简单。可扩展。可持续的。我们的 2020 年足球比赛结果研究奖得主使得 在回收塑料废物方面取得了长足的进步。
毫不奇怪，塑料在加热时会熔化。做得恰到好处，熔化塑料 可以创建循环经济，确保塑料得到回收和再利用 被扔掉的。熔化塑料以改善浪费的大局的细节是 David Shonnard 目前的研究重点。
肖纳德是的教授化学工程，理查德和邦妮·罗宾斯材料可持续利用主席兼主任 足球比赛结果可持续未来研究所的教授。他领导 跨学科团队研究生物燃料和绿色化学，使用生命周期评估对于这两种产品和工业流程。肖纳德也是领导者技术前沿可持续性和复原力倡议。
考虑到全球塑料垃圾的规模，以及外卖容器、衣服、 药丸和我们使用塑料制成的其他物品不会在一夜之间消失——而是 仅仅看到自助餐厅的叉勺就很容易感到内疚或沮丧。但肖纳德 相反，看到了一个机会。
塑料有多种形状和尺寸，尤其是在分子水平上，这使得 它们很难轻松回收。随着热量和时间的推移，一种塑料可以 变成了另一个。在配备有加热钢管的反应器内 塑料蒸气，Shonnard 和他的团队已经能够控制熔化的塑料 使最终产品适合重复使用。
“过去 25 年来，Shonnard 教授在该领域产生了巨大影响 通过研究和教育领导力实现可持续工程。这个奖项是一个 适当赞扬他在生命周期分析领域的贡献， 可持续性和生物质作为燃料和化学品的可再生原料。”
问：您的研究内容是什么？
DS：技术实现了循环利用。目前，废塑料 成本，但如果我们可以将它们转换回其他可重复使用的东西，它们可能会有价值 形式。如果他们有价值，那么他们被抛弃的可能性就较小。
这对我来说是一个新的研究领域，但它建立在我们数十年的研究基础上 在生物燃料中。我们采用与将木质材料转化为相同的工艺 生物燃料，我们现在将它们应用于塑料。这是一个支点而不是一个完整的 新的努力。化学工业对于解决塑料废物的积极性很高 问题，他们对我们正在使用的化学回收技术感兴趣 发展中。我预计五年内会看到大规模的商业版本 我们还与创新和商业化办公室合作开发 我们自己的技术。
问：该流程如何运作？您面临哪些挑战？
DS：想象一下如果您不小心将酸奶容器留在热炉上 - 不要尝试 这个在家里！ —但是如果炉子开得很高并且你离开了房间，那么当你 回来后，可能根本就没有任何容器了。那是因为塑料会蒸发 在炎热、不受控制的环境中。
我们的流程是在高度受控的环境中进行的。废塑料介绍 进入反应器在没有空气的情况下快速加热，这个过程称为热解，其中 我们可以控制温度以及塑料在其中停留的时间。反应堆 非常简单：一根钢管，将热量施加到外部，并带有两个控制装置 我们可以调节旋钮——温度和停留时间。工业中的许多化学过程 就这么简单。许多运动部件可能会发生故障，因此越简单越好。 如果你从一个大的塑料分子开始，热量和时间会把它分解。在一个 长时间高温，大分子会变成许多小而轻的分子； 在较低的温度下，我们可以生产较高分子量的产品。我们量身定制条件 反应器来制造我们想要的材料。
作为化学工程师，我们习惯于对流程进行这些调整。 这是应用于新材料的简单、传统的方法。
“Shonnard 博士是国内外公认的可持续发展领域的领导者 工程和先进的生物燃料和生物产品研究......此外，他还催化了 来自许多不同部门的研究人员进行了大量的跨学科研究 在足球比赛结果与许多国际学者合作。”
问：你从哪里得到这个想法的？
DS：多年来我一直与墨西哥的一位教授合作在梅里达，我们同意让他的一名学生来足球比赛结果学习 在我的实验室。学生乌利塞斯·格拉西达·阿尔瓦雷斯 (Ulises Gracida Alvarez) 在墨西哥的支持下前来， 我需要为他提供实验室空间，我们决定合作一个项目。 我一直在阅读有关环境中的塑料问题的文章，所以我们讨论了 通过热解转化塑料。他现在在担任博士后，继续他的研究。他和我一起发展了这些概念；事实上，他是 发明公开的共同发明人。现在我有了一批新的研究生 正在进行废塑料转化方面的研究。
问：生命周期评估 (LCA) 方法似乎是一个重要方面。你可以吗 解释更多吗？
DS：我们采用 LCA 整体方法，这是一种确定技术的方法 从“摇篮到坟墓”的环境足迹。在废塑料循环经济中， 由于闭环回收，LCA 是“从摇篮到摇篮”进行的。我们 采取系统的观点并审视背景，以使流程更好地执行。这个 确实影响了我们对热解项目的看法。它确实让你思考 作为系统一部分的流程以及产品的下游用途。我们坐在 价值链的中间，我们必须考虑我们的上游供应商 可以提供废塑料和下游客户的需求 - 同时 思考该过程如何适应低环境影响。我们需要来 尽可能采用最简单的解决方案，使其经济、降低排放、更多 高效节能。这是可持续性的有效定义。
我们也从多个层面研究废塑料转化。我们从小处开始 规模化找出具体的热解条件并慢慢扩大规模。与微热解 我们可以详细研究正在发生的化学反应。在更大的尺度上， 每小时转化 1 公斤废塑料，我们尝试重复结果 我们在小范围内进行观察。这样做使该技术更接近现实世界 应用程序。
问：谁从您的工作中受益？
DS：多年来与公司合作开展生物燃料 LCA，给公司带来的好处 他们了解研发与环境影响之间的联系 他们无法以内部评估的方式进行评估。我的团队拥有的知识可以做出贡献 直接影响我们一些合作伙伴公司的使命。这不仅仅是关于制作 当前现实中的金钱——公司关心气候和其他影响 也是。我们的思考方式比以前更加系统和全面。它有帮助 其中一些公司有效地改进了他们的工艺技术和接口 与监管机构。
问：那么是什么激励着你？
DS：作为化学工程师，传统上我们不会参与环境问题 尽可能频繁地访问领域。我们经常从技术角度进行调查。 我一直在问，如何才能融入这里的健康环境？考虑到 化学工程如何促进可持续发展激励着我。并与学生一起工作 非常激励——他们进来，他们是实验室技能的新手，他们与 写作，然后他们成长。他们的成熟过程和职业生涯的成功 很满意。一切都与学生有关。是的，这项技术很酷，但是 没有学生，它就没有什么意义。
“Shonnard 博士对可持续工程的研究和教育贡献 为该领域和社会带来了重要进步。他的研究不仅 具有影响力，但他的教育和研究生指导已经影响了数百人 毕业生以及他们在整个职业生涯中对可持续发展的了解。”
足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学，成立于 1885 年，位于霍顿，拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列，提供超过 185 个本科和毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里，提供全年户外探险的机会。
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