ارزیابی مقایسه‌ای چرخه حیات پلی استایرن منبسط شده و اینسرت‌های جعبه بسته بندی میسلیوم
پلی استایرن منبسط شده (EPS) به دلیل هزینه نسبتا کم و وزن سبک، یک ماده غالب در ساخت جعبه‌های بسته بندی است. با این حال، نگرانی از اثرات زیست‌محیطی و بهداشتی آن روبه افزایش است و محققان نیز برهمین اساس، به دنبال جایگزین‌هایی برای کاهش این اثرات منفی هستند. در این تحقیق، ترکیبی از خوراک کشاورزی (کنف) و میسلیوم به عنوان یک جایگزین حاوی مواد زیستی برای اینسرت‌های روی بسته بندی پیشنهاد می‌شود. هدف از ارزیابی مقایسه‌ای چرخه حیات (LCA) بررسی اثرات زیست محیطی استاندارد اینسرت‌های جعبه حمل و نقل ساخته شده از EPS و میسلیوم است. بررسی پژوهش‌های انجام شده درمورد کاربرد قبلی ابزارهای LCA، پایگاه‌های داده و روش‌های ارزیابی مواد بسته بندی نیز در اینجا ارائه شده اند. تجزیه و تحلیل گهواره تا گور به منظور مطالعه روند تولید، استفاده و پایان چرخه حیات اینسرت‌های بسته بندی با اندازه استاندارد مطابق با استانداردهای ایزو 14040 اجرا می‌شود. نتایج حاصل از ارزیابی اثرات محیطی نشان می‌دهد که براساس روش‌های تقاضای تجمعی انرژی (CED) و هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) پتانسیل گرمایش جهانی (GWP)، اینسرت‌های جعبه‌های بسته‌بندی EPS ازلحاظ انرژی و ردپای کربن تاثیر بیشتری نسبت به اینسرت‌های میسلیوم دارند. با استفاده از روش ReCiPe 2016، اینسرت‌های میسلیوم اثرات بیشتری در تخریب لایه ازن استراتوسفر و اوتروفیکاسیون دریایی داشتند و همچنین اثرات مشابهی ازلحاظ کاربری زمین نیز نشان دادند. به طور کلی می‌توان گفت که با جایگزینی اینسرت‌های جعبه بسته بندی EPS که در اینجا مورد بررسی قرار گرفتند، توسط میسلیوم اثرات زیست‌محیطی آنها کاهش می‌یابد. علاوه براین، تحلیل مشارکت فرایند به منظور شناسایی بهبود اثرات زیست محیطی اینسرت‌های میسلیوم انجام شد. در آینده، مقالات به بیان حساسیت و عدم قطعیت فرضیات باتوجه به مواد اینسرت‌ها، هندسه و ویژگی‌های زنجیره تامین باهدف کمک به مهندسان در انتخاب طرح‌های زیست محیطی و معمولی که اثرات کمتری بر محیط زیست دارند، خواهند پرداخت.
پایداری موضوع مهم مورد توجه تولید کنندگان در سطح جهانی است به طوری که بسیاری از مصرف کنندگان از اثرات روزافزون زیست محیطی محصولات که همزمان با افزایش مصرف در سراسر جهان بیشتر و بیشتر می‌شوند، ابراز نگرانی می‌کنند. علاوه براین، تصمیمات دلگرم کننده‌ای درمورد فرایندها و سیستم‌های سازگار با محیط زیست در صنایع خدماتی و تولیدی گرفته شده است. اثرات بحرانی زیست محیطی ریشه در تولید محصولات ساخته شده از پلاستیک و سایر مشتقات نفتی دارد. تجمع ضایعات حاصل از این مواد به دلیل طولانی بودن تجزیه آنها، موجب آلودگی محیط زیست می‌شوند. اخیرا، دولت‌ها بر توسعه پایدار به منظور حمایت از اقتصاد دورانی (CE) تکیه کرده‌اند. اقتصاد دورانی شامل مصرف کمتر منابع، بازیافت، کمپوست سازی یا استفاده مجدد از مواد و نیاز به تفکر سیستمی درطول طراحی محصول برای درک و کاهش پیچیدگی محصول است. در ایالات متحده، بسته بندی ظروف پلاستیکی شامل 5 درصد از کل زباله جامد شهری (MSW) تولید شده در سال 2018، 14 درصد بازیافت شده، 17 درصد احتراق برای تولید انرژی و 69 درصد دفن شده در زمین می‌شود که وزن زباله‌های بسته بندی دفن شده بیشتر از دیگر ضایعات بسته بندی است. پلی استایرن و پلی پروپیلن رایج ترین پلیمرهای مورد استفاده برای بسته بندی هستند. با این حال، بازیافت آنها به دلیل شاخص وزن به حجم کم آنها بسیار دشوار است درحالی که سوزاندن آنها بخارات سمی منتشر می‌کند. بسیاری از کشورها سیاست‌هایی را برای ممنوعیت یا کاهش استفاده از بسته بندی‌های پلیمری باهدف مبارزه با نگرانی‌های زیست محیطی اعمال می‌کنند. برای کاهش اثرات زیست محیطی مرتبط با بسته بندی پلیمری ازجمله توسعه جایگزین‌های مواد بیوسنتزی بسیار تلاش شده است. تجزیه و تحلیل از گهواره تا گور مواد بیوپلاستیک نشان می‌دهد که اثرات زیست محیطی کمتری درمقایسه با پلیمرهای مصنوعی دارند.
