Ssylka

Как машинное обучение может спасти планету от пластикового загрязнения?

Ежегодно в мире производится около 100 миллионов метрических тонн полиэтилена высокой плотности (HDPE). Для его производства требуется энергии более чем в 15 раз превышающей количество, необходимое для питания Нью-Йорка в течение года. Кроме колоссальных энергетических затрат, производство HDPE сопровождается накоплением огромного количества пластиковых отходов на свалках и в океанах.
Как машинное обучение может спасти планету от пластикового загрязнения?
Изображение носит иллюстративный характер

Исследователи-химики из Корнельского университета разработали модель машинного обучения, которая может изменить ситуацию. Их инновационный подход позволяет настраивать и улучшать материалы из HDPE, что потенциально приведет к уменьшению количества необходимого материала для различных применений и повышению качества переработанного HDPE до уровня нового материала.

Исследование под названием «Проектирование полимеров с использованием машинного обучения на основе распределения молекулярного веса» было опубликовано в Journal of the American Chemical Society. Работа стала результатом сотрудничества между Робертом ДиСтасио-младшим, доцентом химии и химической биологии, Джеффри Коутсом, профессором Тишского университета на кафедре химии и химической биологии, и Бреттом Форсом, профессором физической химии имени Фрэнка и Роберта Лафлина. Первым автором исследования выступила докторант Дженни Ху, а среди соавторов – постдокторант Захари Спэрроу, бывший постдокторант Брайан Эрнст и докторант Спенсер Маттес.

Переработка HDPE в настоящее время сталкивается с серьезными проблемами. Она обходится дороже, чем производство нового пластика. При механической переработке происходит разрушение полимерных цепей, что приводит к ухудшению свойств материала. С каждым циклом переработки качество HDPE снижается. У переработчиков есть всего около пяти центов на фунт для повышения ценности переработанного пластика. Текущее решение этой проблемы заключается в добавлении небольшого количества нового пластика к переработанному материалу.

Разработанная исследователями модель машинного обучения, названная PEPPr (PolyEthylene Property PRedictor), была обучена на библиотеке из более чем 150 образцов полиэтилена. Эти образцы были синтезированы и охарактеризованы в лабораториях Коутса и Форса. Модель фокусируется на понимании того, как распределение молекулярного веса влияет на свойства полимера.

PEPPr обладает двумя ключевыми возможностями. Во-первых, она может предсказывать свойства материала, такие как вязкость расплава, прочность и жесткость, если известно распределение молекулярного веса. Во-вторых, модель способна определить, какой образец полимера будет обладать конкретными целевыми свойствами.

«Наша модель машинного обучения может помочь производителям создавать полиэтилен с точно настроенными свойствами, используя меньше материала и энергии», – отмечает Роберт ДиСтасио. «Это не только экономически выгодно, но и значительно снижает воздействие на окружающую среду».

Джеффри Коутс добавляет: «Особенно перспективно применение PEPPr для улучшения качества переработанного пластика. Мы можем прогнозировать, какие добавки и в каком количестве необходимы, чтобы вторичный HDPE по своим характеристикам не уступал первичному».

В будущем исследователи планируют расширить спектр свойств, которые может предсказывать модель, добавить методы обработки в модель, распространить модель на другие классы полимеров и разработать аналогичные модели для других коммерческих полимеров. Такой подход может революционизировать индустрию производства и переработки пластика, сделав ее более устойчивой и экологически безопасной.


Новое на сайте

18246Мог ли древний яд стать решающим фактором в эволюции человека? 18245Тайна колодца Мурсы: раны и днк раскрыли судьбу павших солдат 18244Битва за миллиардный сэндвич без корочки 18243Почему ваши расширения для VS Code могут оказаться шпионским по? 18242Как подать заявку FAFSA на 2026-27 учебный год и получить финансовую помощь? 18241Мог ли взлом F5 раскрыть уязвимости нулевого дня в продукте BIG-IP? 18240CVS завершает поглощение активов обанкротившейся сети Rite Aid 18239Nvidia, BlackRock и Microsoft покупают основу для глобального ИИ за $40 миллиардов 18238Действительно ли только род Homo создавал орудия труда? 18236Процент с прибыли: как инвесторы создали новый источник финансирования для... 18235Почему синхронизируемые ключи доступа открывают двери для кибератак на предприятия? 18234Какова реальная цена суперсилы гриба из Super Mario? 18233Как люксовые бренды контролировали цены и почему за это поплатились? 18232Как диетическая кола растворила массу, вызванную лекарством для похудения