پلاستیک قابلتجزیه و آینده دنیای پلاستیکی ما
دنیای ما پر از پلاستیک است. پلاستیک مزیتهای زیادی نسبت به بقیه چیزها مثل فلز، چوب، پارچه و کاغذ دارد. پلاستیک پوسیده نمیشود، تولید آن بسیار ارزان درمیآید، برخلاف فلزات، شکل دادن آسان است، انعطافپذیر و مقاوم است. همه این مشخصات پلاستیک را به یک اختراع یا کشف بسیار مهم و عالی تبدیل کرده است.
دنیای ما پر از پلاستیک است. پلاستیک مزیتهای زیادی نسبت به بقیه چیزها مثل فلز، چوب، پارچه و کاغذ دارد. پلاستیک پوسیده نمیشود، تولید آن بسیار ارزان درمیآید، برخلاف فلزات، شکل دادن آسان است، انعطافپذیر و مقاوم است. همه این مشخصات پلاستیک را به یک اختراع یا کشف بسیار مهم و عالی تبدیل کرده است.
کشف یا اختراع پلاستیک ایجاد بخش مهمی از دنیای صنعتی و مدرن ما را امکانپذیر کرده است. میزان دسترسی به بسیاری از کالاها به لطف قیمت ارزان پلاستیک بسیار افزایشیافته، سطح بهداشت بالاتر رفته است و خیلی چیزهای دیگری که بدون پلاستیک یا بسیار گران درمیآمدند و یا امکان تولید انبوه آنها ایجاد نمیشد.
اما پلاستیک دارد زمین ما را میکشد. پس باید به دنبال جایگزین دیگری باشیم که بیشتر با زمین سر دوستی دارد.
مزایایی که به تهدید بدل شدهاند
همین مزایای پلاستیک که آن را برای استفاده ما مناسب میکند، آن را به تهدیدی برای زمین تبدیل کردهاند. پلاستیک ردپای کربن بسیار زیادی است.
اگر از دیاکسید کربنی و گازهای گلخانهای دیگری که هنگام استخراج مواد نفتی و تولید پلیاتیلن در پتروشیمیها بگذریم، به دلیل همین عدماستهلاک و پوسیده نشدن پلاستیک، این ماده سالهای سال در طبیعت بدون تغییر میماند و از بین نمیرود.
بشر تا سال 2015، 7.8 میلیارد تن پلاستیک تولید کرده است که درصد بسیار کمی از این پلاستیک بازیافت و به چرخه مصرف بازگردانده شده است. ما در این مقاله از آمار سال 2015 استفاده میکنیم. زیرا بهترین آمار موجود در این باره است.
میزان تولید پلاستیک در جهان در سال ۲۰۱۵، 381 میلیون تن در سال بود. این عدد مشخصا امروزه از این هم بیشتر شده است. در نمودار زیر میتوانید نرخ تولید پلاستیک را از سال 1950 تا سال 2015 ببینید.
بخش مهمی از این پلاستیک در بخش بستهبندی استفاده میشود. در سال 2015، 146 میلیون تن پلاستیک فقط برای بستهبندی صرف شده است. در نمودار زیر سهم بخشهای مختلف صنعت در تولید پلاستیک را میبینید.
بخش زیادی از این پلاستیک تولیدی به زباله تبدیل میشود. مثلا در همین سال 2015، 141 میلیون تن از پلاستیک تولیدی برای بستهبندی، به زباله تبدیلشده است.
در نمودار زیر سهم بخشهای مختلف صنعت را در تولید زباله پلاستیکی میبینید.
اگر به این دو نمودار بالا دقت کنید، متوجه میشوید که همه پلاستیک تولیدی به زباله تبدیل نمیشود. این اختلاف به چند دلیل رخ میدهد. دلیل اول این است که در برخی از کشورها مثل چین یا آمریکا که سیستمهای بهتری برای بازیافت پلاستیک وجود دارد، این پلاستیک بازیافت میشود.
