چرخه حیات PP در پتروشیمی ایران

تحلیل چرخه حیات پلی پروپیلن در صنعت پتروشیمی ایران

پلی پروپیلن (PP) یک پلیمر پرکاربرد است که بیش از 25 درصد تقاضای جهانی پلیمر را شامل می‌شود. با این حال، تولید آن با پیامدهای زیست محیطی قابل توجهی همراه است. هدف از این مقاله ارزیابی جامع چرخه حیات (LCA) به منظور بررسی پیامدهای زیست محیطی مرتبط با تولید پلی پروپیلن در یک مجتمع پتروشیمی واقع در ایران است. واحد عملیاتی انتخاب شده 1 متریک تن پلی پروپیلن است. در اینجا از نرم‌افزار اپن LCA استنفاده شد که به‌طور دقیق انتشار آلاینده‌های مختلف مانند اکسیدهای کربن، گوگرد و دیگر ذرات را در کل فرایند تولید به خوبی محاسبه می کند. یافته‌های به دست آمده نشان می دهد که تولید پلی پروپیلن یک منبع انرژی است که سهم قابل ملاحظه‌ای در تغییرات آب و هوا و اثرات سمّی برای سلامت انسان دارد. در هر تن پلی پروپیلن، انتشار تقریبی دی اکسید کربن از 12700 کیلوگرم فراتر می رود؛ همراه با 86 کیلوگرم ترکیبات آلی فرّار غیرمتان و 6.58 کیلوگرم انتشار دی اکسید گوگرد در هر تن. مهم ترین پیامدها مربوط به فازهای تولید خوراک و الفین است. اگرچه LCA دارای داده و متدلوژی بالقوه ای در زمینه‌های مختلف است اما این ارزیابی‌های اولیه ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر و فناوری های کم کربن را رویکرد امیدوارکننده ای درجهت کاهش انتشار و هزینه های عملیاتی در این مرکز تولید می دانند. تلاش‌های تحقیقاتی بعدی باید به دنبال تایید این پیش بینی ها و ارزیابی دقیق پیشرفت های پیشنهادی باشند.

در صنعت گسترده پلیمر، پلی پروپیلن (PP) به عنوان یک بازار غالب بیش از 25 درصد تقاضای جهانی پلیمر را به خود اختصاص داده است. با این حال، تولید گسترده آن با پیامدهای زیست محیطی قابل توجهی همراه است. اخیرا کارشناسان محیط زیست به جمع آوری داده‌های کمّی و قطعی درمورد آلاینده‌های جوّی و اثرات صنعتی آنها روی آورده‌اند. این کار حاکمیت موثرتر، ارزیابی معمول عملکرد صنعتی و اقدامات استراتژیک طراحی شده برای کاهش آسیب‌های زیست محیطی ناشی از این اقدامات را بهبود می‌بخشد. کشورهای استخراج کننده نفت به تاسیس مجموعه وسیعی از کارخانجات پتروشیمی تمایل دارند تا علاوه بر تقویت پرتفوی اقتصادی خود، زنجیره ارزش صنعتی را نیز تکمیل کنند. درواقع، بیش از 51 کارخانه از این قبیل در ایران وجود دارد که مجموع تولید اسمی آنها در سال به 56 میلیون تن می رسد. از تولید پروپیلن کشور که درمجموع 1،115،000 تن در سال است، اکثریت قریب به اتفاق (95 درصد) به سمت تولید پلی پروپیلن هدایت می‌شود و درصد باقیمانده (5 درصد) به دی اتیل هگزانول پردازش می شود. در صنعت پتروشیمی، واحد پلی پروپیلن به عنوان یک واحد محوری عمل می کند که به طور گسترده در مراحل مختلف چرخه صنعتی کاربرد دارد. سنتز پلی پروپیلن شامل فرایند پلیمریزاسیون پروپیلن می‌شود که تحت شرایط کنترل شده دما و فشار با کاتالیست زیگلر-ناتا انجام می شود. این کاتالیست تشکیل یک پلیمر ایزوتاکتیک را القا می‌کند که قادر به دستیابی به بلورینگی با سرعت بالای 90 درصد است. به طور کلی، خواص ترموپلاستیک پلی پروپیلن در برنامه‌های متعدد کاربرد دارد. از پلی پروپیلن در تولید محصولاتی مانند فیلم، منسوجات، مواد بسته بندی، تجهیزات پزشکی، لوله ها، قطعات ساختمانی و خودرو استفاده می شود.

