Avfall är inte vad det brukade vara. Eftersom Kina i stort sett stängde dörren för importerat sopor förra året, återvinningskostnaderna har ökat avsevärt och program har försvunnit eller minskat i samhällen över hela USA. Skiftet skapar en möjlighet att omvärdera hur vi skapar och tar hand om avfall.

Frågan är akut. Plast, ett särskilt irriterande exempel, finns i 94 procent av kranvattenproverna i USA och i nästan alla märken av vatten på flaska, enligt en studie. Plast, och kemikalierna som fäster sig på plast i vattnet, kan orsaka cancer, genetiska störningar och andra negativa effekter. Vissa stater vidtar åtgärder. Lagförslag som flyttas genom Kaliforniens lagstiftande församling skulle kräva att minska, kompostering eller återvinning av 75 procent av engångsförpackningarna år 2030, minska genereringen av fast avfall, främja inhemska återvinningsmarknader och till och med eliminera papperskvitton

Craig Criddle, professor i byggnads- och miljöteknik, och Abhay Jain, en doktorand vid Stanfords Graduate School of Business, diskutera avfallsutmaningar och möjligheter nedan. Criddle har utvärderat användningen av mikroorganismer för att biologiskt nedbryta plastmaterial och för att syntetisera biologiskt nedbrytbar bioplast – plast som härrör från förnybara källor – från avfallsråvaror. Jain studerar avfallshantering och startade ett återvinningsbart avfallsinsamlingsföretag i Indien.

Vad är det som gör återvinning så svår att göra lönsamt?

Criddle:Återvinning av konventionell plast leder vanligtvis till downcycling och en nedgång i värdet på den återvunna plasten jämfört med ny plast. Människor blir ofta förvirrade av återvinningskärl eftersom märkningen är inkonsekvent och förvirrande. Som ett resultat, återvinningsströmmar blir förorenade. Återvunnen plast behöver en prisfördel jämfört med ny plast, men jungfrulig plast är ganska billig. De tillverkas vanligtvis av lågkostnadsråvaror för fossilt kol, och deras tillverkning har optimerats i stor skala.

Jain:Det finns många skäl som varierar kraftigt beroende på plats. Dock, några orsaker kan ses på de flesta marknader. Den övergripande marknaden för återvunna produkter är fragmenterad eller obefintlig, vilket gör det svårt att skapa och fånga värde från dessa produkter. Dessutom, kostnaderna för att följa utsläpps- och avfallsföreskrifterna och bearbeta osorterat avfall ökar återvinningskostnaderna. Ibland, det finns lokala begränsningar i teknik och ekonomi. Också, eftersom avfall för det mesta är utom synhåll och utom sinne, det finns begränsade regleringar för att förbättra villkoren.

Finns det några länder vi bör vända oss till för att få inspiration om hur vi hanterar avfall?

Criddle:Tyskarna har ett enkelt färgkodat sophämtningssystem och har antagit en pro-återvinningsetik. Återvinning är en källa till stolthet, ett slags nationellt tidsfördriv. Bioplaster får ett uppsving eftersom den tyska regeringen har erkänt biobaserade material som en livskraftig förpackningslösning och utfärdat en utlysning för projekt om biobaserade förpackningar.

Jain:Tyskland och Sverige kommer att tänka på. Det är en kombination av policyer som en Green Dot-förpackningspolicy [ett globalt varumärke som betyder att en tillverkare har lämnat ett ekonomiskt bidrag till en organisation för återvinning av förpackningar], tekniska lösningar och allmän folkbildning. Fokus spänner över allt från minskad avfallsgenerering och bättre avfallssegregering till kontinuerlig utbildning.

Vad kan vi göra på kort sikt som en bro till mer dramatiska lösningar, som att fasa ut engångsplast eller designa självförstörande plast?

Criddle:Vi måste förbättra märkning och sortering för att förhindra kontaminering. Människor måste också lära sig att biologiskt nedbrytbar bioplast ska komposteras eller rötas, återvinns inte med konventionell plast.

