Các nhà khoa học chỉ lối kinh tế tuần hoàn bền vững cho nhựa

Các nhà khoa học chỉ lối kinh tế tuần hoàn bền vững cho nhựa

    Xã hội của chúng ta có một tình yêu với nhựa. Để đưa mối quan hệ của chúng ta lên một tầm cao mới—hạnh phúc mãi mãi về sau trong một tương lai không lãng phí—con đường là hình tròn.

    Các nhà khoa học chỉ lối kinh tế tuần hoàn bền vững cho nhựa

    Cụ thể, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đang nghiên cứu để phân tích tác động của nền kinh tế tuần hoàn trong đó nhựa được tái sản xuất, tái sử dụng hoặc tái chế để ngăn chặn chúng thải ra các bãi chôn lấp.

    Nhưng làm thế nào để đạt được điều đó? Theo truyền thống, nhựa được sản xuất thông qua mô hình tái tạo tuyến tính, trong đó nhựa được xử lý sau một lần sử dụng. Thách thức là tìm ra một con đường hiệu quả để nhựa không bao giờ trở thành rác thải—mục tiêu của nền kinh tế tuần hoàn.

    Cách tiếp cận tuần hoàn xem xét toàn bộ vòng đời của sản phẩm, bao gồm cả việc xử lý ở cuối vòng đời, tại thời điểm thiết kế. Tài nguyên trong dòng thải được tái sử dụng ở mức cao nhất để tránh lãng phí và giảm tác động đến môi trường. Vẫn còn nhiều thách thức hơn là tìm ra một phương pháp đánh giá toàn diện quá trình sản xuất, sử dụng và tái sử dụng nhựa.

    Phù hợp với tư duy tuần hoàn, các nhà khoa học Argonne đã tạo ra một khung phân tích bền vững để đánh giá các chiến lược kinh tế tuần hoàn khác nhau nhằm kiểm tra tác động bền vững của sản xuất, sử dụng và tái sản xuất để tái sử dụng nhựa.

    Troy Hawkins, lãnh đạo Tập đoàn Nhiên liệu và Hóa chất của Argonne cho biết: “Sự bền vững lâu dài của hành tinh chúng ta đòi hỏi một sự thay đổi lớn từ nền kinh tế tuyến tính, nơi hàng hóa bị loại bỏ sau khi sử dụng, sang nền kinh tế tuần hoàn phục hồi, tái chế và tái sử dụng”. "Nhiều sản phẩm có nội dung có thể tái chế hiện đang được gửi đi xử lý."

    Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học đã sử dụng polyetylen terephthalate (PET), một loại nhựa được sử dụng rộng rãi trong chai lọ, làm ví dụ để áp dụng khung mô hình vòng tròn. PET là một loại nhựa nhẹ, bền thường được sử dụng trong nước đóng chai và nước giải khát.

    Khung phân tích toàn diện của Argonne cho tính bền vững của nền kinh tế tuần hoàn kết hợp phân tích vòng đời (LCA) với phân tích dòng nguyên liệu. Cách tiếp cận mới này cung cấp đánh giá về tác động môi trường của chai PET trong toàn bộ vòng đời.

    Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí ACS Sustainable Chemistry & Engineering 

    Quy trình là gì?


    Trong phân tích của họ, các nhà nghiên cứu đã tính đến các số liệu chi tiết về vòng đời của tất cả các giai đoạn tái chế nhựa.

    Họ đã kết hợp dữ liệu để phục hồi, phân loại và tách vật liệu có giá trị để tái chế, công việc ngày càng trở nên phức tạp do số lượng nhựa khổng lồ và phạm vi sử dụng rộng lớn. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu đã có thể đưa ra các kịch bản và kết quả thực tế.

    Các nhà nghiên cứu đã phân tích các con đường khác nhau để hiện thực hóa nền kinh tế tuần hoàn. Trong một kịch bản, họ đã phân tích đầu vào của chuỗi cung ứng theo hai lộ trình thông thường để sản xuất nhựa, cũng như tái chế cơ học và hóa học.

    Tái chế cơ học là quá trình tái chế phổ biến nhất nhưng có nhược điểm. Quá trình thu hồi nhựa bằng cách phân loại, làm sạch, nghiền, tạo hạt lại và pha trộn. Mỗi lần nhựa được tái chế theo cách này, chất lượng của nó sẽ bị suy giảm. Loại nhựa mới, chất lượng thấp hơn có thể được tái chế với số lần rất hạn chế trước khi nó trở nên quá xuống cấp để sử dụng.

    Theo một nghĩa nào đó, tái chế hóa học tiếp tục thay thế cho tái chế cơ học. Một công nghệ mới nổi , tái chế hóa học phá vỡ nhựa thành các thành phần ban đầu của nó, tạo ra vật liệu cao cấp có thể được tái chế hoặc chuyển đổi thành một sản phẩm có giá trị cao hơn. Bằng cách này, tái chế hóa học có thể được sử dụng để tái chế chất thải không phù hợp với tái chế cơ học.

