Зачем химику вообще создавать опасный материал? Этот вопрос побудил Джона Уорнера в его крестовом походе изменить область химии. В течение четырех десятилетий Warner изобретает молекулы, собирает сотни патентов и выступает за разработку химических веществ и продуктов, которые не наносят вреда здоровью людей и окружающей среде.

Тем не менее, старший вице-президент Zymergen и научный сотрудник по-прежнему плывет вверх по течению в своей проповеди нетоксичного кругового дизайна продукта, который имитирует образцы и принципы, встречающиеся в природе. Как зеленая химия, которую он помог популяризировать, может получить более широкое распространение и утвердиться в круговороте материалов и продуктов?

Уорнер, также являющийся президентом Института зеленой химии Уорнера Бэбкока, соучредителем которого он является, недавно поделился концепцией «метаболизма материалов», чтобы понять, как использовать и повторно использовать норму для промышленности. На мероприятии GreenBiz Circularity 22 во вторник в Атланте он предложил следующие советы по продвижению зеленой химии в экономике замкнутого цикла. 

Ищите ответы в природе

«Мы хотим, чтобы наши продукты были в состоянии использования и повторного использования; это высшая форма устойчивости, которой мы хотим достичь», — сказал Уорнер. «Иногда, когда мы думаем о людях в естественном мире, мы пытаемся вырваться из него. Мы, люди, являемся частью мира природы».

«Но у нас также должны быть технологии, которые создают материалы и продукты, которые действительно находятся в гармонии и совместимы с природой», — добавил он. «Это не то и не другое. На самом деле и то, и другое».

Уорнер нарисовал схему, как замкнутые потоки продуктов пересекаются с циклическими процессами в природе. (На приведенном ниже графике человеческие потоки продуктов движутся по часовой стрелке, а потоки природных ресурсов вращаются против часовой стрелки.) Устойчивость возникает в точке, где использование и повторное использование пересекаются со стабильными экосистемами.

Примите использование и повторное использование

Модели использования и повторного использования широко распространены в природе. Например, краб-отшельник находит пустую раковину, которую он в конечном итоге перерастает и освобождает, чтобы найти большую раковину, и это стоит учитывать, когда люди хотят производить товары длительного пользования, от автомобилей до горок для детских площадок и стаканов для напитков, объяснил Уорнер.

«Когда мы делаем эту систему использования и повторного использования, важно понимать, что мы просим, ​​чтобы материалы сохраняли свой состав, эту химию и сохраняли свою форму», поэтому необходимо поддерживать как молекулярную ясность, так и структуру. , он сказал. 

Признать роль вторичной переработки

Однако такая молекулярная структура не может существовать вечно. Энтропия входит в картину, и все ломается. Механический цикл переработки следует за циклом использования и повторного использования. Например, птица находит веточку и строит гнездо, бобр делает из дерева плотину. Человек регранулирует отходы пластика, чтобы сделать что-то новое. Меняется форма, но химический состав остается прежним.

Но и этот этап не вечен. Полимерные цепи и волокна разрушаются. Дерево и пластик трескаются и ломаются.

Включить «метаболизм материалов»

Войдите в следующий цикл, «к тому, что я считаю самой прекрасной возможностью для нас, к тому, что я называю метаболизмом материалов, где мы берем материалы и компоненты и переходим к молекулам и ингредиентам и обратно, не к химической переработке, а к молекулярной переработке и синтез, сказал Уорнер. «И здесь у природы есть такая возможность научить нас, 3.8 миллиарда лет эволюции».

В этот момент меняется как форма, так и химический состав.

Примите регенерацию

В результате деградации некоторые молекулы расщепляются и возвращаются в природу, где позже могут быть снова извлечены, образуя новые ингредиенты в цикле регенерации.

Через регенерацию «мы теперь взаимодействуем с миром природы и природными ресурсами», — сказал Уорнер, приводя естественные примеры, включая работу навозных жуков, пчел, опыляющих цветы, и львов, поедающих добычу. Однако, что касается продуктов, очень немногие, за исключением упаковки и текстиля, на данный момент действительно регенеративны.

Практикуйте смирение

Я провел немало времени, наморщив брови, обдумывая сложную диаграмму Уорнера. На это стоит посмотреть, а затем еще раз, особенно на красную стрелку, указывающую на непредвиденные последствия самых продуманных планов людей. Стрелка обозначает «утечку», показывая, что петли искусственных материалов не полностью закрыты.

«Одна из вещей, которую мы должны понять, это то, что мы проявляем смирение, когда смотрим на системы», — сказал он. «Не то, что мы наносим на карту, может нас испортить. Это то, что мы упускаем из виду», — сказал он. «Во время переработки происходит утечка, и происходит то, что утечка создает пористость, и на этом пересечении мы немного теряем устойчивость», и то же самое верно и для других циклов.

Другими словами, разливы нефти, пластиковые отходы на пляжах и выбросы углекислого газа не являются преднамеренными. 

«Что нам делать с утечкой, это такой же вопрос, может быть, даже более важный. Таким образом, у нас есть человеческое поведение, когда мы должны проектировать наши продукты, чтобы способствовать принятию изменений в поведении, но у нас также должны быть технологии, которые создают материалы и продукты, которые на самом деле находятся в гармонии, компактны и совместимы с природой. Это не то и не другое. На самом деле и то, и другое».

Поддержка сотрудничества

Warner также выступает за совместную работу в разных дисциплинах и секторах: «Не только коммерческие люди, не только разработчики или производственные люди, которые исследуют людей, не только люди, занимающиеся переработкой, но как сообщество, мы должны смотреть на все эти подходят и начинают чаще разговаривать друг с другом».

Предостережение Уорнера основано на его собственном счастливом пути в искусстве и науке, а также на карьере в бизнесе и государственном секторе.

В начале 1980-х он учился на музыкальном факультете в Бостоне и играл в группе The Elements. Однажды, посещая базовый курс химии, он вместе с другом отправился в исследовательскую лабораторию Массачусетского университета. Этот момент стал катализатором нового жизненного пути Уорнер. Он понял, что художники и ученые создают вещи, и увлекся созданием новых молекул.

Вскоре Уорнер-подросток опубликовал пять исследовательских работ по химии и выступил в Американском химическом обществе. После того как он получил докторскую степень по химии в Принстонском университете, Polaroid нанял его. Находясь там, встреча в Агентстве по охране окружающей среды США по стечению обстоятельств привела его к Полу Анастасу, знакомому детства. Их разговоры о токсической химии в конце концов привели к написанию в 1988 году в соавторстве основополагающей книги «Зеленая химия: теория и практика», в которой 12 принципов зеленой химии.

Переосмыслить образование

Уорнер спровоцировал создание первый в мире доктор философии. программа по зеленой химии, в Массачусетском университете, и он сказал, что его выпускники пользуются большим спросом у корпораций. Тем не менее курсы по токсикологии, экологическим принципам, законодательству и политике остаются редкостью в химическом образовании. 

«Если вы загуглите каждую программу по химии на планете, каждую программу по материаловедению на планете, вы обнаружите, что ни один университет не требует, чтобы химик или материалист изучал что-то сверх того, о чем мы говорим сегодня», — сказал он. «Поэтому мы просим изобретать решения (от) людей, у которых нет навыков. Итак, давайте продолжим. Давайте сотрудничать не только с промышленностью и другими вещами, но давайте пойдем в университеты и предложим, может быть, вы захотите изменить свою учебную программу. И в этом вся суть зеленой химии».