Varför har världen fortsatt att öka konsumtionen av plastmaterial när samtidigt, har oron för miljö och människors hälsa över deras användning ökat?

Ett svar är att de är oerhört användbara för mänskligheten, och trots problem de skapar, de har gett otaliga fördelar. De används för att konstruera lättare bilar och flygplan, förbättra bränsleeffektiviteten och minska utsläppen av växthusgaser. Livsmedelsförpackningar i plast har dramatiskt minskat matförstöringen, förbättra människors hälsa samt minska utsläppen i samband med transport och sönderfall av avfall. Förutom alla dessa fördelar, en annan fördel som ofta nämns är att plast är återvinningsbar.

På UMass Lowell, där jag är baserad, vi hävdar att "återvinningsbar" tydligt måste skiljas från "återvunnen". Tyvärr, samhället har en lång väg kvar att gå innan vi kan förklara plaståtervinningen som en framgång.

Min grupp har arbetat de senaste åtta åren med hållbarhet för plastmaterial för en rad olika tillämpningar. Vi studerar växtbaserade och biologiskt nedbrytbara polymerer, förbättrad teknik för att återvinna plast och minska plastens toxicitet. Polymerer (långkedjiga organiska molekyler) är fascinerande material, och de har gett så många fördelar för samhället; dock, när befolkningen och konsumtionen ökar, människor måste alltid vara uppmärksamma på vårt förhållande till jorden. Det är mitt mål som forskare, utbildare och medborgare för att utnyttja teknikens verktyg för miljövänlig plastproduktion och användning.

Plaståtervinningsinfrastrukturen är bristfällig

Polymerer är stora molekyler som består av många upprepande enheter. De uppvisar olika mekaniska, termiska och kemiska egenskaper som gör dem lämpliga för ett brett spektrum av applikationer. De kallas "plaster" eftersom de i teorin kan omformas flera gånger till nya produkter – dvs. de är återvinningsbara. I praktiken, tyvärr, omsmältning och formning av nya förpackningar försämrar ofta egenskaperna hos dessa återvunna produkter, eftersom de är förorenade med föroreningar från mat, etiketter och annat material.

Med införandet av böter för nedskräpning och ökad miljömedvetenhet, andelen avfall som amerikaner återvinner ökade stadigt med början på 1970-talet. Under de senaste decennierna, dock, återvinningsgraden har stannat av på grund av begränsade tekniska och logistiska alternativ för material som samlas in från bostads- och industrianläggningar. I dag, kemi- och polymerföretag har blivit experter på att tillverka nya plastprodukter som är hållbara och billiga. Eftersom denna nya "jungfruliga" plast är billig, det finns lite incitament för att använda de återvunna versionerna om egenskaperna äventyras på något sätt. Att förbättra återvinningsprestanda beror på flera komplexa faktorer.

Nyckeln till återvinning av plast:Människor

Den första och viktigaste variabeln är att människor behöver delta. I allmänhet, Amerikaner visar ett starkt engagemang för att använda papperskorgar – när de görs tillgängliga. Men alldeles för många stora eventcenter och punktkällor för plastavfall prioriterar inte insamling av återvinningsbara föremål. Vidare, allmänheten är förvirrad över vilka plasttyper som kan och bör hamna i papperskorgen.

Komplexa plastprodukter som flerskiktsfilm och elektronikhöljen är svårare att återvinna. Och nuvarande trender tyder på att tillverkare går över till mer komplexa material. Ljus, flerfärgade mönster slutar som en matt brun färg när de olika förpackningarna smälts ner. Avancerad funktionalitet som inbyggd elektronik, syrebarriärskikt och andra spännande tekniker har den olyckliga nackdelen att minska paketvärdet i en återvunnen ström, eftersom separationer är svåra och kostsamma.

Tekniken för att sortera olika sorter av plast släpar också efter. Kvaliteten på en återvunnen plast beror på dess renhet. Det måste saneras från matavfall, etiketter och andra polymertyper innan det smälts ner och säljs vidare till en produkttillverkare. Även om vissa automatiserade tekniker finns, en stor mängd sortering görs fortfarande för hand och resultaten är i bästa fall ofullkomliga.

När industrin efterfrågar återvunnen plast av hög kvalitet, då kommer upparbetningsföretagen att ha förtroendet att producera en konsekvent ström för att ersätta en del eller allt jungfruligt material de använder i sina produkter. Branschen måste standardisera måtten med vilka kvaliteten på återvinningsströmmar mäts.

Denna önskelista för att förbättra återvinningsinfrastrukturen kan tyckas oöverstiglig, men offentlig-privata konsortier som REMADE-institutet samlar industriintressenter, universitetsforskare och nationella laboratorier för att hantera utmaningen.

En brådskande uppmaning till handling

I juli 2017, Kina meddelade att de skulle sluta acceptera import av vissa sorters avfall som kommer från återvunna strömmar i andra delar av världen. Dessa inkluderade förorenade balar av blandad plast och former som är utmanande att bearbeta. Detta har lämnat högar av plastavfall kvar på lastkajer på kommunala återvinningsanläggningar runt om i USA, Kanada och Europa.

På samma gång, allmänhetens ramaskri över plastföroreningsproblemet växer. Från de senaste ansträngningarna att städa upp Great Pacific Garbage Patch till den virala bilden av en sköldpadda med ett sugrör i näsan som ledde till ett omfattande avslag på sugrör, allmänheten blir alltmer medveten om och krävande lösningar på problemet.

Vart går vi härifrån?

Ellen MacArthur Foundation är en Storbritannien-baserad välgörenhetsorganisation som fokuserar på miljöfrågor. Stiftelsen har efterlyst en cirkulär ekonomi för att arbeta mot en ny plastekonomi. De arbetar med näringslivet, regering och akademi för att förändra hur människor konsumerar. För närvarande stöder samhällets engångskultur en linjär ekonomi där föremål, speciellt plast, används en gång och slängs ut. I en cirkulär ekonomi, plast skulle utformas, tillverkas och samlas in på ett sådant sätt att de lätt kan brytas ned, separeras och återvinns. Som ett exempel, en genomtänkt designad mobiltelefon kan delas upp i plast, elektronik, glas och andra komponenter, och varje ström kunde sedan återvinnas till något lika hög kvalitet andra gången - därav frasen "cirkulär ekonomi".

Konceptet introducerar ett tredelat tillvägagångssätt för att eliminera onödig plast vi konsumerar, innovera nya förpackningsdesigner som lättare kan återvinnas eller återanvändas, och återcirkulera mer av den plast vi använder genom lämpliga avlednings- och omarbetningsstrategier.

Tiden är mogen för innovation, men akademiker, Tillsynsmyndigheter och intressenter från flera punkter i värdekedjan måste samarbeta. Plastics Engineering Department här på UMass Lowell är redo att anta utmaningen. Vi arbetar med nya biologiskt nedbrytbara polymerrecept och nya processer för återvinning av plast. Vi delar våra resultat med allmänheten, samarbeta med branschledande partners och utbilda nästa generations plastingenjörer så att de kan vara ledare för förändring.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.