik som typiska livscykelhållbarhetsbedömningar skulle förbise. Det är också den första som kombinerar överbyggnadsoptimering-en beräkningsteknik för att söka över ett stort kombinatoriskt utrymme av teknikvägar för att minimera kostnader-med livscykelanalys, marknadsinformation och ekonomisk jämvikt.

Papperet belyser fördelarna med konsekvent livscykeloptimering jämfört med mer traditionella analysverktyg. I ett scenario, att maximera de ekonomiska resultaten samtidigt som miljöpåverkan minimeras, livscykeloptimering resulterade i en minskning av växthusgasutsläpp med mer än 14% och en minskning av fotokemisk luftförorening med mer än 60% jämfört med den attributionella livscykelanalysmetoden som vanligtvis används i miljöbedömningsstudier.

Medan analysen ger branschexperter och beslutsfattare en allmän väg för att främja kemisk återvinning och en cirkulär ekonomi för plast, otaliga val och variabler längs den tekniska vägen måste övervägas. Till exempel, om marknadens efterfrågan på baskemikalier som eten och propen är tillräckligt stark, ramen rekommenderar en specifik typ av kemisk separationsteknik, medan butan eller isobuten önskas, en annan typ av teknik är optimal.

"Det är en kemisk process och det finns så många möjligheter, "Du sa." Om vi ​​vill investera i kemisk återvinning, vilken teknik skulle vi använda? Det beror verkligen på sammansättningen av vårt avfall, varianterna av polyetenplast, och det beror på nuvarande marknadspriser för slutprodukter som bränslen och kolväten. "

Miljökonsekvenser av kemisk återvinning beror på variabler som leverantörsprocessen av kemiska råvaror och produkter. Till exempel, ramen fann att produktion av buten på plats i stället för att få det levererat kan minska fotokemisk luftförorening från återvinningsanläggningar med nästan 20%, medan användning av naturgas på plats ökar mer än 37% av potentiellt skadlig joniserande strålning.

"Det finns alltid något vi kan vrida och justera i tekniken och processen, och det är den knepiga delen, " sa du, som tillade att när nya kemiska återvinningstekniker växer fram och marknaderna förändras, följsam livscykeloptimering kommer att förbli ett kraftfullt verktyg för att vägleda den framväxande industrin.