با این حال، نگرانی از اثرات زیست محیطی بیوپلاستیک‌ها به دلیل استفاده از مواد تخصصی کودها و آفت کش‌ها، استفاده از زمین برای کشت و نیاز به تجهیزات کمپوست در دمای بالا نیز روبه افزایش است. مواد زیستی جدید توسعه یافته ممکن است به کاهش اثرات زیست محیطی بیوپلاستیک‌ها و همچنین ارائه راه حلی برای رسیدگی به چالش‌های پایداری بسته بندی معمولی کمک کنند. در اینجا مواد میسلیوم قارچی به عنوان یک جایگزین زیستی پایدارتر برای پلی استایرن منبسط شده (EPS) در بسته بندی پیشنهاد شده؛ اگرچه اثرات زیست محیطی آن هنوز گزارش نشده است. این مطالعه به ارزیابی اثرات محیطی از گهواره تا گور EPS و بسته بندی میسلیوم می‌پردازد. باتوجه به نتایج حاصل از این تحلیل، راهکارهایی برای کاهش اثرات زیست محیطی بسته بندی میسلیوم پیشنهاد می‌شود. این تحقیق به عنوان بخشی از پروژه وزارت کشاورزی ایالات متحده باهدف بررسی پتانسیل زنجیره تامین صنعتی پایدار و مبتنی بر کنف در روستاهای غرب ایالات متحده انجام شده است. ایالات متحده از زمان تصویب لوایح مزرعه 2014 و 2018 شاهد تجدید حیات هکتارهای ثبت شده زیرکشت کنف صنعتی بوده است. با این حال، کاربرد صنعتی این مواد به عنوان تحقیقاتی برای احیای ادامۀ تولید آنها محدود شده است. ازطرفی کشاورزان، سرمایه گذاران، سیاست گذاران و سایرین برای ارزیابی فنی، اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی مسائل مرتبط با این صنعت نوظهور و درحال رشد و همچنین اتخاذ تصمیمات علمی به اطلاعات اندکی دسترسی دارند. در این کار، ما پتانسیل‌های میسلیوم مبتنی بر کنف را به عنوان جایگزین مناسبی برای مواد بسته بندی فسیلی مورد بررسی قرار می‌دهیم.
نتیجه گیری
در این مطالعه به مقایسه LCA جعبه بسته بندی EPS و میسلیوم باهدف تعیین اثرات زیست محیطی این دو ماده پرداخته‌ایم. هدف از این کار بررسی نحوه استفاده از مواد زیستی و رشد اخیر صنعت محصولات کنفی در ایالات متحده است. مطالعات نشان می‌دهد که اثرات زیست محیطی محصولات یکبار مصرف پلی استایرن مانند اینسرت‌های بسته بندی نگرانی عمده‌ای است. جایگزین‌های قبلی توسعه یافته مانند بیوپلاستیک‌ها اثرات زیست محیطی قابل توجهی از خود نشان داده‌اند که آنها را درمقایسه با پلی استایرن یکبار مصرف نامطلوب جلوه می‌دهد. بنابراین، درک اثرات زیست محیطی کامپوزیت‌های میسلیوم تازه توسعه یافته و سایر جایگزین‌های بسته بندی ضرورت دارد. از روش ReCiPe 2016 برای ارزیابی میانگین اثرات و اثرات پایانی این دو محصول در اینجا استفاده شد. علاوه براین، اثرات مربوط به انرژی و کربن نیز برای اینسرت‌های جعبه بسته بندی به ترتیب با استفاده از روش‌های CED و IPCC GWP100 مورد ارزیابی قرار گرفتند. به طور کلی، اینسرت‌های میسلیوم دارای اثرات زیست محیطی گهواره تا گور کمتری از اینسرت‌های EPS در دسته بندی اثرات ReCiPe 2016 هستند؛ به استثنای تخریب لایه ازن استراتوسفر و اوتروفیکاسیون دریایی. اینسرت‌های EPS اثرات بالاتری از سه روش دیگر دارد. پیشرفت‌های اخیر می‌تواند به کاهش بیشتر اثرات زیست محیطی میسلیوم کمک کنند. برای مثال، توسعه و به کارگیری خشک کن کم انرژی و روش‌های پردازش برای کامپوزیت‌های میسلیوم می‌تواند تقاضای انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. علاوه براین، تولید کنندگان و مدیران پسماند شهری مصرف کنندگان را به کمپوست کردن اینسرت‌های بسته بندی میسلیوم در خانه‌های خود باهدف کاهش اثرات حمل و نقل تشویق کنند. باتوجه به تراکم بالای آنها، نتایج حاصل از ارزیابی محصولات میسلیوم ممکن است به فرضیات حمل و نقل حساس باشند، به ویژه هم گام با درنظر گرفتن فضاهای تولید و دور بودن آنها از مواد اولیه کشاورزی و قارچ‌ها. تاثیر حمل و نقل بر محصولات ساخته شده از EPS ممکن است به دلیل چگالی نسبتا کمتر آنها چندان مهم نباشند. کارهای آینده این یافته‌ها را باهدف بررسی حساسیت و عدم قطعیت فرضیات مواد ورودی، هندسه اینسرت‌ها، حجم محصول و استراتژی‌های زنجیره تامین توسعه خواهند داد و ازطرفی، به مهندسان بسته بندی در انتخاب طرح‌هایی با اثرات زیست محیطی کمتر کمک خواهند کرد.
