10 smarta sätt Avfall och förorening kan hjälpa världen

Trots mänsklighetens framsteg inom många områden är vi fortfarande en otroligt slösig massa. Vi har deponier över hela världen, och vi är på väg i en riktning som får vår jord att se ut som den som avbildas i WALL-E. För att hjälpa miljön måste vi återanvända material på ett sätt som inte bara tar bort avfall och föroreningar från miljön utan förbättrar verkligen världen.

10 Corncobs

Det är helt enkelt inte så mycket någon kan göra med torkade majsar som inte har kärnor. De är förmodligen en av de mest värdelösa soporna. Även djur kommer inte att äta dem. Detta slog 11-åriga Lalita Prasida Sripada Srisai i Indien som ett fruktansvärt avfall.

Det var då hon bestämde sig för att utföra ett experiment med de upptorkade cobsna. Srisai fick en skål med smutsigt vatten och tappade några torra skott i den. När hon kom tillbaka fann hon att vattnet var renare. Därifrån utvecklade hon ett filtreringssystem med fem flaskor. Vatten sipprar genom flaskorna, som har corncobs i olika tillstånd, såsom hela skinkor, granulärt pulver och svarta corncobs.

Srisai tror att hennes system kommer att ta bort 70 till 80 procent av föroreningarna. Därifrån behöver vattnet bara kokas eller ha en jodtablett tillsatt. Srisai säger att om bönder skulle anta sitt system skulle de kunna spara pengar genom att använda något de normalt skulle kasta bort.

För hennes innovativa idé vann Srisai 2014 Science Fair i 2014 vid 14 års ålder.

9 Träavfall

Träavfall är ett annat material som inte har många användningsområden. Metallavfall kan smälta ner och återställas, men avvisade träflis kommer inte med dessa alternativ. Därefter utvecklade forskare en process som kallas snabb pyrolyse som värmer träavfallet utan syre och förvandlas till rå biobränsle och gas.

Precis som fossila bränslen kan detta biobränsle användas i transport, kemikalier och tillverkning av plast. Detta bränsle skulle också vara renare och billigare att göra än traditionella fossila bränslen, även om utvecklarna inte planerar att konkurrera på samma nivå. I stället utnyttjar de helt enkelt avfall. Om de lyckas planerar de att expandera sitt projekt till ett fullskaligt raffinaderi.

8 öl avloppsvatten

Öl är en av de mest populära dryckerna i världen, med cirka 1,96 miljarder hektoliter bryggd i 2014. Det är över 415 miljarder pints.

I bryggprocessen finns mycket avloppsvatten, vilket inkluderar ämnen som slösad öl samt spenderad korn och jäst. För att dra nytta av detta vattenavfall har Nutrinsic Corporation utvecklat en process som förändrar vattnets tillstånd för att främja tillväxten av mikroorganismer som producerar protein.

Därefter skördas proteinet, koncentreras, steriliseras och torkas. Den återstående produkten kan användas som mat för fiskar och en biprodukt i annan djurfoder. Processen gör också vattnet rent, så det kan återanvändas i bryggeriet.

Nutrinsic har två växter, en i Kina och en annan på MillersCoors Trenton Brewery i Trenton, Ohio. Deras process minskar vattenanvändningen, skapar en annan inkomstkälla och hjälper till med världens livsmedelsproduktion.

Med plats på ett premie på jorden är det meningsfullt att hitta ett annat sätt att foder boskap utan att använda mark som behövs för mänsklig matproduktion. Nutrinsic process skulle skapa mat för djur utan att ta upp mycket mark, och det drar nytta av något som skulle vara bortkastat annars.

7 cigarettfilter

Det beräknas att 15 miljarder cigaretter säljs varje dag över hela världen. Detta leder till trillioner av äckliga, använda cigarettskott som krossar marken, vattendrag och deponier. Oavsett var cigarettstöt hamnar, är de fortfarande fulla av kemikalier och tjära som kan förorena marken och vattenvägarna.

Lyckligtvis har forskare från Seoul National University i Sydkorea upptäckt att cigarettstöt kan återvinnas för användning i batterier. När skotten sätts genom en termokemisk sönderdelningsprocess som kallas pyrolys kan cellulosaacetatfibrerna i cigarettfiltret göras till ett kolbaserat material som används i superkapacitorer.

Superkapacitorer är innovativa batterier som håller längre, laddas snabbare och håller mer energi än vanliga batterier. De används alltmer inom ett antal olika områden där batterier är vanliga, som kommunikations-, transport- och energisektorerna.

Under sina tester sa forskarna att deras superkapacitorer gjorda av cigarettstöt är bättre än superkapacitorer gjorda av grafen, kolnanorör och kol.

6 plastflaskor

Förmodligen är den mest slöseriösa saken som människor i väst spenderar sina pengar på, flaskvatten. Över hela världen säljs 50 miljarder flaskor varje år, med 30 miljarder som säljs i USA ensam. Det inkluderar inte ens antalet plastflaskor som används för att hålla andra drycker.

Dessa plastflaskor är gjorda av polyetylentereftalat (PET). Istället för biologisk nedbrytning går de igenom en process som kallas photodegradation. Detta innebär att de bryter ner i mindre fragment som absorberar toxiner och sedan förorenar marken och vattenvägarna, vilket gör djuren sjuk.