در ضمن چون هر بخشی از صنعت نوع خاصی از پلاستیک استفاده میشود، میزان بازیافتپذیری هرکدام از این انواع پلاستیک با همدیگر فرق دارد. به همین دلیل هم در بخشهای خاصی میزان بیشتری از پلاستیک نسبت به دیگر بخشها بازیافت میشود.
پلیاتیلن ماده اصلی پلاستیک
بخش بسیار زیادی از پلاستیک مورداستفاده در دنیا از مشتقات پلیاتیلن (Polyethylene) است. به همین دلیل هم محصول اصلی بیشتر واحدهای پتروشیمیها چه در ایران و چه در دیگر نقاط دنیا همین پلیاتیلن است.
پلیاتیلن از پلیمر کردن گاز اتیلن (Ethylene) بهدست میآید. گاز اتیلن هم پس از جداسازی یا تولید در پالایشگاهها، با خط لوله مثل خط لوله اتیلن غرب در ایران که خوراک اتیلن پتروشیمیهای غرب و شمال غرب ایران را تامین میکند، به واحد پتروشیمی ارسالشده و در آنجا تبدیل به پلیاتیلن میشود.
در این واحدها، پلیاتیلن تولیدی بهصورت گرانول پلیاتیلن به شکل سنگریزه، تولید میشود. این پلیاتیلن هم در نهایت در واحدهای تولید پلاستیک، با اضافه کردن مواد لازم، تبدیل به محصول مطلوب میگردد.
تقسیمبندی انواع پلاستیک
مشکل پلاستیک و عدم از بین رفتن آن در طبیعت مسئلهای نیست که امروز کشفشده باشد. از همان روزهای اول اختراع یا کشف پلاستیک، این مسئله تقریبا روشن بود که این محصول در طبیعت تجزیه نمیشود.
به همین دلیل از همان روزهای اول لااقل دانشمندانی که در این حوزه فعال بودند، به فکر بازیافت پلاستیک افتادند. از آنجایی هم که نمیتوان هر پلاستیکی را با پلاستیک دیگر مخلوط کرد، پس باید راهی برای تفکیک انواع پلاستیک برای اجرای بهینه عملیات بازیافت ایجاد میشد.
ازاینروی قواعدی برای شرکتهای تولید پلاستیک گذاشته شد که کد مختص نوع پلاستیک تولیدی خود را روی محصولات خود بزنند تا فرآیند بازیافت سادهتر شود.
فهم تفاوت بین پلاستیکهای گوناگون میتواند به خریداران کمک کند که تصمیمهای آگاهانهتری در مورد سلامتی خود و محیطزیست خود بگیرند.
همچنین دانستن این کدها و نشانههای اختصاری به خریداران کمک میکند که درصورتیکه امکان بازیافت سیستماتیک وجود داشته باشد، بتوانند بهدرستی پلاستیکهای گوناگون را از هم تفکیک کنند.
ما در ادامه به این کدهای تقسیمبندی و بازیافتی و کالاهایی که با آن ساخته میشوند میپردازیم. این کدها، کد SPI یا کد جامعه صنعت پلاستیک (Society of the Plastics Industry) یا شماره شناسایی رزین (resin identification number) هم نامیده میشوند.
1- PET یا PETE
پِت تا پلیاتیلن ترفتالات (Polyethylene Terephthalate) یکی از پرکاربردترین و بهینهترین پلاستیکها برای بازیافت است. تخمینها نشان میدهد که در سال 2016 حدود 56 میلیون تن پلیاتیلن ترفتالات تولیدشده است.
بیشترین کاربرد پِت برای تولید بطریهای نوشیدنی مثل نوشابهها و آبمعدنی است. معمولا از بطریهای بازیافتی پلیاتیلن ترفتالات برای تولید نخها یا فیبرهای پلاستیکی استفاده میشود که به آنها پلیاستر (Polyester) میگویند.
پلیاتیلن ترفتالات در تولید بطریهای نوشابه، نوشیدنیهای گازدار و دوغ، بطریهای آب، ظروف سس، ظروف پزشکی، ظرفهای مواد خوراکی مثل شکلات صبحانه و مربا، شانه، بستههای مواد خشک مثل لوبیا، طناب، فرش، لباس، کیسهخواب، قطعات خودرو، پارچه و جلیقههای نجات به کار میرود.
