NSF新項(xiàng)目：將塑料垃圾變成 3D 打印房屋

2023年1月24日，南極熊獲悉，作為美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF) 的融合加速器計(jì)劃的一部分，16 個(gè)多學(xué)科團(tuán)隊(duì)將獲得 1150 萬美元的資金來推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。澳大利亞國(guó)家科學(xué)機(jī)構(gòu)聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO) 也做出貢獻(xiàn)并將資助當(dāng)?shù)匮芯咳藛T參與美國(guó)的兩個(gè)項(xiàng)目，其中一項(xiàng)項(xiàng)目就包括利用塑料廢料增材制造可持續(xù)家具家居。

這項(xiàng)促進(jìn)再生式房屋建造的項(xiàng)目名為“循環(huán)經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)——使用離網(wǎng)集裝箱式 3D 打印機(jī)和實(shí)踐學(xué)習(xí)促進(jìn)本土塑料廢物二次利用”。該項(xiàng)目聚集了學(xué)術(shù)界、教育工作者、非營(yíng)利組織等各個(gè)行業(yè)的專家，以開發(fā)可部署的凈零足跡制造系統(tǒng)，使外行用戶能夠設(shè)計(jì)和制造塑料廢物的商品，從而產(chǎn)生具有重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響的可持續(xù)基礎(chǔ)設(shè)施。

根據(jù)項(xiàng)目細(xì)節(jié)，該系統(tǒng)包括一個(gè)交互式設(shè)計(jì)工具和可持續(xù)性儀表板，以幫助用戶更好地量化將垃圾廢物重新轉(zhuǎn)化為3D打印商品原料所帶來的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。

可持續(xù)性提升

在re:3D的帶領(lǐng)下，美國(guó)宇航局約翰遜航天中心協(xié)會(huì)工程師無國(guó)界組織的分支機(jī)構(gòu)，該團(tuán)隊(duì)將利用該公司在直接從塑料廢料中進(jìn)行 3D 打印的專業(yè)知識(shí)。re:3D 以其大型、工業(yè)且價(jià)格實(shí)惠（不到 9000 美元）的 Gigabot 3D 打印機(jī)而聞名，它希望通過用垃圾制造產(chǎn)品來拯救地球。該公司的開源打印機(jī)可以研磨、干燥塑料廢料并將其送入系統(tǒng)。

此外，該合作項(xiàng)目還將與Austin Habitat for Humanity合作，以更好地了解其運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生的廢物、低收入房主的產(chǎn)品需求等變量。其他參與者包括德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校，它將提供工程設(shè)計(jì)和生命周期價(jià)值分析(LCA)方面的專業(yè)知識(shí)；西悉尼大學(xué)及其在可回收材料3D打印材料科學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)；以及伍倫貢大學(xué)(UOW) 在凈零結(jié)構(gòu)指導(dǎo)方面的專業(yè)知識(shí)。

多年來，UOW一直在推動(dòng)3D打印研究，推動(dòng)醫(yī)療保健、生物打印甚至沖浪領(lǐng)域的創(chuàng)新。這個(gè)新項(xiàng)目將發(fā)現(xiàn)UOW團(tuán)隊(duì)專注于用塑料廢物建造結(jié)構(gòu)。UOW研究員兼土木、采礦、環(huán)境和建筑工程學(xué)院結(jié)構(gòu)工程講師Aziz Ahmed 將領(lǐng)導(dǎo)該團(tuán)隊(duì)。

△Wollongong大學(xué) (UOW) 的 Aziz Ahmed 博士。圖片由Wollongong大學(xué)提供

談到這個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，Ahmed說：“想象一個(gè)這樣的世界，它支持使用當(dāng)?shù)厮芰蠌U物可持續(xù)制造帶家具的房屋，同時(shí)不僅將垃圾從垃圾填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)移，而且創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和培訓(xùn)代表性不足的人才。如果這個(gè)機(jī)會(huì)可以在一個(gè)模塊化的包中在全球范圍內(nèi)擴(kuò)展到農(nóng)村和城市地區(qū)會(huì)怎樣？”

應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)

塑料廢物污染是一個(gè)普遍的環(huán)境問題，其回收率僅占全球生產(chǎn)的所有塑料的 10%。此外，在全球產(chǎn)生的 70 億噸塑料垃圾中，大部分流失到環(huán)境中，或者有時(shí)被運(yùn)到數(shù)千英里之外的地方進(jìn)行焚燒或傾倒。

根據(jù) NSF 的說法，考慮循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)于生活和工作各個(gè)方面的材料可持續(xù)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，并且旨在通過在建筑環(huán)境、半導(dǎo)體、聚合物和紡織品等行業(yè)中的使用來掌握整個(gè)生命周期。

NSF 技術(shù)、創(chuàng)新和合作伙伴助理主任Erwin Gianchandani 說：“當(dāng)今材料的生產(chǎn)和使用對(duì)我們的星球和人類健康來說是不可持續(xù)的。相反，創(chuàng)造環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上可持續(xù)的材料和產(chǎn)品”對(duì)我們的未來至關(guān)重要。多層有影響力的解決方案，如 re:3D，將推進(jìn)材料和制造過程的循環(huán)設(shè)計(jì)，以減少污染和浪費(fèi)�！�

3D 打印建筑的核心是可持續(xù)性、更低的成本和更快的建造時(shí)間。像這樣的協(xié)作解決方案提供了協(xié)作的機(jī)會(huì)，并產(chǎn)生了超出單個(gè)實(shí)體范圍的影響。

該項(xiàng)目是 Convergence Accelerator 計(jì)劃“Track I”的一部分，專注于應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)的可持續(xù)材料。在接下來的九個(gè)月里，團(tuán)隊(duì)將確定新的團(tuán)隊(duì)成員和合作伙伴以支持解決方案的可持續(xù)性，并參與 Convergence Accelerator 的實(shí)踐創(chuàng)新課程，該課程旨在指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)將他們的初始想法轉(zhuǎn)化為原型。課程包括以人為本的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；團(tuán)隊(duì)科學(xué)；以使用為靈感的研究；早期原型設(shè)計(jì)；溝通、講故事和推銷。

在第一階段結(jié)束時(shí)，各小組將參與正式的第二階段提案和推介。然后，在超過24個(gè)月的時(shí)間里，選定的第 2 階段團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)開發(fā)解決方案，并且必須制定可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃。