بازیافت و استفاده مجدد از پلی استایرن
پلی استایرن (PS) یک پلاستیک اصلی در صنعت بسته بندی و عایق است. پلی استایرن با وجود قابلیت بازیافت خوب، به دلیل هزینه بالای بازیافت و سود کم به ندرت بازیافت می شود. این مطالعه به بررسی پیشرفت ها، شکاف و چالش های بازیافت می پردازد و محدود به حمل و بسته بندی نیست. اخیرا پیشرفت در تکنیک های آپ سایکلینگ را با تمرکز بر روش های آپ سایکلینگ انتقال اتم-هیدروژن (HAT) مورد بحث قرار دادیم. نتیجه می گیریم که مطالعات آپ سایکلینگ در آینده نه تنها بایستی بر روی شیمی واکنش و مکانیسمها متمرکز باشند بلکه باید پتانسیل اقتصادی فرایندها را نیز درنظر بگیرند. به طور کلی، هدف از این بررسی ترغیب توسعه تکنیک های بازیافت نوآورانه با هزینه های بازیافت کم و خروجی اقتصادی بالا است. امیدواریم که این تفکر اقتصادی و فناوری بتواند بازیافت پلی استایرن را به سمت یک اقتصاد پایدار و چرخشی سوق دهد.
پیشرفت های سریع در صنعت پلاستیک موجب جهانی شدن روزافزون و توسعه سریع اقتصاد درطول پنجاه سال گذشته شده است. پلاستیک به طور استثنایی از خواصی همچون وزن سبک، مقاومت مکانیکی قابل تنظیم، قابلیت مانع گاز خوب، پردازش پذیری بالا و دوام برخوردار است. این خواص امکان نگهداری طولانی مدت محصول، حمل و نقل سبک و ذخیره سازی آسان را درمقایسه با مواد سنتی مانند فلز، شیشه، کاغذ و چوب فراهم می کند. از 353 میلیون تن پلاستیک تولید شده در سال 2019، 238 میلیون تن (معادل 67 درصد) شامل یک بار مصرف، عمدتا برای بسته بندی و سایر محصولات مصرفی می شد. پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP) و پلی استایرن (PS) از جمله رایج ترین پلاستیک های یکبار مصرف هستند که در مجموع بیش از 70 درصد از حجم بازار پلاستیک را تشکیل می دهند. با این حال، تنها بخشی از این زباله های پلاستیکی بازیافت می شوند و حجم قابل توجهی از آنها برای بازیابی انرژی سوزانده می شوند. در سال 2018، با سوزاندن ضایعات پلاستیکی 37.5 گیگاتن دی اکسیدکربن آزاد شد که 2 درصد از انتشار جهانی CO2 را شامل می شد. بیش از 50 درصد زبالههای پلاستیکی در اقیانوس ها دفع می شوند که برخی از آنها میکروپلاستیک و نانوپلاستیک هستند و سلامت جانداران و محیط زیست را تهدید می کنند. پلی استایرن ازمیان پلاستیک های کالایی پرمصرف است. پلی استایرن از پایداری بالایی برخوردار است و می تواند هزاران سال در خاک بدون تابش آفتاب باقی بماند. پلی استایرن همچنین اغلب مقاوم به میکروب است که نشان دهنده ماهیت آبگریز آن است. نور خورشید عمر پلی استایرن را کاهش می دهد اما اکسیداسیون کامل فتوشیمیایی آن یک صد سال طول میکشد. ازطرفی، تجزیه این پلاستیک ممکن است توسط ماکروارگانیسمها تسریع شود. در شکل زیر فرایند تجزیه و آپ سایکلینگ پلی استایرن نشان داده شده است.
شکل 1:
تحقیقات نشان داده است که میل ورم، میل موث و واکس ورم می توانند پلی الفین ها را بخورند و متابولیزه کنند. لاروها پلی استایرن را در روده هضم می کنند؛ به طوری که تبدیل آلاینده های آلی به مدفوع توسط این لاروها یک ماه زمان می برد. شناساندن حیوانات پلاستیک خوار نشان از یک رویکرد فرآوری بالقوه پلاستیک در طبیعت دارد و بر این ضرب المثل استوار است که "طبیعت راه خود را پیدا می کند". با این حال، این مسیر قابل قبول نه فقط نگرانی های زیست محیطی را به عنوان رفتارهای رژیم غذایی سوسک تنبریونوید و سایر لاروها کاهش نمی دهد بلکه به مطالعه بیشتری نیاز دارد. مشخص نیست آیا مصرف پلاستیک توسط این حشرات یک رفتار غریزی است یا خیر. در دوره تکامل، نرخ طبیعی تجزیه به وضوح با سرعت تولید زباله های شهری در تضاد است، همانطور که درمورد انباشت زباله های پلاستیکی و رشد مداوم "لکۀ زباله بزرگ اقیانوس آرام" نیز صدق می کند. درنتیجه، اقدامات پیشگیرانه برای مقابله با آلودگی پلاستیک غیرضروری است. در واقع، "کاهش، استفاده مجدد و بازیافت" یا رویکرد 3Rs یک تمرین اولیه برای بهبود فرآوری پلی استایرن است که اثرات نامطلوب زیست محیطی را نیز شامل می شود. اصطلاح "کاهش" به معنی خودداری از استفاده است مگر در موارد ضروری؛ درنتیجه تقاضای کل پلی استایرن را کاهش می دهد. برای مثال کاهش استفاده از فوم پلی استایرن منبسط شده (EPS) در ظروف یکبار مصرف بیرون بر به دلیل پرهزینه بودن شست و شو، ضدعفونی کردن و بازتولید آن دشوار است. بنابراین بر کاهش استفاده از پلی استایرن در مقررات دولتی تاکید شده است. تولید کننده اغلب به هزینههای متمایز برای تشویق استفاده از بسته بندی پلاستیکی روی می آورد؛ به عنوان مثال، تحمیل هزینه بالاتر برای ظروف پلی اتیلن ترفتالات (PET).