2- HDPE
پلیاتیلن چگالی بالا (High-Density Polyethylene) مشتق دیگری از پلیاتیلن است که به دلیل همین چگالی بالا، در ساخت وسایلی استفاده میشود که قرار است استحکام بیشتری داشته باشند.
گالنهای پلاستیکی، صندلیها و چهارپایههای پلاستیکی، ظروف شیر، کیسه پلاستیکی، کیسهزباله، ظروف شامپو و شویندههای دیگر مثل مایع دستشویی و ظرفشویی و سفیدکننده، اسباببازیها، تورهای پلاستیکی ضخیم از جمله مثالهای معمول پلیاتیلن چگالی بالا است.
3- PVC
پیویسی یا پلیوینیل کلراید (Polyvinyl Chloride) نوع دیگری از پلاستیک است که همانطور که احتمالا شنیدهاید در تولید لولههای فاضلاب خانگی به کار میرود.
پیویسی در تولید محصولات دیگری از جمله لولههای آب، کیسههای پلاستیکی، پلاستیک محافظ و پوشش مواد غذایی (سلفون)، کفش و دمپایی، چارچوب پنجره، کاشی، ناودان پلاستیکی، کانال هوا در سیستمهای تهویه و پارکت کف به کار میرود.
۴- LDPE
LDPE یا پلیاتیلن چگالی کم (Low-Density Polyethylene) نیز از دیگر مشتقات پرکاربرد پلیاتیلن است.
این نوع پلاستیک هم میتواند برای تولید کیسه پلاستیکی، کیسههای ساندویچ، سلفون، بطریهای قابل فشرده شدن مثل بطریهای سس و دیگر ظروف انعطافپذیر، سطل آشغال و چوب مصنوعی استفاده شود.
۵- PP
پلیپروپیلن (Polypropylene) نوع دیگری از پلاستیک است که از پلیمر کردن گاز پروپن (Propene) یا پروپیلن (Propylene) تولید میشود. این گاز هم مثل گاز اتیلن از محصولات نفتی و در پالایشگاه بهدست میآید.
پلیپروپیلن در تولید پوشک پلاستیکی، لوازم آشپزخانه، ظروف ماست، ظروف داروها، لیوان پلاستیکی، درب بطریها و ظروف، ظروف غذایی بیرونبر، لیوانها و بشقابهای یکبارمصرف به کار میرود.
نکته مهم اینجاست که پلیپروپیلن قابل بازیافت نیست. این شاید مهمترین دلیلی است که باید استفاده از هرگونه ظرفها و لیوانهای یکبارمصرف را متوقف کنیم.
۶- PS
پلیاستایرن (Polystyrene) یا استیروفوم (Styrofoam) نوع پرمصرف دیگری از پلاستیک است که از یکی از مشتقات بنزن با نام استایرن (Styrene) تولید میشود.
پلیاستایرن در تولید لیوانهای یکبارمصرف قهوه، جعبههای پلاستیکی غذا، قاشق و چنگال یکبارمصرف، فوم بستهبندی و عایقبندیها استفاده میشود. پلیاستایرن نیز قابل بازیافت نیست.
۷- دیگر پلاستیکها
غیرازاین شش نوع پلاستیکی که گفتیم، پلاستیکهای دیگری نیز وجود دارند که البته بهاندازه این موارد قبل کاربرد ندارند.
از جمله این پلاستیکها میتوان به آکریلیک، نایلون، ABS و فایبرگلاس اشاره کرد. این پلاستیکها برای ساخت وسایل گوناگون مثل سیدی و دیویدی، بطری شیر نوزاد، بطریهای بزرگ آب، ظروف پزشکی، شیشه عینک و نیمکت استفاده میشود.
این پلاستیکها نیز معمولا قابل بازیافت نیستند ولی ممکن است انواع خاصی قابل بازیافت باشند.
چه مقدار پلاستیک در دنیا بازیافت میشود؟
یکی از آمارهای قابلاطمینانی که در حال حاضر در مورد پلاستیک وجود دارد در سال 2015 جمعآوریشده است.
