Brett :J'ai fait des recherches de premier cycle avec Shenda Baker au Harvey Mudd College, où nous étudiions la physique des polymères aux interfaces. A un moment donné, J'ai réalisé que si je voulais étudier des polymères intéressants, J'aurai peut-être besoin d'apprendre à les fabriquer moi-même. Shenda m'a présenté Craig Hawker, et j'ai passé du temps à apprendre la synthèse des polymères auprès de lui et d'Eva Harth au centre de recherche IBM Almaden. Me sentir plus confiant dans mes capacités de synthèse, Je me suis ensuite intéressé à apprendre à concevoir des fonctions dans des polymères. C'est ce qui m'a conduit à UC Berkeley, où j'ai mené mon doctorat. avec Jean Fréchet, dont le groupe était bien connu pour sa créativité dans les polymères fonctionnels. j'ai aussi appris, dans mon postdoc avec Bert Meijer, à l'Université de technologie d'Eindhoven aux Pays-Bas, comment les interactions entre les polymères et d'autres matériaux sont au cœur de leur fonction.

Travailler dans un laboratoire national m'a vraiment ouvert les yeux sur l'étendue dans laquelle les matériaux font une différence dans nos vies, et de plus en plus dans la durabilité de nos choix de vie. J'espère que, dans notre travail pour repenser la chimie des polymères pour l'économie circulaire, nous offrons des solutions créatives que tout le monde peut s'enthousiasmer et apprendre de, et que les gens pourraient être motivés à travailler avec nous pour apporter ces solutions au monde, conformément à notre mission ici à Berkeley Lab.

Q. Corinne, le terme « analyse techno-économique » est probablement nouveau pour beaucoup de gens. Comment expliquez-vous ce que vous faites lorsqu'un non-scientifique vous le demande ?

Corinne :Analyse technico-économique, ou THÉ en abrégé, est l'un de ces termes qui n'étaient pas beaucoup utilisés il y a dix ans et qui est beaucoup plus courant maintenant. A un niveau basique, TEA implique la conception technique et l'analyse des flux de trésorerie. La conception technique et la simulation sont généralement la partie la plus difficile. Vous prenez un résultat sympa que quelqu'un a obtenu dans le laboratoire et essayez de comprendre à quoi ressemblerait une installation à l'échelle commerciale, y compris tout, de la récupération des solvants à la production de chaleur et d'électricité en passant par la gestion des déchets. Cela implique généralement de réfléchir à des choses que les scientifiques n'ont pas envisagées et cela peut soulever des questions intéressantes. Par exemple, TEA a montré que l'un des réactifs de la chimie basée sur la découverte pour la synthèse de PDK-N vierge, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) - s'est avéré assez cher, à forte intensité d'émissions, et cela a entraîné la génération de déchets dangereux à partir du processus. On pourrait dire que DCC avait un objectif sur le dos après cela :l'équipe de Brett était déterminée à trouver un moyen de réduire ou d'éliminer son utilisation.

Q. Beaucoup de gens sont confus au sujet du recyclage du plastique. Par exemple, qu'est-ce qui est recyclable par rapport à ce qui ne l'est pas ? Que devient-il une fois que vous l'avez mis à la poubelle? Avez-vous des conseils en ce moment, avant que les PDK ou autres plastiques réellement recyclables n'arrivent sur le marché, pour les gens qui essaient d'être attentifs aux matériaux de leur vie ?

Corinne :Heureusement, la question du recyclage du plastique reçoit beaucoup plus d'attention ces derniers temps et vous pouvez lire ou regarder d'excellentes actualités pour obtenir des points de vue étonnamment nuancés sur ce qui est ou non recyclable. Je pense que la principale idée fausse est que nous avons tous le devoir de mettre tout ce qui a ce petit logo de recyclage dans le bac de recyclage. En réalité, cela signifie simplement que les installations dont l'espace et la capacité sont limités dans le meilleur des cas peuvent devoir traiter plus de matières qui finiront par être mises en décharge. La meilleure chose à faire est d'éviter de générer des déchets en premier lieu, quand c'est possible. Cependant, à la fin de la journée, nous devons être pratiques. Personnes, moi-même inclus, veux faire ce qui est commode. Quand j'ai un objet en plastique que je dois jeter, Je me pose quelques questions fondamentales :d'abord, le plastique est-il étiqueté #1 (PET) ou #2 (HDPE) ? Deuxièmement, est-il tridimensionnel (pas plat) ? Si la réponse à l'une de ces questions est « non, " Je le mets à la poubelle. La grande majorité des balles mélangées #3-7 finissent dans les décharges, et si vous essayez de recycler des objets plats, comme des films plastiques et des enveloppes en plastique, ceux-ci ont de bonnes chances de finir comme contaminant dans des balles de papier ou de carton de grande valeur. Si les balles de fibres sont trop contaminées, ils pourraient ne pas être acceptés. Alors "souhaits à vélo, " comme ils l'appellent, peut avoir des conséquences négatives très réelles.