Jain:Vi bör begränsa användningen av svåråtervinningsbara, icke-miljövänliga material med begränsad användning, som engångsplast. Vi bör uppmuntra användning av miljövänliga material, som papperssugarrör, och regeringar bör ge incitament, som att betala folk för att de tar med sig rena plastpåsar till utlämningsplatser.

Vilka är några lovande långsiktiga lösningar på vårt till synes beroende av engångsplast och avfall i allmänhet?

Criddle:Vi måste planera för cirkulära ekonomier. Detta innebär att produkter måste designas för demontering vid slutet av sin livslängd. Om vi ​​ska fortsätta använda engångsplaster, då bör dessa material vara biologiskt nedbrytbara i vilken miljö de än hamnar i vid slutet av sin livslängd.

Jain:Avfallshanteringens heliga graal kommer att vara ett ekonomiskt sätt att sortera avfall. Vi behöver också ny teknik för att återvinna specialiserade grupper av avfall, såsom e-avfall [farligt elektroniskt avfall]. Om vi ​​inte är försiktiga, världen kommer snart att ha massor av litiumjonbatterier som kommer att förgifta miljön. Slutligen, vi måste ha goda mängder lokalisering av varje lösning. Detta är en stor utmaning, men också en möjlighet eftersom hjulet måste uppfinnas på nytt i varje land och region.

Ser du några stora ekonomiska möjligheter i dessa kortsiktiga och långsiktiga förändringar?

Criddle:Jag är optimistisk om bioplast. Att investera i dem kommer att ge stora långsiktiga samhällsvinster. Till skillnad från konventionell syntetisk plast, som finns kvar i naturen, bioplaster är komposterbara och biologiskt nedbrytbara som mat. Ett klassiskt exempel är polyhydroxibutyrat, eller PHB. Många bakterier lagrar PHB som små granuler som de sedan använder som en källa till kol och energi. PHB kan också vara fördelaktigt för djurhälsan. När det ges som fodertillskott till vattenlevande djur, som fisk, krabbor och räkor, det kan avvärja infektion.

För att PHB och andra liknande bioplaster ska konkurrera ekonomiskt med konventionella icke-nedbrytbara plaster, cirka 60 procents kostnadsminskning behövs. Ungefär 40 procent av kostnaden för bioplast finns i råvaran – vanligtvis sockerarter eller växtoljor. Med hjälp av billigare råvaror, produktionskostnaderna kommer att minska och bioplasterna blir mer konkurrenskraftiga. Exempel på billiga råvaror är matavfall, biogas metan, koldioxid och förnybart väte. Bioplastkostnaderna kommer också att minska i takt med att produktionen skalas upp på grund av skalfördelar. Detta kan hända vid stora bioraffinaderier där bioplast är biprodukter eller på decentraliserade platser, kanske i samband med avloppsreningsverk eller deponier. Också, 3D-utskrift skulle kunna driva decentraliserad produktion av skräddarsydd bioplast.

Vilka är utsikterna för att anta relaterade lagar på statlig och federal nivå? Vilka är de primära hindren?

Criddle:Det behövs lagar och policyer som stimulerar innovation genom att uppmuntra utveckling av biomaterial och tillsatser som är biologiskt nedbrytbara i kritiska miljöer, är giftfria och ackumuleras inte i näringskedjor. Motstånd kan förväntas från företag som har investerat mycket i tillverkning av konventionell plast och från plaståtervinning som är orolig för att bioplast kommer att förorena konventionella plaståtervinningsströmmar.

Finns det något sätt att stimulera dessa förändringar för konsumenter och/eller industri?

Criddle:En skatt på konventionell engångsplast skulle få företag att lägga över de högre kostnaderna på kunderna, minska efterfrågan på konventionell plast och uppmuntra företag att söka alternativ. Medel från en sådan skatt skulle kunna stödja plastsaneringsinsatser på kustlinjer, återvinningsanläggningar, och forskning och utveckling av biologiskt nedbrytbara alternativ.