طبق این آمار تنها حدود ۳۰ درصد یا 2.5 میلیارد تن از کل پلاستیکهای تولیدی در جهان از سال 1950 تا 2015، «دوباره» استفادهشدهاند.
55 درصد از کل این پلاستیکها یا 4.6 میلیارد تن مستقیم در خاک دفن شدهاند. 8 درصد یا 700 میلیون تن سوزانده شده است. ۶ درصد یا 500 میلیون تن هم بازیافت شدهاند که 100 میلیون تن از پلاستیکهای بازیافتی هنوز هم استفاده میشوند. 100 میلیون تن سوزانده شدهاند و 300 میلیون تن هم دفن شدند.
مدیریت غلط در دفع پلاستیک
مسئله اینجاست که همه این پلاستیکها چه آنهایی که قرار بود سوزانده شوند و چه آنهایی که قرار بود در زمین دفن شوند، سرنوشت یکسانی نداشتند.
چون عملیات دفن پلاستیک در همه جای دنیا با دقت انجامنشده، در نهایت باعث شده است که بخشی از این پلاستیکها به طرق مختلفی مثل رودخانهها، آبهای جاری، جزر و مد و باد وارد اقیانوس شوند.
معمولا در کشورهای ثروتمند مثل آمریکای شمالی، کشورهای اروپایی، استرالیا، نیوزلند، کره جنوبی و ژاپن فرآیند دفن و سوزاندن پلاستیک بهدقت انجام میگیرد و مثلا زبالههای پلاستیکی در محلهای بسته و امن دفن میشوند. در نتیجه این زبالهها وارد اقیانوس نمیشوند.
در کشورهای فقیر مثل جنوب آسیا و آفریقا 80 تا 90 درصد پلاستیک بهصورت نامناسبی دفع میشود و بخشی از آن سر از اقیانوس درمیآورد.
اینها تازه با صرف از نظر از مواردی است که در آنها پلاستیک مستقیما در رودخانهها و دریاها تخلیه میشود.
سالانه بین 4.8 تا 12.7 میلیون تن پلاستیک وارد اقیانوسهای جهان میشود. این پلاستیکها گاهی در قطعات بزرگ و گاه در قطعات کوچک وارد آبها میشوند. برخی قطعات بزرگ در اقیانوسها ممکن است در طول زمان مستهلک و تکهتکه شوند و به میکروپلاستیک یا پلاستیکهای کوچکتر از ۵ میلیمتر تبدیل شوند؛ اما هیچوقت از بین نمیروند.
پلاستیکهای داخل اقیانوس در حجمهای بزرگ در سطح یا عمق جمع میشوند. این پلاستیکها میتوانند از همه جای آبیهای جهان سر دربیاورند. حتی در بخشهای بسیار عمیق اقیانوس که قبلا فکر میشد دستنخوردهاند، پلاستیک مشاهدهشده است.
این میکروپلاستیکها در نهایت به رژیم غذایی انسان نیز وارد میشوند.
یک مطالعه در سال 2014 نشان داده است که حدود 4 میلیارد فیبرهای میکروپلاستیک در هر کیلومترمربع از آبهای عمیق وجود دارند. این پلاستیکها خطرهای زیادی برای حیات موجودات دریایی و ثبات اکوسیستم دارند.
با دانستن همه اینها حال باید پاسخ یک سوال سخت را بیابیم.
چگونه میتوان از شر پلاستیک رها شد؟
وقتی مادهای داریم که نه از بین میرود و نه تجزیه میشود و در کنار اثرات بسیار خطرناک گرمایش زمین ، حیات دیگر موجودات اقیانوسها را در خطر نابودی قرار میدهد، باید راهحل سریعی اندیشید.
بهترین راه البته این است که پلاستیک را کلا کنار بگذاریم؛ اما میدانیم که نمیشود. به این راحتی نمیتوان همه دنیا را قانع کرد که مثلا پلاستیک را ممنوع کنند یا استفاده از آن را کنار بگذارند؛ زیرا بسیاری از وسایل ما از پلاستیک ساختهشدهاند.
