研究指导塑料废化学品回收的未来

康奈尔工程学院的新研究旨在简化化学回收过程——这是一个新兴行业，可以通过将塑料物理分解成最初生产的较小分子，将废物重新转化为自然资源。

在 9 月 13 日出版的ACS 可持续化学与工程杂志上发表的一篇新论文“高密度聚乙烯塑料废化学品回收的后续生命周期评估和优化”中，Fengqi You、Roxanne E. 和 Michael J. Zak 能源系统工程教授和博士生赵翔详细介绍了一个包含多种数学模型和方法的框架，这些模型和方法将化学回收设备、工艺和能源、环境影响和最终产品市场等所有因素都考虑在内。

该框架是同类中第一个量化塑料废物化学回收的生命周期环境影响的综合分析，例如气候变化和人类毒性。

自 1950 年代以来，已生产了数十亿吨塑料，但其中大部分(根据一项经常被引用的研究显示为 91%)尚未回收。虽然不断增加的垃圾填埋场和受污染的自然区域是令人担忧的问题，但未能减少和再利用塑料也被一些人视为错失的经济机会。

这就是为什么新兴的化学回收行业引起了废物行业和像 You 这样的研究人员的关注，他正在帮助确定化学回收的最佳技术并为该行业的未来提供路线图。

化学回收不仅创造了“循环经济”，在这种经济中，废物可以转化为自然资源，而且还为高密度聚乙烯等塑料打开了大门——用于生产硬瓶、玩具等物品、地下管道和邮件包裹信封——更普遍地回收利用。

您的框架可以量化典型生命周期可持续性评估会忽略的市场动态的环境后果。它也是第一个将上层建筑优化(一种用于搜索技术路径的大型组合空间以最小化成本的计算技术)与生命周期分析、市场信息和经济均衡相结合的计算技术。

与更传统的分析工具相比，本文强调了后续生命周期优化的优势。在一种情况下，为了最大限度地提高经济成果，同时最大限度地减少环境影响，与通常的归因生命周期评估方法相比，生命周期优化使温室气体排放量减少了 14% 以上，光化学空气污染减少了 60% 以上用于环境评估研究。

虽然该分析为行业专家和政策制定者提供了推进化学回收和塑料循环经济的一般途径，但必须考虑技术路径上的无数选择和变量。例如，如果乙烯和丙烯等基础化学品的市场需求足够强劲，该框架会推荐一种特定类型的化学分离技术，而如果需要丁烷或异丁烯，则另一种类型的技术是最佳选择。

“这是一个化学过程，有很多可能性，”你说。“如果我们想投资化学回收，我们会使用什么技术?这实际上取决于我们废物的成分、聚乙烯塑料的变体，还取决于燃料和碳氢化合物等终端产品的当前市场价格。”

化学品回收的环境后果取决于变量，例如化学品原料和产品的供应商流程。例如，该框架发现现场生产丁烯而不是供应丁烯可以将回收工厂的光化学空气污染减少近 20%，而现场使用天然气增加了 37% 以上的潜在有害电离辐射。

“在技术和过程中总有一些我们可以扭曲和调整的东西，这是棘手的部分，”尤说，他补充说，随着新的化学回收技术的出现和市场的变化，随之而来的生命周期优化将仍然是一个强有力的指导工具新兴产业。

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