Brett :La pandémie a changé notre compréhension de la quantité de plastique que nous utilisons et de la difficulté à réduire. Travailler plus à domicile, nous voyons exactement combien de déchets nous générons, alors que lorsque nous étions auparavant en déplacement, voyager entre de nombreux endroits, nos déchets quotidiens étaient éparpillés dans des poubelles que d'autres personnes vident. En l'absence de toute réglementation sur l'utilisation des plastiques et la responsabilité des producteurs en fin de vie, l'impact le plus fort que nous pourrions avoir pourrait être en exploitant notre pouvoir d'achat en achetant des produits à haute teneur en post-consommation ou des matériaux biosourcés, ou sont fabriqués à partir de polymères hautement recyclables comme le PET. De la même manière, nous pourrions faire le choix de ne pas acheter de produits difficiles à recycler, par exemple, ceux fabriqués à partir de mélanges de plusieurs types de matières plastiques. Faire des choix éclairés est difficile, comme Corinne l'a mentionné. Il y a beaucoup de "wishcycling" qui arrive aux meilleurs d'entre nous. Il est facile de se laisser berner en pensant que quelque chose est durable s'il porte un logo de recyclage quelque part. Depuis des décennies, nous avons été conduits de cette façon, et il faudra du temps pour réorienter notre réflexion en gardant à l'esprit la réutilisation durable.

Q. Parlez-nous d'un moment fort de ces dernières années !

Brett :Je n'ai jamais rien vu de tel que la réaction du public à notre rapport sur les matériaux PDK recyclables à l'infini. Il a été mis en ligne le Jour de la Terre en 2019, lorsque la prise de conscience entourant les impacts des déchets plastiques devenait partie intégrante d'une conscience collective mondiale. En quelques heures, Berkeley Lab répondait aux demandes des médias, qui a abouti à un engagement d'un an avec eux pour clarifier le problème des plastiques et le besoin urgent de solutions. Il était également clair qu'il y avait une communauté grandissante du monde entier et d'horizons différents, tous concentrés sur la collaboration.

Corinne :Pour moi, la visite des installations de gestion des déchets a été un véritable moment fort, et c'est quelque chose qui m'a manqué pendant la pandémie. Dans les dernières années, J'ai été dans une installation de récupération de matériaux (MRF), une installation de compostage, et plusieurs installations de digestion anaérobie. Il y a quelque chose de spécial à y aller et à voir l'équipement en action, voir à quoi ressemble un sac en plastique après son passage dans un digesteur ou un processus de compostage. Au MRF, ils parlent d'entreprises qui prennent leur nouvel emballage et l'envoient à travers l'installation comme une expérience pour voir où il finit. C'est un tout autre monde et la plupart des gens ne le voient pas.

Q. Qu'est-ce qui vous excite le plus dans l'avenir de la collaboration ?

Corinne :Ce projet a été jusqu'à présent l'une des expériences les plus amusantes et enrichissantes de ma carrière au Berkeley Lab. J'aime l'idée de creuser dans une application qui a du sens pour les PDK, comme les pièces automobiles ou l'électronique, et trouver comment le mettre en œuvre dans la pratique. Il aborde toutes sortes de questions d'infrastructure intéressantes. Les voitures ont une fin de vie très différente de celle de l'électronique grand public, par exemple. Would we want to let shredder facilities just shred vehicles, recover the metals, and then process the mixed material to recover PDKs, or should we try to pull out parts with PDK for recycling beforehand? What car parts make the most sense for PDK? I don't know the answer to those questions yet, but I want to find out. I have no doubt that Brett, Jay, and Kristin can figure out how to hit the necessary specifications and tune each type of PDK so it depolymerizes at just the right conditions. My favorite thing to do is take those cool results and figure out how they can work at scale.

Brett:I have learned so much working with this team. This is one of those projects where together, we are greater than the sum of our parts. I'm looking forward to understanding how PDKs might be tailored for specific applications and scaled. That's where our work with Corinne has been very insightful. I also look forward to working with Jay and Kristin on making PDKs from bio-based ingredients. There's a growing interest in highly recyclable bio-based plastics, and Jay and Kristin's efforts have been aimed at providing a competitive edge to both performance and recycling efficiency. The students and postdocs working on this project are endlessly creative and bring life to all of the ideas that come from our discussions.