یک راهحل دیگر هم بازیافت است که طبق آماری که دادیم تا سال 2015 فقط ۶ درصد کل پلاستیکهای تولیدی دنیا بازیافت شدهاند؛ که بخش زیادی از آن نیز دوباره دفن یا سوزنده شدهاند و در نتیجه تنها 1.25 درصد از کل پلاستیک تولیدشده در دنیا، امروزه هنوز در چرخه مصرف هستند.
دلیلش هم این است که بازیافت پرهزینه است و بازگشت سرمایه آن نیز بسیار طول میکشد.
مثلا اگر بطری نوشابه را بهعنوان بهینهترین محصول پلاستیکی قابل بازیافت در نظر بگیرید، بخشی از این هزینه زیاد روشن میشود.
قبل از بازیافت بطری نوشابه باید درب پلاستیکی و حلقه آنهمراه با برچسب آن جدا شود. در مورد جنس برچسب پلاستیکی اطلاعاتی ندارم اما میدانم که درب آن از جنس پلیپروپیلن است و قابل بازیافت نیست. این یک هزینه است. خیلی بهتر بود که مثلا کل بطری را یکجا بازیافت میکردیم.
اگر بقیه هزینهها مثل همین جداسازی و تمیزکاری بطریهای نوشابه را در نظر بگیرید، متوجه هزینه زیاد بازیافت میشود.
تازه پلاستیک بازیافت شده هم قیمت زیادی ندارد؛ زیرا در غیر این صورت کارخانه بازیافتکننده نمیتواند آن را بفروشد. همه اینها در کنار این نکته است که تازه بخشی از پلاستیکها هم قابل بازیافت نیستند.
در نتیجه باید دنبال راهحل دیگری برویم؛ مثلا پلاستیک قابلتجزیه بسازیم.
آیا میتوانیم پلاستیک قابلتجزیه بسازیم؟
پاسخ کوتاه این سوال مثبت است. نهتنها میتوان پلاستیک قابلتجزیه ساخت بلکه در حال حاضر ساختهشده اما هنوز آنقدرها صنعتی نشده است.
ما باید پلاستیکی بسازیم که قابلتجزیه باشد و بعد از استفاده به طبیعت بازگردد؛ یعنی بتواند با ارگانیسمهای زنده مثل باکتریها و قارچها به مواد بیخطری تبدیل شود که موجودات دیگر بتوانند از آن استفاده کنند. یا اینکه بتواند شکسته و به چیزی دیگری تبدیل شود.
همچنین در جریان تولید آن هم آسیبی به زمین وارد نشود و مثلا بتوان از زبالههای ارگانیک مثل پوست میوهها در تولید آن استفاده کرد.
پلاستیک قابلتبدیل به کمپوست
یکی از گزینهها برای پلاستیک قابلتجزیه، PLA یا پلیلاکتیک اسید (Polylactic acid) است. این نوع پلاستیک در چاپگرهای سهبعدی استفاده میشود و قابلتجزیه است. PLA هم از مواد طبیعی به دست میآید و هم قابلتجزیه است که میتوان آن را تبدیل به کمپوست (Compost) کرد.
در حال حاضر PLA پرفروشترین پلاستیک قابلتجزیه و تبدیلی است که در بازار وجود دارد.
اما مشکل PLA این است که آن را فقط میتوان در کارخانههای خاصی تبدیل به کمپوست کرد. برای این کار نیز گرما و فشار بالایی لازم است در نتیجه PLA در طبیعت خودبهخود تبدیل چیز دیگری نمیشود.
PLA و ABS از مواد پرکاربرد در چاپگرهای سهبعدی هستند
اینکه کامپوست کردن PLA کارخانه خاصی میخواهد دوباره ما را به مشکل موجود در مورد بازیافت برمیگرداند. دوباره باید مثل پلاستیکهای دیگر آن را جمعآوری، تفکیک و به محل بازیافت انتقال داد؛ که در نتیجه کمپوست کردن آن را پرهزینه و کم صرفه میکند.
پلاستیک طبیعی یا PHA
نوع دیگری از پلاستیک در حال حاضر در دست ساخت است که میتواند همه این مشکلات را رفع کند.