روش ارزیابی چرخه حیات (LCA) به عنوان یک چارچوب تحلیلی عمل می کند که ردپای محیطی در کل عمر مفید یک محصول یا فرایند را حفظ می کند. این روش بر ارزیابی عمیق و دقیق متکی است که توسط مخازن داده‌های جهانی گسترده پشتیبانی می‌شود. این روش شناسایی جامع و کمیّت مصرف مستقیم و جانبی انرژی و منابع را علاوه بر ارزیابی پسماند و آلودگی تضمین می‌کند. در زمینه عملیات پتروشیمی، تولید پلی پروپیلن به دلیل حجم قابل توجه و روبه رشد آن که با تقاضای روزافزون بازار همراه است، به بررسی زیست محیطی نیاز دارد. کاوشی دقیق و واقعی از خط تولید پلی پروپیلن که شامل هر فاز عملیاتی، منبع و عامل کاتالیزوری مورد استفاده می شود بسیار حیاتی است. با این کار می توان به اطلاعات عملی که به طور بالقوه می‌تواند اقدامات اصلاحی را به پیش ببرد، باهدف بهبود اکولوژیکی دست یافت. برخی محققان ازجمله الصبری و همکارانش با اقدامات پیشگام پیامدهای سه جانبه تولید پلی پروپیلن، بازیافت زباله و نظارت بر محیط زیست را مورد بررسی قرار داده‌اند. نگرش کلی به دست آمده از بررسی LCA مختلف ابزاری حیاتی برای سنجش پیامدهای محیطی ناشی از فرآوری پلی پروپیلن است.

در اینجا فرایند تولید پلی پروپیلن در مجتمع پتروشیمی که سهم قابل توجهی در آلودگی محیط زیست دارد، با استفاده از نرم افزار اپن LCA مورد بررسی قرار گرفت. در جدول زیر انتخاب آلاینده‌های رایج براساس تاثیر مرتبط با آنها به طور خلاصه بیان شده است.

جدول 1:

این جدول همچنین تولید ناخالص در هر تن پلی پروپیلن و پیامدهای زیست محیطی آن را نیز نشان می دهد. پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) نیز نشان دهنده حجم انتشار دی اکسید کربن است. این تاسیسات در ایران سالانه 95.000 تن پلی پروپیلن تولید می کنند که برابر با انتشار حدود 1.200 تن دی اکید کربن است. انتظار می رود انتشار این گازها تاثیرات سریع و پایداری بر محیط زیست محلی و بهداشت عمومی داشته باشد. براساس هر واحد (هر واحد برابر با یک تن پلی پروپیلن است)، انتشار کربن تقریبا 12700 کیلوگرم است. این رقم یک تضاد آشکار را نشان می‌دهد: میزان انتشار بیشتر از میزان تولید پلی پروپیلن است. بنابراین، رسیدگی به این انتشارات بسیار مهم است و این کار با تکیه بر فرایندهای تولید پایدار امکان پذیر است.

مروری بر آنچه بیان شد

این ارزیابی چرخه حیات (LCA) به عنوان یک فرایند کمّی سازی اولیه از بارهای زیست محیطی پلی پروپیلن (PP) در یکی از تاسیسات پتروشیمی ایران عمل می کند. باتوجه به گستردگی منابع در تولید پلی پروپیلن که برحسب حجم مواد به کار رفته و میزان انتشار در هر تن از محصول نهایی مشخص می شود، فرایند تولید به طور قابل توجهی به بهبود چشم انداز زیست محیطی، به ویژه ازنظر اثرات تغییرات آب و هوایی کمک خواهد کرد. علت اصلی این پیامدها درطی پالایش مواد اولیه و سنتز الفین به منظور تولید مواد اولیه پروپیلن برای پلیمریزاسیون است. باتوجه به انتشار گازهای گلخانه‌ای و میزان انتشار تخمین زده شده در هر تن، این مطالعه به اکتشاف راه‌هایی مانند ادغام کمتر منابع انرژی کربن، پیشرفت های تکنولوژیکی، اقدامات افزایش بهره وری و اجرای مکانیسم های کنترل انتشار برای کاهش ردپای محیطی می پردازد. پتانسیل کاهش پیامدهای مالی مستلزم بررسی دقیق بهینه سازی سیستماتیک محیطی و اقتصادی است. علاوه براین، با گسترش مداوم ظرفیت تولید پلی پروپیلن در ایران اثرات زیست محیطی نیز بدون مداخله پیشگیرانه روبه افزایش است. اگرچه تصدیق عدم قطعیت های ذاتی ناشی از مفروضات و محدودیت های داده غیرقابل اجتناب است اما با این وجود، نشان دهنده منطقی برای اولویت بندی اقدامات استراتژیک به سمت ترویج شیوه‌های تولید پایدارتر خواهد بود. تحقیقات آینده باید جمع آوری داده های محلی را باهدف افزایش دقت و ارتباط یافته های ارزیابی چرخه حیات، به ویژه در نقاط جغرافیایی مختلف در اولیویت قرار دهد. دستیابی به فرایندهای تولید جایگزین مانند پلی پروپیلن حاصل از منابع زیستی و فناوری‌های بازیافت پیشرفته می تواند مسیرهای سازگار با محیط زیست را برای تولید پلی پروپیلن هموار کند. علاوه براین، ادغام فناوری‌های نوظهور مانند جذب کربن و استفاده از آن (CCU)، منابع انرژی تجدیدپذیر و سلول های سوختی اکسید جامد (SOFCs) در فرایندهای پتروشیمی نویدبخش کاهش قابل توجه انتشار و بهبود بهره وری انرژی هستند.