Природата има невероятен начин да рециклира своите ресурси. Водата се движи от земята до небето и обратно в един безкраен цикъл.

Когато растенията и животните умират, елементи като въглерод и азот се връщат в земята, за да подкрепят новия живот. Природните системи са затворени, което означава, че нищо не се губи.

Хората обаче не се справят толкова ефективно с отпадъците. Начинът, по който се справяме с боклука и емисиите си, често води до замърсяване и увреждане на планетата.

Произвеждаме огромни количества отпадъци като пластмаси, устройства, остатъци от храна и вредни емисии, а повечето от тях не се рециклират.

Понастоящем по-малко от 10% от около 7 милиарда тона пластмасови отпадъци са рециклирани. В резултат на това нашите отпадъци запълват депата, замърсяват околната среда и вредят на екосистемите.

Учени от Националната лаборатория Аргон към Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) работят за промяна на това чрез т.нар. кръгова икономика.
В кръговата икономика продуктите се проектират така, че да имат втори полезен живот. Този подход гарантира, че отпадъците се превръщат в ценен ресурс за създаване на нови продукти.

Превръщане на отпадъците в съкровища

Изследователите в Аргон разработват методи за рециклиране на ценни материали от батерии и електронни устройства.

Освен това те си сътрудничат с промишлеността и местните общности, за да разширят обхвата на тези технологии. Например учените от Аргон използват специални химически инструменти, наречени катализатори, за да превърнат пластмасовите отпадъци в продукти с по-висока стойност, като смазочни материали и восъци.

Един от методите, разработвани в партньорство с университета Корнел, е насочен към рециклиране на полиетилен с висока плътност (HDPE), известен като пластмаса тип 2. Тази нова техника позволява пластмасата да се рециклира многократно, без да губи качеството си.

Рециклирането на батерии е друг основен фокус за Аргон. Центърът ReCell, базиран в Аргон, е национален център за усъвършенстване на технологиите за рециклиране на батерии.

Рециклираните материали като литий, кобалт и никел могат да се използват повторно, като по този начин се намалява необходимостта от добив на нови материали и се понижава цената на батериите за електрически превозни средства.

„Очарователно е да започнеш с нещо, което изглежда като боклук, и да завършиш с блестящи материали за повторна употреба“, каза Джефри Спангенбергер, директор на Центъра ReCell.

Превръщане на органичните отпадъци в енергия

Изследователите от Аргон се занимават и с по-смрадливите отпадъци на обществото - хранителни остатъци и утайки от пречистването на отпадъчни води.
Ученият Мелтем Ургун Демирташ работи с колонии от микроорганизми, за да разгради тези отпадъчни потоци и да ги превърне в ценни горива, като например възобновяем метан и устойчиво гориво за реактивни двигатели.

Остатъчните хранителни вещества от тези процеси могат да се използват като торове, предотвратявайки вредния цъфтеж на водорасли в околната среда.
Друг проект в Аргон е свързан с улавянето на въглероден диоксид (CO2) от емисиите и превръщането му в ценни химикали.

Химикът Ди-Джиа Лиу ръководи екип за създаване на устройство, наречено електролизатор, което използва възобновяема енергия за преобразуване на CO2 в полезни продукти като етанол и оцетна киселина.

Този метод задържа CO2 в затворен цикъл, като намалява присъствието му в атмосферата и го превръща в нещо полезно.

Водата е от съществено значение не само за живота, но и за производството на много продукти. Джунхонг Чен от Аргон ръководи усилията за създаване на кръгова синя икономика, фокусирана върху водата. Тази инициатива, наречена Great Lakes ReNEW, има за цел да разработи по-добри технологии за пречистване на отпадъчните води и извличане на ценни материали от тях. Екипът работи по мрежа от сензори за наблюдение на качеството на отпадъчните води в реално време, което ще помогне на пречиствателните станции да работят по-ефективно.

Изследователите също така мислят за бъдещето, за да гарантират, че техните решения са екологосъобразни. Те разработват пластмаси и катализатори, които няма да навредят на околната среда, ако се разрушат. Намират рентабилни начини за рециклиране на батерии и други електронни устройства, като използват машини като шредери, магнити и роботи за сортиране.

С тези усилия учените превръщат боклука в съкровище, намаляват въздействието ни върху планетата и правят ценните материали по-достъпни.

„С всеотдайна наука, образование и партньорство е само въпрос на време да постигнем визията си за по-устойчиво енергийно бъдеще“, казва Ургун Демирташ.