    Mỗi người đều có những ưu điểm cũng như những khuyết điểm. Tái chế cơ học có lượng khí thải carbon nhỏ hơn. Là một công nghệ mới hơn, tái chế hóa học tốn kém hơn và việc sử dụng năng lượng cũng như lượng khí thải nhà kính (GHG) của nó tương đương với nhựa mới.

    Kết quả là gì?

    Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm cách xác định cách thức cơ khí và tái chế phối hợp với nhau.

    Trong một kịch bản, các nhà nghiên cứu đã khám phá sự tích hợp của tái chế cơ học và hóa học trong chuỗi cung ứng. Họ xác định rằng trong khi tích hợp tái chế cơ học và hóa học không làm giảm hoặc tăng phát thải khí nhà kính, lượng chất thải rắn phát sinh đã giảm 44% so với thông lệ hiện tại.

    Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bất kỳ con đường vòng tròn nhất định nào cũng có thể tạo ra các tác động ô nhiễm và khí hậu không xảy ra song song. Ví dụ, một lộ trình sử dụng tái chế cơ học có thể giảm phát thải khí nhà kính, nhưng làm tăng sự phụ thuộc vào nhựa mới do tỷ lệ tái chế thấp hơn.

    Tác giả chính Gracida Alvarez cho biết: “Chúng tôi xác định rằng có thể có sự đánh đổi giữa việc cải thiện tính tuần hoàn và giảm các tác động môi trường khác như phát thải khí nhà kính hoặc tiêu thụ nước ”.

    Ví dụ, việc tăng tỷ lệ chai tái chế cơ học đã giảm 14% lượng khí thải nhà kính trong khi sử dụng tái chế và tái chế bằng hóa chất không ảnh hưởng đến lượng khí thải nhà kính so với thông lệ hiện tại. Tuy nhiên, sử dụng tái chế cơ học đã giảm 36% lượng chất thải rắn phát sinh so với hiện trạng, trái ngược với mức giảm 44% lượng chất thải rắn phát sinh đạt được bằng cách tích hợp tái chế hóa học và tái chế, như đã đề cập trong kịch bản đầu tiên.

    Tuy nhiên, cơ khí, hóa chất và tái chế sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được một nền kinh tế tuần hoàn.

    Gracida Alvarez cho biết : “Phân tích của chúng tôi cho thấy rằng khi chúng tôi tiếp tục cải thiện quá trình tái chế và tái chế hóa chất để tạo ra lượng khí thải nhà kính và mức tiêu thụ nước thấp hơn, thì việc tái chế cơ học hiện đang mang lại những lợi ích đáng kể”.

    Tại sao nó lại quan trọng?


    Ô nhiễm nhựa là một trong những mối đe dọa môi trường lớn nhất đối với hành tinh của chúng ta. Plastics Europe ước tính chỉ riêng trong năm 2019, nền kinh tế toàn cầu đã sản xuất 368 triệu tấn nhựa, dự kiến ​​sẽ tăng gấp đôi trong 20 năm tới. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, trong số rác thải nhựa được tạo ra, chỉ có 9% được tái chế, trong khi phần còn lại kết thúc ở các bãi chôn lấp hoặc bị đốt cháy.

    Không có giải pháp viên đạn bạc. Hawkins nói rằng việc sử dụng cả ba quy trình tái chế song song hoặc tái chế theo tầng là rất quan trọng trong nền kinh tế tuần hoàn. Phương pháp tiếp cận theo tầng giữ cho vật liệu được lưu thông ở mức chất lượng cao nhất, giá trị kinh tế và môi trường càng lâu càng tốt.

    Ông ví cách tiếp cận theo tầng giống như một thác nước trong đó chất lượng nhựa dẻo giảm đi khi nó trải qua các mục đích sử dụng trong nền kinh tế.

    Hawkins cho biết: "Phần trên cùng của thác nước sẽ là một chai nhựa trong suốt, tiếp theo là một hộp nhựa có màu hoặc mờ đục. Đổi lại, chai này có thể được tái chế thành sợi polyester và được sử dụng để sản xuất quần áo hoặc thảm". "Nếu chất xơ là đáy của thác nước, chúng ta có thể sử dụng tái chế hóa học để đưa vật liệu trở lại đỉnh."

    Tại sao sự hợp tác lại quan trọng?


    Các nhà nghiên cứu của Argonne đã hợp tác chặt chẽ với các đối tác khu vực công và tư nhân, những người đã cung cấp dữ liệu và kiến ​​thức chuyên môn cho dự án. Hawkins cho biết mô hình có thể truy cập công khai có các ứng dụng trong toàn ngành.

    Hawkins cho biết: “Các bên liên quan của chúng tôi quan tâm đến việc có những phân tích nghiêm ngặt và đáng tin cậy giúp xây dựng sự đồng thuận về tác động tương đối của các chiến lược tuần hoàn khác nhau”. "Đây là một khuôn khổ mạnh mẽ, nhất quán được phát triển thông qua việc xây dựng sự đồng thuận với các bên liên quan."

    Khung Argonne được xây dựng như một phiên bản mở rộng của mô hình Khí nhà kính, Khí thải được điều tiết và Sử dụng năng lượng trong mô hình Công nghệ.

    Zalo
    Hotline