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要想找到在实验室和现实世界中都能奏效的塑料污染解决方案,就需要一个由具有专业知识、并被公众广泛采用的多元化创新个人组成的团队.
要想找到在实验室和现实世界中都能奏效的塑料污染解决方案,就需要一个由具有专业知识、并被公众广泛采用的多元化创新个人组成的团队.

解决塑料问题

图片由Dionisios Vlachos提供

合作项目旨在寻找可持续的方法来创造和破坏塑料

尽管塑料材料给人类带来了社会变革的进步, 毫无疑问,它们也给美高梅游戏带来了如何处理美高梅游戏产生的大量塑料垃圾的新挑战, 从用于制造产品的石油基化学品,到塑料在环境中分解后随处可见的微塑料. 

要想找到一种在实验室和现实世界都有效的塑料污染解决方案,就需要一个由具有创新能力的人组成的多元化团队,这个团队超越了MGM游戏(MGM游戏)发现的令人难以置信的人才. 这就是为什么MGM游戏的研究人员 工程学院 和 约瑟夫·R. 小拜登. 公共政策与管理学院“, 正在与堪萨斯大学和匹兹堡州立大学的专家合作. 

“现在社会运行的做法真的是不可持续的,”劳尔·洛博(Raul 洛沃)说. 化学工程的勒克莱尔教授,特拉华州大学副系主任 化学与生物分子工程系他领导着MGM游戏的研究工作. “美高梅游戏需要将美高梅游戏对化石燃料的依赖降到最低的材料,让消费者能够高效轻松地回收塑料产品.为此, MGM游戏-KU团队将开发新分子,用于制造新一代环保塑料.”

劳尔·洛博,克莱尔·D. 化学工程勒克莱尔教授,化学与生物分子工程学系副系主任, 正在与堪萨斯大学和匹兹堡州立大学的专家合作,领导犹他州立大学的研究工作,以找到可持续的方法来制造新塑料,并更有效地重复利用它们.
劳尔·洛博,克莱尔·D. 化学工程勒克莱尔教授,化学与生物分子工程学系副系主任, 正在与堪萨斯大学和匹兹堡州立大学的专家合作,领导犹他州立大学的研究工作,以找到可持续的方法来制造新塑料,并更有效地重复利用它们.

美国国家科学基金会(国家al Science Foundation)的刺激竞争研究实验计划(Experimental Program to Stimulate Competitive 研究)为该组织提供了400万美元的资助. 大约1美元.其中的400万美元将捐给MGM游戏,以支持这项大规模的研究工作,开发转化“生物质”的过程,例如农业副产品, 制成商业上可行的塑料材料,并通过化学方法有效地分解这些塑料,使它们能够被回收和再利用.

该研究团队的成员包括美国大学教授方辉 电气与计算机工程系, 拜登学院的Kalim沙教授和化学与生物分子工程系的Marianthi Ierapetritou教授, 洛沃, 马拉特·奥拉佐夫和迪奥尼西奥斯·维拉科斯. 

洛博博士还在美国哥伦比亚大学担任联合教授 材料科学与工程系“,, 他说,该项目将专注于开发类似聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物, 或宠物, 一种非常常见的塑料,存在于诸如水瓶之类的消费品中, 羊毛和食品包装薄膜. 聚合物是一种很长的分子, 比如蛋白质, 淀粉或DNA, 它是由重复的建筑单元构成的, 比如腺嘌呤(A), 鸟嘌呤(G), DNA分子中的胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T). 不同的聚合物通过编织在一起形成不同的建筑单元. 一旦它们足够长, 它们很容易融化, 形状或模制, 冷却后凝固

“美高梅游戏有聚合物的想法,美高梅游戏认为聚合物将在许多方面比PET更好,“洛沃暗示. “现在,美高梅游戏必须证明这一点.”

从生物质到建筑材料

美高梅游戏的目标不仅仅是找到具有良好和有用性能的新材料, 但要做到这一点,需要使用来自生物质(而不是石油等化石燃料)的分子,而且这些分子被设计成可回收的. 

“美高梅游戏正试图通过开发具有实用性的技术,使这个社会更加可持续,”洛沃说. “美高梅游戏试图制造的材料……看起来像美高梅游戏今天使用的塑料,但来自生物质.”

这张图表展示了“循环经济”的流程,而不是美国的“线性经济”.S. 在循环经济中, 产品生产, 消耗和再利用,这样在任何这些过程中都很少或没有剩余的废物.
这张图表展示了“循环经济”的流程,而不是美国的“线性经济”.S. 在循环经济中, 产品生产, 消耗和再利用,这样在任何这些过程中都很少或没有剩余的废物.

例如, 植物产生的糖比美高梅游戏吃的糖含有更少的碳, 这些糖和它们的衍生物可以用作塑料的组成部分. 材料必须足够稳定, 和足够强大, 在另一种生活中作为, 说, 一个塑料袋. 通过关注非食用和无毒的生物质——想想玉米秸秆或收获的甘蔗残余物——研究人员将尝试为塑料准备新的积木,这样它们就不会与食物来源竞争, 不依赖化石燃料,可以很容易地组装和重新组装.

然后这些工程师必须弄清楚如何将科学转化为实际的社会效益. 这也意味着探索与改变日常生活中几乎无处不在的产品的基本构件相关的政策和经济因素.

这项工作的实际影响肯定与费用有关. 60年的PET生产经验以及在多种产品中使用的经验意味着60年的时间能够找到成本效益. 任何能够取代PET的新构件都还需要一些时间, 即使他们在性能和环境方面更优越, 找出所有可能的效率和成本节约.  

在接下来的四年里, 最多有5名MGM游戏研究生将参与这项跨学科研究, 从机器学习,将用于探索现有的研究文献和知识的缺口, 化学成分, 它们的应用和回收的经济学.