پلیهیدروسیالکانوییت (Polyhydroxyalkanoates) یا PHA به خانوادهای از پلیاسترها گفته میشود که بهطور طبیعی در داخل نوع خاصی از باکتریها ایجاد میشوند.
تولید PHA در درون این نوع باکتری، صرفا ابزاری برای آن است که باکتری بتواند در خود کربن ذخیره کند تا در زمان قحطی و بیغذایی از آن استفاده کرده و زنده بماند.
البته این باکتری و تونایایی آن در تولید PHA در آن البته صدسال پیش کشفشده است اما تا به امروز راهی برای تجاری کردن آن وجود نداشت.
مشکل اینجا بود که برای اینکه بتوانید باکتری را وادار کنید در داخل خود PHA بسازد، باید به آن شکر یا روغن گیاهی میدادید. ازآنجاییکه اینها محصول کشاورزی هستند، انجام این کار در مقیاس بزرگ امکانپذیر نبود.
اما از ده سال پیش یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه استنفورد ایده دیگری را استفاده کردهاند. آنها از گاز متان بهعنوان خوراک باکتری استفاده کردند.
این گروه که امروزه شرکت Mango Materials را نیز برای این کار تاسیس کردهاند، نوع دیگری از باکتری را پیدا کردند که میتواند گاز متان را بهعنوان غذا بخورد و در درون خود PHA تولید کند.
چرخه پلاستیک PHA
آنها برای اینکه بتوانند گاز متان را بهراحتی به دست آوردند، از منابع فسیلی نیز استفاده نمیکنند؛ زیرا ایده این است که پلاستیکی بسازیم که بتواند از مواد طبیعی ساخته شود.
به همین دلیل آنها فاضلابهای شهری را در حوضچههای بزرگی جمع میکنند. نوع از خاصی باکتری به نام متانوجنس (Mathenogens) را در این حوضچهها رها میکنند که فاضلاب را خورده و متان تولید میکند. در ادامه، آنها این متان تولیدی را جمع کرده و به خورد باکتری دیگری میدهند.
این باکتری با استفاده از این متان رشد میکند و تکثیر میشود. وقتی تعداد این باکتریهای زیاد شدند، بهاندازه کافی متان خوردند و مقدار قابل قبولی از PHA را در درون خود تولید کردند، وقت برداشت محصول است.
برداشت محصول هم فرآیندی چندمرحلهای است که در نهایت این PHA تولیدی بهصورت قرص درمیاید که میتواند در صنایع دیگر استفاده شود.
آینده پلاستیک چیست؟
برای اینکه بتوان PHA را جایگزین دیگر پلاستیکها کرد، باید قیمت تولیدی آن را بسیار پایین آورد. راه زیادی برای رسیدن به نقطهای وجود دارد که بتواند PHA تولیدی را به لحاظ قیمت بهپای انواع پلاستیکهای دیگر برساند.
در این مسیر حذف پلاستیکهای آسیبزا، نصف قدمها برداشتهشدهاند؛ زیرا همینالان هم در اطراف تمام شهرها واحد تصفیه فاضلاب وجود دارد که میتوان با آنها مقدار زیاد متان تولید کرد.
چنین کاری باعث میشود بهجای اینکه این فاضلاب دوباره از سر از خاک دربیاورند، در نهایت تبدیل به مادهای پراستفاده شود. این شرکت در حال حاضر با PHA تولیدی خود، پارچه، وسایل بستهبندی و ابزارهای چاپشده برای استفاده در فضا ساخته است.
یک نکته قوت در مورد PHA این است که مثل پلیاتیلن، میتوان با اضافه کردن مواد مختلف، مشخصات گوناگون مکانیکی و فیزیکی به آن داد. PHA میتواند در خاک باغچه تجزیه و تبدیل به کمپوست شود. حتی میتواند در محیط بدون اکسیژن هم تجزیه شود.
آنها معتقد هستند که با توجه به شرایط دنیای امروز، احتمالا فقط چند سال انگشتشمار تا استفاده از گسترده از PHA و کنار گذاشتن کامل پلاستیک فسیلی باقیمانده است.
نظرات