Природа изумительно умеет перерабатывать свои ресурсы. Вода постоянно циркулирует, перемещаясь от земли к небу и обратно. Когда растения и животные умирают, такие элементы, как углерод и азот, возвращаются в почву, подпитывая новые организмы. Этот замкнутый цикл в природных системах гарантирует, что ничего не пропадает зря.
Люди же пока не так эффективно справляются с отходами. Современные методы обращения с мусором и выбросами зачастую загрязняют окружающую среду и вредят экосистемам. Человек производит огромное количество отходов — пластик, электронику, пищевые остатки, вредные выбросы, — и большая их часть не подвергается переработке. На сегодняшний день из примерно 7 миллиардов тонн пластиковых отходов перерабатывается менее 10%. В результате значительная часть мусора попадает на свалки, загрязняет природу и наносит вред экосистемам.
Для решения этих проблем учёные из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США разрабатывают модель экономики замкнутого цикла, где отходы превращаются в ценные ресурсы. В такой экономике продукты создаются с расчётом на повторное использование. Это позволяет отходам обрести новую ценность, служа сырьём для новых товаров.
Например, исследователи Аргоннского университета разрабатывают способы переработки компонентов батарей и электроники. Они также сотрудничают с промышленными компаниями и местными сообществами, чтобы сделать эти технологии доступными в широких масштабах. Среди новейших разработок — метод переработки полиэтилена высокой плотности (HDPE), известного как пластик типа 2. Новая технология позволяет многократно перерабатывать пластик без потери качества.
Переработка батарей также остаётся важным направлением работы Аргоннской лаборатории. Национальный центр по разработке технологий переработки аккумуляторов ReCell, созданный в Аргонне, исследует способы вторичного использования таких материалов, как литий, кобальт и никель, снижая тем самым потребность в добыче новых ресурсов и удешевляя производство аккумуляторов для электромобилей. Директор центра Джеффри Спенгенбергер отмечает: «Превращение того, что казалось бы мусором, в ценные материалы — это удивительное достижение».
Учёные также занимаются переработкой органических отходов, таких как пищевые остатки и осадки сточных вод. Исследователь Мельтем Ургун Демирташ использует микроорганизмы для переработки этих отходов в возобновляемые виды топлива, такие как метан и экологичное авиационное топливо. Оставшиеся после переработки питательные вещества применяются в качестве удобрений, предотвращая разрастание вредных водорослей.
Ещё одно важное направление — улавливание углекислого газа (CO₂) из выбросов и его преобразование в полезные химические соединения. Под руководством химика Ди-Цзя Лю была создана установка, называемая электролизатором, которая преобразует CO₂ в этанол и уксусную кислоту с использованием возобновляемой энергии. Такой метод не только сокращает содержание CO₂ в атмосфере, но и создаёт востребованные продукты.
Кроме того, Аргоннский национальный исследовательский центр ведёт разработки в области замкнутой водной экономики. Инициатива Great Lakes ReNEW, возглавляемая учёным Джунхонгом Ченом, направлена на создание новых методов очистки сточных вод и извлечения из них полезных материалов. Благодаря сети датчиков для мониторинга качества воды в режиме реального времени очистные сооружения смогут работать более эффективно.
Разрабатываемые материалы, в том числе пластмассы и катализаторы, экологически безопасны, что делает процесс переработки более устойчивым. Аргоннская лаборатория также совершенствует экономичные методы переработки батарей и электронных устройств с помощью специализированных машин — измельчителей, магнитов и сортировочных роботов.
Источник: knowridge.com
Источник