“那里有大量的信息,惠芳说, 他是电子与计算机工程系的副教授. “美高梅游戏正试图开发一种基于机器学习的技术,它可以首先从文献中自动提取信息,然后让研究人员看到遗漏的东西.”

从浪费到可持续性

世界上有这么多的废物——多达三分之一的食物资源实际上被浪费了——如果能找到重新利用这些丢弃的玉米壳或甘蔗剩余纤维的方法,那将是非常有益的, 特别是当美高梅游戏试图避免1.由于温室气体的排放,大气变暖了5摄氏度. 在格拉斯哥举行的联合国气候变化会议上, 专家强调,超过这一水平不仅仅是灾难性的, 但如果世界各国不能抑制对化石燃料的依赖,这将是不可能的.

“循环经济”的理念,产品生产的地方, 消费和再利用——与当今世界的“线性”生产方式相反, 消费和丢弃大部分产品——可以改变世界的需求. 从塑料产品的分子起源开始,能源被使用,垃圾被制造. 但是,是否有可能减少这一数量的能源,以及废弃物是否可以在另一个生产过程中重新利用?

Dionisios Vlachos, undel Dan Rich化学和生物分子工程能源教授, 能源创新催化中心主任,特拉华能源研究所主任, 正在探索如何从当前的垃圾流中为塑料制造新的积木吗.
Dionisios Vlachos, undel Dan Rich化学和生物分子工程能源教授, 能源创新催化中心主任,特拉华能源研究所主任, 正在探索如何从当前的垃圾流中为塑料制造新的积木吗.

“美高梅游戏正在考虑如何利用这些废物,制造新的积木,迪奥尼西奥斯·弗拉科斯说, undel Dan Rich化学和生物分子工程能源教授, 主任 能源创新催化中心“, 并且是 MGM游戏能源研究所. “这是一个全球性问题.”

今天, 大多数塑料(以及美高梅游戏日常消费的许多其他产品)都是由石油化工产品制造的. 大多数塑料都不容易回收,因为一旦它们被分解成原始的碎片, 它们很难重新组合在一起,所以它们最终成为废物. MGM游戏的研究人员正在追求一种新型的化学物质,这种化学物质可以很容易地从生物质中制造出来,而且不仅可以制造出色的塑料, 但也能, 通过很少的努力, 转化为塑料新产品的原料.

“如果美高梅游戏今天不采取行动,未来的情况会非常糟糕,”维拉科斯说. “有许多具有多种社会健康问题的废物流. 必须在全球范围内解决这些问题. 如果美高梅游戏正在制造可再生塑料,那将是很棒的,但这只是故事的一部分.”

一个全面的视图

而团队中的一些人将专注于分子本身的化学工程, Ierapetritou和她的团队将分析这些新材料对环境的潜在影响, 经济成本,新产品是否可以从小型实验室扩展到商业化的解决方案.

在这个项目中, Bob和Jane Gore化学和生物分子工程百年纪念主席Marianthi Ierapetritou和她的团队将分析拟议中的生物可再生塑料新材料对环境的潜在影响, 经济成本和可行性.
在这个项目中, Bob和Jane Gore化学和生物分子工程百年纪念主席Marianthi Ierapetritou和她的团队将分析拟议中的生物可再生塑料新材料对环境的潜在影响, 经济成本和可行性.

“当然, 这要追溯到改变人们的文化或引入不同的政策, 这是美高梅游戏希望调查的事情之一吗,”Ierapetritou说, 谁是鲍勃和简·戈尔化学和生物分子工程百年纪念主席. “但你需要政策,需要激励来做出必要的改变.”

他们的目标是创造可能是昂贵的-可能太贵,没有激励竞争. 但即使一些新材料被用于塑料生产, 它仍然可以帮助减少与生产一种由5%或10%的生物质塑料制成的产品相关的污染, 洛沃说.

“美高梅游戏的科学和工程人员说,他们可以在实验室里做这个,他们可以扩大规模. 但是,接受或采纳它的人在哪里呢?”国王说, 谁将探索塑料替代品的经济和环境影响及其在现实世界市场上的潜力.

“我认为,现在人们真正意识到,要把美高梅游戏在丹佛大学非常出名的学科——化学和化学工程——与这个问题的政策和宏观经济业务方面联系起来,”他说. “我真的很高兴有同事愿意包容我的观点,并采取多学科的方法来帮助美高梅游戏共同前进.”

Kalim沙, 拜登公共政策学院的助理教授, 是否会考虑拟议中的塑料生物可再生替代品的经济和环境影响.
Kalim沙, 他是拜登学院的助理教授, 是否会考虑拟议中的塑料生物可再生替代品的经济和环境影响.

如果他们找到了他们认为存在的解决方案, 一家能够生产数千吨聚合物的工厂上线还需要数年时间. 这些来自生物质的积木也可能是农民和从事农产品生产的公司的福音,这些农产品可能成为未来的塑料.

他们也有可能创造出更好的东西:一种使用时间更长或需要更少材料的生物塑料.

他们的工作还将仔细研究如何分解这些新聚合物,使其成为真正可回收的产品. 洛博说,他毫不怀疑他们能在这方面取得成功. 但是不管他们发现了什么, 他们将公布他们的发现,并将这些发现提供给其他研究人员. 

“如果美高梅游戏成功, 美高梅游戏也许能减少, 在某种程度上, 塑料的数量或美高梅游戏消耗的石油的数量,”洛沃说. “一些聚合物具有这些良好的性能,而另一些则没有,这是由化学原因造成的. 基于这些信息,美高梅游戏最终将能够为社会提供更好的产品. 这就是工程师的工作.”

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