Bu araştırma plastik atıkların kimyasal geri dönüşümünün geleceğini yönlendiriyor

Cornell Üniversitesi’nde yapılan yeni araştırma, kimyasal geri dönüşüm sürecini kolaylaştırmayı amaçlıyor. Kimyasal geri dönüşüm endüstrisi; Plastiği başlangıçta üretildiğinden daha küçük moleküllere fiziksel olarak parçalayarak atık ürünleri doğal kaynaklara dönüştürebilen gelişmekte olan bir endüstri alanıdır.

ACS Sustainable Chemistry & Engineering dergisinin 13 Eylül sayısında yayınlanan “Yüksek Yoğunluklu Polietilen Plastik Atık Kimyasal Geri Dönüşümünün Sonucu, Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi ve Optimizasyonu” başlıklı makalede Fengqi You, Roxanne E. ve Michael J. Zak Enerji Sistemleri Mühendisliğinde Profesör ve doktora öğrencisi Xiang Zhao, kimyasal geri dönüşüm ekipmanları, prosesleri- işlemleri ve enerji kaynaklarından çevresel etkilere ve en son ürün pazarına kadar her şeyi etkileyen çeşitli matematiksel model ve metodolojiyi içeren bir sistemi detaylandırıyor.

Sistem, iklim değişikliği ve insan toksisitesi gibi plastik atık kimyasal geri dönüşümünün yaşam döngüsü çevresel etkilerini ölçen, türünün ilk kapsamlı analizidir.

1950’lerden bu yana milyarlarca ton plastik üretildi, yine de çoğu – %91, sıklıkla atıfta bulunulan bir araştırmaya göre – geri dönüştürülemedi. Büyüyen atık depolama sahaları ve kirletilmiş doğal alanlar endişeler arasında yer alırken, plastiğin azaltılmaması ve yeniden kullanılmaması da bazıları tarafından kaçırılmış bir ekonomik fırsat olarak görülüyor.

Bu nedenle, gelişmekte olan kimyasal geri dönüşüm endüstrisi, atık endüstrisinin ve kimyasal geri dönüşüm için en uygun teknolojileri belirlemeye yardımcı olan ve endüstrinin geleceği için bir yol haritası sağlayan You gibi araştırmacıların dikkatini çekiyor.

Kimyasal geri dönüşüm, yalnızca atık bir ürünün doğal bir kaynağa dönüştürülebildiği ‘döngüsel bir ekonomi’ yaratmakla kalmaz, aynı zamanda sert şişeler, oyuncaklar, yeraltı boruları ve posta paketi zarfları gibi – daha yaygın olarak geri dönüştürülebilen- malzemeleri üretmek için kullanılan yüksek yoğunluklu polietilen gibi plastiklere de kapısını açar.

You’nun sistemi, tipik yaşam döngüsünün sürdürülebilirlik değerlendirmelerinin göz ardı edebileceği piyasa dinamiklerinin çevresel sonuçlarını ölçebilir. Aynı zamanda üst yapı optimizasyonunu birleştiren ilk kişidir – yaşam döngüsü analizi, piyasa bilgisi ve ekonomik denge ile – maliyeti en aza indirmek için geniş kombinasyonel teknoloji alanları üzerinde arama yapmaya yönelik bir hesaplama tekniğidir.

Makale, daha geleneksel analitik araçlarla karşılaştırıldığında, sonuç olarak ortaya çıkan yaşam döngüsü optimizasyonunun faydalarını vurgulamaktadır. Bir senaryoda, çevresel etkileri en aza indirirken ekonomik sonuçları en üst düzeye çıkarmak için yaşam döngüsü optimizasyonu, çevresel değerlendirme çalışmalarında genellikle kullanılan niteliksel yaşam döngüsü değerlendirme yaklaşımıyla karşılaştırıldığında sera gazı emisyonlarında %14’den fazla azalma ve fotokimyasal hava kirliliğinde %60’tan fazla azalma sağladı.

Analiz, endüstri uzmanlarına ve politikacılara, plastikler için kimyasal geri dönüşümü ve döngüsel bir ekonomiyi ilerletmek için genel bir yol sunarken, gelişen teknolojiler sayesinde sayısız seçenek ve değişkenin göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Örneğin, etilen ve propilen gibi temel kimyasallara yönelik pazar talebi yeterince güçlüyse, sistem belirli bir kimyasal ayırma teknolojisi türünü önerirken, bütan veya izobüten isteniyorsa, başka bir tip teknoloji optimal olabilir.

You “Bu kimyasal bir süreçtir ve çok sayıda olasılık vardır.” diyor. “Kimyasal geri dönüşüme yatırım yapmak istiyorsak hangi teknolojiyi kullanırdık? Bu, gerçekten atıklarımızın bileşimine, polietilen plastiğin çeşitlerine, yakıtlar ve hidrokarbonlar gibi son ürünler için mevcut piyasa fiyatlarına bağlıdır.”

Kimyasal geri dönüşümün çevresel sonuçları, kimyasal ham maddelerin ve ürünlerin tedarikçi süreci gibi değişkenlerine bağlıdır. Örneğin; sistem büten tedarik etmek yerine üretmenin geri dönüşüm tesislerinden kaynaklanan fotokimyasal hava kirliliğini yaklaşık %20 oranında azaltabileceğini, doğal gaz kullanımının ise potansiyel olarak zararlı iyonlaştırıcı radyasyonu %37’den fazla artırdığını ortaya koymuştur.

Yeni kimyasal geri dönüşüm teknikleri ortaya çıkıyor ve pazarlar değişiyor, sonuçta ortaya çıkan yaşam döngüsü optimizasyonu, gelişmekte olan endüstriye rehberlik etmek için güçlü bir araç olmaya devam edeceğini de sözlerine ekleyen You, “Teknolojide ve süreçte her zaman değiştirebileceğimiz ve ayarlayabileceğimiz bir şey vardır ve bu zor kısımdır.” diyor.  Araştırma Ulusal Bilim Vakfı tarafından kısmen desteklendi.

                                                                         Çeviren: Yüksek Kimyager Ceren Güdücü Ünver

                                                                                                                                     04.11.2021

Kaynak:

1. Xiang Zhao, Fengqi You. Consequential Life Cycle Assessment and Optimization of High-Density Polyethylene Plastic Waste Chemical Recycling. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2021; 9 (36): 12167 DOI: 1021/acssuschemeng.1c03587
2. Cornell University. “Research guides future of plastic waste chemical recycling.” ScienceDaily. ScienceDaily, 20 September 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210920173135.htm>.