Däremot upptäckte forskare vid University College Dublin ett sätt att förvandla billig PET-plast till en högkvalitativ, värdefull plast, kallad polyhydroxyalkanoat (PHA). Denna nya plast skapas genom att smälta flaskorna ned med pyrolys, vilket bryter PET-plasten ner i tereftalsyra (TA) och lite olja och gas. Då ringde en stam av bakterier pseudomonas kan växa och trivas på TA och konvertera det till PHA.

PHA används i medicinska förnödenheter som stenter, vilka är små nätrör som håller kärl öppna. PHA används också i vävnadsteknik.

5 däck

Däck från bilar är ett komplicerat problem för bortskaffande av avfall. Eftersom de är gjorda av gummi, tar de 50 till 80 år att sönderfalla. I årtionden har däck använts i deponier som potentiella brandfaror och hamnar för gnagare, insekter och ormar. Det här är inte heller ett litet problem. Det uppskattas att 1,2 miljarder däck slängs varje år.

Veena Sahajwalla från University of New South Wales har utvecklat en innovativ plan för att bli av med de gamla däcken när du städar upp en annan industri. Hon använder däck och viss plast för att ersätta koks när man gör stål. Producerad från kol används koks som värmekälla vid smide stål. Men koks är dålig för miljön.

Sahajwalla process har två fördelar framför koksbränsle: Det tar bort orenheter och det sätter mer järn tillbaka i stålet. Som ett resultat behövs cirka 10-15 procent mindre bränsle för att tillverka stål.

Hennes process har också en dubbel effekt på miljön: Det återvinar däck och minskar koldioxidutsläppen i stålindustrin. I vissa fall kan ståltillverkningskostnaderna minskas med mer än 10 procent med denna metod, även om det beror på kvaliteten på de material som används.

Sedan starten på projektet har Sahajwalla återvunnit över två miljoner däck.

4 plastpåsar

Plastkorgar är en stor svamp i det moderna samhället. Det uppskattas att mellan 500 miljarder och en triljon påsar används varje år. På platser som Storbritannien har plastpåseanvändningen ökat varje år, främst för att de är så mycket billigare än andra väskor.

Problemet är att de flesta plastpåsar kastas ut efter en gång. I Storbritannien återvinns till exempel endast cirka 6 procent av plastpåsar, vilket leder till miljoner ton plastpåse i deponier. Påsarna som inte gör det till deponier blir risker för vilda djur. De tar också lång tid att bryta ned, med några uppskattningar som tyder på att det tar minst 500 år. Det är också möjligt att de aldrig kan sönderfalla.

Vetenskapsmän vid University of Adelaide i Australien har dock utarbetat en oerhört komplicerad process som förvandlar plast till kolnanorörsmembran. En nanometer är ungefär en tio tusen av tjockleken på ett mänskligt hår.

Dessa mikroskopiska nanorör kan användas inom en rad olika områden, inklusive energi, hälso- och sjukvård och elektronik.

3 luftföroreningar

Enligt Världshälsoorganisationen var en av åtta dödsfall 2012 kopplad till luftföroreningar. Faktum är att luftföroreningar anses vara "enskilt största miljöhälsorisk" eftersom det kan leda till hjärtsjukdomar, lungcancer, stroke och kronisk obstruktiv lungsjukdom.

För att avlägsna någon förorening från luften, utvecklade Anirudh Sharma från MIT Kaala-skrivaren som tar sotpartiklarna som finns i de flesta luftföroreningar och gör den till pulveriserad bläck. Pulvret blandas sedan med gnidningsalkohol och olja. Med hjälp av vodka och en droppe olja för hans test kunde Sharma skriva ut med 96 punkter per tum. Han tror att en timme med en dieselmotor eller 10 minuter med en skorsten skulle skapa tillräckligt med sot för att fylla en traditionell bläckpatron.

Sharmas skrivare hjälper inte bara att rengöra luften, det kan också minska den höga kostnaden för skrivarbläck.

2 Vattenförorening

Av många anledningar är rent vatten en absolut nödvändighet för jordens ekosystem. Självklart behöver vi det för dricksvatten, men det påverkar också den luft som vi andas. Cirka 70 procent av jordens syre kommer från marina växter. Detta gör att vattnet är en brådskande uppgift som måste åtgärdas omedelbart.

En fascinerande idé från forskare vid University of Bristol kommer att städa upp vattnet och förvandla föroreningar till energi. Deras robot, kallad Row-Bot, simmar runt letar efter förorenade mikrober och omvandlar sedan dessa mikrober till energi i sin mikrobiella bränslecell.

I testen skulle Row-Bot samla in tillräckligt mycket energi för att driva sig själv. Men forskarna fann att roboten samlat in mer kraft än vad som behövdes, vilket innebär att överskottet kan användas för andra energibehov.

1 koldioxid

Den främsta orsaken till klimatförändringen är utsläpp av koldioxid (CO₂) i atmosfären. Men forskarna vid Carbon Engineering i Calgary, Alberta, tror att de har utvecklat ett sätt att dra CO₂ från luften och omvandla den till bränsle.

Deras metod använder en stor vägg av fläktar för att dra luft genom en vätska som absorberar CO₂. När de samlats in, kommer CO₂ vänder sig till salt, som kan lagras under jord eller användas för att göra ett syntetiskt bränsle med låg kolhalt.

I fullskalig design av sin fabrik tror ingenjörerna att de kan dra utsläpp från 300 000 bilar och generera 100 000 fat bränsle varje år. Deras pilotprojekt, som de hoppas kunna lansera 2017 eller 2018, borde kunna producera tillräckligt med syntetiskt bränsle för att fylla 10 000 fat.