Les chercheurs développant des plastiques renouvelables et explorant de nouveaux procédés pour les technologies de valorisation et de recyclage des plastiques seront désormais en mesure de comparer facilement leurs efforts aux pratiques de fabrication actuelles pour comprendre si leurs efforts permettront d'économiser de l'énergie et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Les données de référence calculées et compilées par le National Renewable Energy Laboratory (NREL) fournissent une mesure, au niveau de la chaîne d'approvisionnement, de la quantité d'énergie nécessaire et de la quantité de gaz à effet de serre émis par la production d'une variété de plastiques aux États-Unis.

"Aujourd'hui, nous utilisons une économie principalement linéaire pour la plupart des matériaux que nous utilisons, y compris les plastiques, " a déclaré Gregg Beckham, chercheur principal au NREL. "De nombreuses personnes et organisations à travers le monde cherchent des moyens de rendre notre économie des matériaux circulaire."

À cette fin, NREL dirige le Consortium BOTTLE, un partenariat impliquant des laboratoires de recherche et des universités pour développer des méthodes de valorisation des déchets plastiques d'aujourd'hui et repenser les plastiques de demain pour qu'ils soient recyclables par conception. BOTTLE signifie Bio-Optimized Technologies pour garder les thermoplastiques hors des décharges et de l'environnement.

Beckham est l'auteur principal d'un article récemment publié dans la revue Joule . L'article, intitulé « Énergie de fabrication et émissions de gaz à effet de serre associées à la consommation de plastique, " reportages sur 18 plastiques, chacun avec une consommation mondiale de plus de 1 million de tonnes métriques par an. Les co-auteurs de l'étude, tous de NREL, sont Scott Nicholson, Nicolas Rorrer, et Alberta Carpenter.

Les estimations s'appuient sur une ressource développée au NREL, l'outil Flux de Matières par l'Industrie (MFI), qui suit les flux d'énergie et de matières tout au long de la chaîne d'approvisionnement de fabrication pour estimer les besoins énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre.

« MFI est un outil accessible au public qui peut être facilement adapté aux nouvelles options technologiques, " Nicholson a déclaré. "Nous cherchons constamment à ajouter de nouveaux processus de production à la base de données. Les chercheurs peuvent demander un compte IMF et travailler avec NREL pour incorporer leurs propres données de processus dans l'outil et calculer les impacts pour une nouvelle chaîne d'approvisionnement proposée. »

A l'aide de l'outil MFI, s'il est estimé qu'une méthode de fabrication proposée nécessite plus d'énergie ou produit plus de gaz à effet de serre que le processus de statu quo, Nicholson a déclaré qu'"une comparaison des sources et des types d'impacts peut nous aider à déterminer quels aspects d'un nouveau processus pourraient être améliorés".

Pour donner un peu de contexte par rapport au paysage industriel plus large, les polymères couverts par cette étude représentent environ 95% de la production mondiale, 360 millions de tonnes métriques combinées par an. Selon l'Agence américaine d'information sur l'énergie, la production de plastiques représentait environ 11% de toute la consommation d'énergie de fabrication aux États-Unis à partir de 2014. Les États-Unis sont responsables de la production de la plus grande part de déchets plastiques dans le monde, selon une analyse récemment publiée dans Science Advances.

Cette analyse de l'outil MFI reflète uniquement la consommation américaine de plastiques, considérant où il est utilisé seul ou incorporé dans un autre matériau. Fibre de polyester, par exemple, n'est pas compté lorsqu'il est utilisé à l'étranger pour fabriquer des vêtements qui sont ensuite importés aux États-Unis. Les futures capacités actuellement développées par l'équipe d'outils MFI permettront aux utilisateurs d'analyser les chaînes d'approvisionnement mondiales au lieu de simplement celles basées sur la fabrication aux États-Unis.

Deux organisations du ministère de l'Énergie, l'Advanced Manufacturing Office et l'Office des technologies bioénergétiques, ont financé la recherche. Le travail a été effectué dans le cadre du nouveau Consortium BOTTLE, qui fait partie du défi de l'innovation dans les plastiques du ministère de l'Énergie.