جایگاه پلاستیک های زیستی در حفاظت از محیط زیست

هر چند به نظر می رسد جانشین شدن «پلاستیک های زیستی» (Bioplastics) به جای پلاستیک های ساخته شده از مشتقات نفتی (به دلیل مشکلات اقتصادی بر سر راه تولید و استفاده انبوه از آنها) چیزی بیش از یک حرکت نمادین نباشد، اما استفاده گسترده از این پلاستیک ها طی ماه اکتبر سال جاری میلادی نشان داد پلاستیک های زیستی می توانند به زودی جایگزین پلاستیک های کنونی شوند.ماده اصلی تولید پلاستیک های زیستی ذرت و برخی دیگر از گیاهان است، اما غلات در تولید این پلاستیک ها رتبه نخست را به خود اختصاص داده اند. پلاستیک های زیستی که تاکنون به صورت محدود مورد استفاده قرار می گرفتند، قرار است به طور گسترده در صنعت غذا به عنوان روکش های مواد غذایی، روکش میوه ها و سبزی ها، بسته بندی انواع مواد غذایی و میوه و سبزی و تیوپ برای بسته بندی لوازم آرایشی - بهداشتی مورد استفاده قرار بگیرند. اکنون بسیاری از کارت های اعتباری با همین روکش ها تولید می شوند.

پژوهشگران معتقدند تولید انبوه پلاستیک های زیستی یا قابل تجزیه و بازیافت در طبیعت نه تنها می تواند محیط زیست را از آسیب های شدید ناشی از انباشت پلاستیک های غیرقابل تجزیه حفظ کند، بلکه می تواند وابستگی بسیاری از کشورها را به نفت و سایر مشتقات آن کاهش بدهد.

به این ترتیب می توان گفت مشکلات اقتصادی تولیدکنندگان مواد اولیه پلاستیک های زیستی و شرکت های سازنده این پلاستیک ها دلیل اصلی عدم تولید انبوه پلاستیک های زیستی است. در حقیقت با وجودی که سرمایه گذاری هایی برای تولید پلاستیک های زیستی انجام شده است، اما هنوز کافی نیست.

خاستگاه پلاستیک های زیستی

خاستگاه اصلی پلاستیک های زیستی، گیاهان به ویژه غلات هستند. در حال حاضر انواع ذرت، گیاهان علفی، نیشکر و سیب زمینی شیرین به عنوان مواد اولیه ساخت پلاستیک های زیستی در سطح وسیع کشت می شوند. برخی پژوهشگران نگران کشت و استفاده از گیاهان اصلاح شده ژنتیکی برای تولید پلاستیک های زیستی هستند. آنها نگرانند که این گیاهان جانشین انواع طبیعی شوند. از سوی دیگر استفاده از مخمرهای شیمیایی برای تخمیر سریع این گیاهان برای ساخت پلاستیک های زیستی، تهدیدی جدی برای محیط زیست محسوب می شود.

هزینه بالای تولید پلاستیک های زیستی یکی دیگر از نکات مورد بحث است. برآوردها نشان می دهد هزینه تولید این پلاستیک ها، سه برابر پلاستیک های تولید شده از مشتقات نفتی است. این مساله سرمایه گذاری برای تولید انبوه پلاستیک های زیستی را با مشکل مواجه کرده است. از طرفی تولید اندک پلاستیک های زیستی مانع از سرشکن شدن هزینه ها می شود. این امر نیز یکی از دلایل بی میلی تولیدکنندگان به تولید پلاستیک های قابل تجزیه است.

«دیوید کورنرل» رئیس انجمن بازیافت و تبدیل مواد پلاستیکی امریکا در این باره می گوید؛ «هنوز جامعه جهانی نیاز مبرم به پلاستیک های زیستی را درک نکرده است. زمانی این نیاز را باور می کنیم که با انبوهی از پلاستیک های غیرقابل بازیافت روبه رو بشویم. باور نکرده ایم که پلاستیک های غیرقابل بازیافت یکی از بزرگ ترین منابع آلوده کننده محیط زیست است.»

