Os pesquisadores que desenvolvem plásticos renováveis ​​e exploram novos processos para tecnologias de reciclagem e reciclagem de plásticos agora poderão basear facilmente seus esforços nas práticas de fabricação atuais para entender se seus esforços economizarão energia e reduzirão as emissões de gases de efeito estufa.

Os dados de referência calculados e compilados no Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) fornecem uma medida - no nível da cadeia de suprimentos - de quanta energia é necessária e a quantidade de gases de efeito estufa emitidos pela produção de uma variedade de plásticos nos Estados Unidos.

"Hoje, empregamos uma economia predominantemente linear para muitos dos materiais que usamos, incluindo plásticos, "disse Gregg Beckham, pesquisador sênior do NREL. "Muitas pessoas e organizações em todo o mundo estão procurando maneiras de tornar circular nossa economia de materiais."

Para esse fim, NREL lidera o Consórcio BOTTLE, uma parceria envolvendo laboratórios de pesquisa e universidades para desenvolver métodos para reciclar os plásticos de hoje e redesenhar os plásticos de amanhã para serem recicláveis ​​por projeto. BOTTLE significa tecnologias bio-otimizadas para manter os termoplásticos longe de aterros sanitários e do meio ambiente.

Beckham é o autor sênior de um artigo publicado recentemente na revista Joule . O artigo, intitulado "Produção de energia e emissões de gases de efeito estufa associadas ao consumo de plásticos, "relatórios sobre 18 plásticos, cada um com um consumo global de mais de 1 milhão de toneladas métricas por ano. Os co-autores do estudo, tudo do NREL, são Scott Nicholson, Nicholas Rorrer, e Alberta Carpenter.

As estimativas baseiam-se em um recurso desenvolvido no NREL, a ferramenta Fluxos de materiais através da indústria (MFI), que rastreia os fluxos de energia e materiais em toda a cadeia de suprimentos de manufatura para estimar as necessidades de energia e as emissões de gases de efeito estufa.

"A MFI é uma ferramenta publicamente disponível que pode ser facilmente adaptada para novas opções de tecnologia, "Nicholson disse." Estamos constantemente procurando adicionar novos processos de produção ao banco de dados. Os pesquisadores podem solicitar uma conta MFI e trabalhar com o NREL para incorporar seus próprios dados de processo na ferramenta e calcular os impactos de uma nova cadeia de suprimentos proposta. "

Usando a ferramenta MFI, se um método de fabricação proposto for estimado para exigir mais energia ou produzir mais gases de efeito estufa do que o processo de status quo, Nicholson disse que "uma comparação das fontes e tipos de impactos pode nos ajudar a descobrir quais aspectos de um novo processo podem ser alvo de melhorias."

Para dar algum contexto com relação ao cenário industrial mais amplo, os polímeros abrangidos neste estudo representam aproximadamente 95% da produção global, um total combinado de 360 ​​milhões de toneladas métricas anualmente. De acordo com a Agência de Informação de Energia dos EUA, a produção de plásticos representou cerca de 11% de todo o consumo de energia de manufatura nos Estados Unidos em 2014. Os Estados Unidos são responsáveis ​​pela geração da maior parcela de resíduos de plásticos do mundo, de acordo com uma análise publicada recentemente na Science Advances.

Esta análise de ferramenta de MFI reflete apenas o consumo de plásticos nos EUA, considerando onde ele é usado sozinho ou incorporado em outro material. Fibra de poliéster, por exemplo, não é contabilizado quando é usado no exterior para fazer roupas que são importadas para os Estados Unidos. Os recursos futuros que estão sendo desenvolvidos atualmente pela equipe de ferramentas da MFI permitirão aos usuários analisar as cadeias de suprimentos globais, em vez de apenas aquelas baseadas na fabricação dos EUA.

Duas organizações do Departamento de Energia - o Advanced Manufacturing Office e o Bioenergy Technologies Office - financiaram a pesquisa. O trabalho foi realizado como parte do recém-formado Consórcio BOTTLE, que faz parte do Desafio de Inovação em Plásticos do Departamento de Energia.