Bilman的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Bilman

博文

支持碳中和,减少碳足迹:实验表明酶基PET塑料回收更节能、更环保!

已有 1708 次阅读 2021-10-14 20:33 |个人分类:生物基|系统分类:科普集锦

图片
PET回收

BOTTLE Consortium Effort 开发了一种模型,该模型为回收 PET(一种用于瓶子、服装、地毯的常见塑料)寻找可观的能源和碳节省效益。



图片

图片


一位 NREL 研究人员正在观察用于测试 PET 塑料酶促降解的生物反应器的变化。在装载较少酶的反应器中,液体看起来不混浊,塑料保持透明。在装有更多酶的反应器中,液体是混浊的,塑料变得不透明,如图所示。



BOTTLE 联盟的研究人员,包括来自美国能源部 (DOE) 国家可再生能源实验室 (NREL) 和朴茨茅斯大学的研究人员,已经确定使用酶作为一种更可持续的方法来回收聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET),这种常见的塑料通常用来生产一次性饮料瓶、服装和食品包装,回收利用PET在解决塑料污染带来的环境挑战方面变得越来越重要。一项分析表明,酶回收 PET 在能源、碳和社会经济经济效益等方面比传统的、化石基的 PET 生产方法具有潜在的改进价值。


如果这一概念得到进一步发展和大规模实施,可能会为 PET 回收带来新的机会,并创造一种机制来回收同样由 PET 制成的纺织品和其他材料,而这些材料目前传统上无法回收。PET 是世界上产量最丰富的合成聚合物之一,年产量为 8200 万吨;大约 54% 的 PET 用于制造服装纺织品和地毯纤维。


延伸

常见的PET的回收再生方法主要是物理法和化学法。传统的物理方法主要是机械回收,对废料粉碎、除杂、分拣、洗涤后再造粒,改良后的方法还会经过结晶、塑化、过滤然后再造粒。一般只能降级使用,回收后的树脂只能用于非食品包装或者纺织品。

图片

物理法回收PET示意图


化学法回收可以把PET转化为小分子、中间原料甚至是单体,代表性是直接生产纤维的回收技术、转变成聚酯原料的回收技术、直接生产各类精细化工产品的回收技术。但化学回收的过程复杂,成本较高,大规模应用和推广还有待优化。


“自 1950 年代以来生产的所有塑料中,只有不到 10% 被回收利用,”NREL 的化学工程师、一篇概述酶基回收途径的新论文的第一作者 Avantika Singh 说。“大多数废塑料最终都会被填埋。”


论文“聚对苯二甲酸乙二醇酯的酶促回收的技术经济、生命周期和社会经济影响分析”发表在焦耳杂志上。她的合著者是 Nicholas Rorrer、Scott Nicholson、Erika Erickson、Jason DesVeaux、Andre Avelino、Patrick Lamers、Arpit Bhatt、张一敏、Greg Avery、Ling Tao、Alberta Carpenter 和 Gregg Beckham,均来自 NREL;以及英国朴茨茅斯大学酶创新中心的 John McGeehan 和 Andrew Pickford,他们也是 BOTTLE 的成员。


BOTTLE 正在努力通过两种创新方法解决塑料污染问题,即:(1) 开发节能、成本效益高且可扩展的回收和升级回收技术;(2) 设计现代塑料使其可回收利用。


新的研究论文解决了塑料回收性的挑战。虽然漂浮在海洋和其他水域中的废弃瓶子的照片时刻提醒大家塑料污染的危害,但鲜为人知的是如何处理用于制造服装纺织品和地毯纤维的PET。


研究人员模拟了一个概念性回收设施,该设施将吸收美国每年消耗的 300 万吨 PET 中的一小部分。酶促回收过程将 PET 分解为两个组成部分,对苯二甲酸 (TPA) 和乙二醇。与传统的基于化石的生产路线相比,研究团队确定酶促回收过程可以将供应链总能源使用量减少 69%–83%,温室气体排放量每公斤 TPA 可减少 17%–43%。此外,美国原生 TPA 和回收 TPA 的经济范围比较表明,这两个过程的环境和社会经济影响在其供应链中分布不均。拟议的回收过程可以减少高达 95% 的环境影响,同时产生高达 45% 的社会经济效益,包括材料回收设施的当地就业机会。


该研究还预测,酶促 PET 回收可以实现与原始 PET 生产成本持平,从而突出了这种酶技术在使 PET 制造脱碳方面的潜力,此外还可以回收富含 PET 的废弃原料,如服装和地毯。


“这是最大的机会之一,”辛格说。“如果我们能抓住那个空间——纺织品、地毯纤维和其他目前未回收的 PET 废塑料——那可能会真正改变游戏规则。”


这项研究由美国能源部先进制造办公室和生物能源技术办公室资助。这项工作是作为生物优化技术的一部分完成的,目的是让热塑性塑料远离垃圾填埋场和环境 (BOTTLE) 联盟。



主要内容来自搜集整理,仅供参考。




https://blog.sciencenet.cn/blog-3408870-1307973.html

上一篇:致注塑企业:建好智能工厂,你选对合作伙伴了吗?
下一篇:『最新研究』生物基塑料在土壤中的降解,微生物群落对抗气候变化

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-5-24 05:39

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部