"استفاده مجدد و بازیافت" به ترتیب به استفاده دوباره پس از مصرف و جلوگیری از انتشار پلاستیک در اکوسیستم گفته می شود. استفاده مجدد مواد ممکن است به روش معکوس به همان شکلی که بودند برای کاهش مصرف پلاستیک بکر استفاده شوند. برخی شرکت ها ضایعات بسته بندی را از مشتریان خود جمع آوری کرده و برای ارائه خدمات در آینده دوباره استفاده می کنند. "بازیافت" پایان عمر پلاستیک را ازطریق رویکردهای فیزیکی یا شیمیایی (برای مثال بازیافت مکانیکی، شستشو با حلال، دپلیمریزاسیون و آپ سایکلینگ مواد شیمیایی) بازتولید می کند.
و در پایان...
بازیافت پلاستیک به شیمی نوآورانه متکی است اما موفقیت آن به چیزی بیش از شیمی نیاز دارد. آپ سایکلینگ پلاستیک یک جایگزین جذاب برای کاربردهای معمولی و محصولات با ارزش افزوده است؛ با این حال، همچنان با محدودیت هایی مواجه است. فشرده سازی زباله، طراحی زنجیره تامین، حمل و نقل نوآورانه، سیاست های دولتی، زیرساخت ها از برخی چالش ها به شمار می روند. در این مقاله، ما پتانسیل تولید و بازیافت پلی استایرن، حمل و نقل، طراحی بسته بندی، ساخت و ارتقاء فناوری را مورد بررسی قرار دادیم. چین، اتحادیه اروپا و ایالات متحده به عنوان تولیدکنندگان اصلی پلی استایرن شناخته می شوند؛ به طوری که چین و اتحادیه اروپا درمجموع حدود 50 درصد از تقاضای سالانه پلی استایرن را شامل می شوند. باتوجه به یافته های حاصل از این مطالعه، بازیافت پلی استایرن با دو چالش هزینه بازیافت و ارزش پایین محصول مواجه است. هزینه بازیافت بالا نتیجه بسیاری از عوامل ازجمله حمل و نقل نامناسب، سیاست های ضعیف و فقدان استاندارد بازیافت در سیستم مدیریت پسماند فعلی است. قیمت بالای خوراک نیز یکی از مواردی است که بازیافت را تحت تاثیر قرار می دهد. زباله ها به طور مستقیم از محل تولید جمع آوری شده و در سایت های توزیع که اغلب سورتینگ و شست و شو قبل از بازیافت را انجام می دهند نگهداری می شوند. بالا بودن قیمت مواد اولیه، رقابت پذیری پلاستیک های بازسازی شده را درمقایسه با پلاستیک های بکر دشوار می کند. درحال حاضر، بازیافت شامل بیشتر هزینه های جمع آوری زباله، سازماندهی، سورتینگ، شست و شو و هرگونه پیامدهای زیست محیطی است.
با این حال، تولیدکنندگان و استفاده کنندگان از پلاستیک، گاهی اوقات از مدیریت آلودگی پلاستیکی که بین تولیدکنندگان، مصرف کنندگان و بازیافت کنندگان یک مسئولیت ضروری است شانه خالی می کنند. مسئولیت ها و تعهدات به وضوح برای تولیدکنندگان و مصرف کنندگان تعریف شده اند که علاوه بر بهبود روند بازیافت، برخی چالش ها را نیز به حداقل می رساند. برچسب استاندارد و طراحی مواد نیز سورتینگ و جمع آوری را تسهیل می کند. تدوین برخی سیاست ها برای بازیافت مضر است. تولید کنندگان پلاستیک در سال 2022 یارانه سوخت های فسیلی را مستقیم و غیرمستقیم ازطریق کمک بلاعوض و طرح های مالیاتی، با مبلغ شگفت انگیز 7 تریلیون دلار دریافت کردند. یارانه برای پلاستیک ویرجین باعث می شود تا بازیافت پلاستیک ازنظر اقتصادی رقابتی نباشد. درنهایت، فناوری های نوآورانه چشم انداز بازیافت پلی استایرن را تغییر خواهند داد.