برآوردهای دولت امریکا نشان می دهد تنها در این کشور جایگزین شدن پلاستیک های زیستی به جای پلاستیک های کنونی می تواند تا 10 درصد نیاز این کشور را به نفت کاهش بدهد. علاوه بر این مشکل انهدام پلاستیک های غیرقابل بازیافت برطرف خواهد شد. براساس آمار سازمان محیط زیست امریکا، در سال 2005 میلادی فقط 6 درصد از پلاستیک های غیرقابل بازیافت منهدم و بقیه در طبیعت رها شدند،

بررسی ها نشان می دهد جایگزین شدن پلاستیک های زیستی به جای پلاستیک های تولیدشده از مشتقات نفتی باعث کاهش چشمگیر آلاینده های سمی چون «پلی وینیل کلراید» (PVC) می شود که یکی از عوامل اصلی ایجاد انواع سرطان ها است. از سوی دیگر با این جانشینی میزان سرب موجود در هوای تنفسی به شدت کاهش می یابد. از طرفی مانع از بروز بیماری های مختلف در کودکان می شود؛ چرا که بسیاری از اسباب بازی های کودکان یا برخی وسایل مورد استفاده آنها از همین پلاستیک های تهیه شده از مشتقات نفتی ساخته می شود.

تازه واردها و قدیمی ترها

شرکت کمبریج متابولیکس به تازگی پلاستیکی زیستی با نام «میرل» تولید کرده است. این پلاستیک زیستی بسیار سریع تر از انواع قبلی تجزیه می شود. حتی تولیدات تهیه شده از این پلاستیک زیستی در منازل، همراه با کمپوست قابل تجزیه است. پلاستیک زیستی «میرل» برای نخستین بار، به صورت آزمایشی توسط شرکت تارگت برای روکش کارت های اعتباری مورد استفاده قرار گرفت و در 129 مرکز خرید به عموم عرضه شد. اکنون شرکت تولیدکننده پلاستیک زیستی میرل درصدد است تا برای روکش داخلی و بیرونی فنجان های مورد استفاده برای نوشیدن قهوه از این پلاستیک زیستی استفاده کند. این طرح با همکاری شرکت تولید فرآورده های کشاورزی «آرچردانیل میدلند» اجرا می شود. کشت انبوه ذرت برای تولید پلاستیک زیستی «میرل» به عهده این شرکت است. شرکت آرچردانیل میدلند قرار است برای تخمیر ذرت از باکتری های اصلاح شده ژنتیکی استفاده کند تا تخمیر ذرت برای تولید پلاستیک زیستی میرل به محیط زیست منطقه آسیب نرساند.

در حال حاضر علاوه بر پلاستیک زیستی «میرل» تولیدی شرکت کمبریج متابولیکس، «نیچر ورکز» ساخته کمپانی مینه سوتا کارگیل نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

پلاستیک زیستی «نیچر ورکز» از ذرت تهیه می شود و برای تخمیر ذرت برای تولید این پلاستیک زیستی از باکتری های اصلاح شده ژنتیکی استفاده می کنند تا به محیط زیست آسیب نرسد. از طرفی پس از تخمیر ذرت، پروتئین آن در مراحل مختلف فرآیند از بین می رود تا پروتئین حاصل از تخمیر ذرت به طبیعت آسیب وارد نکند. از پلاستیک زیستی «نیچر ورکز» در تولید بطری های ویژه آب معدنی استفاده می شود.

از پلاستیک های زیستی ساخت کشورهای مختلف جهان می توان به «اکو فلکس» پلاستیک زیستی ساخت کمپانی BAFSAG آلمان؛ «متربی» کمپانی نوامونت اس پی ای ایتالیا و «متربی»کمپانی هاتورن کالیفرنیا اشاره کرد.

در بین کشورهای امریکای لاتین نیز برزیل توسط دو شرکت خود به نام های «دو پونت کمپانی» و «براسکم اس.آ» پلاستیک زیستی قابل بازیافت تولید می کند. شرکت نخست از ذرت و دومی از نیشکر برای تولید پلاستیک زیستی بازیافتی استفاده می کند. پلاستیک های زیستی ساخت کشور برزیل خود به خود قابل تجزیه نیست اما به راحتی قابل بازیافت در مراکز بازیافت وسایل پلاستیکی است.

موانع اقتصادی

شاید بتوان یکی از بزرگ ترین موانع تولید انبوه پلاستیک های زیستی را مسائل اقتصادی دانست. براساس برآورد های انجام شده، برای تولید پلاستیک های زیستی سالانه به رقمی برابر 360 میلیارد پوند هزینه نیاز است. اما پرسش مطرح شده این است که مشکلات اقتصادی یا بهتر بگوییم بهانه مشکلات اقتصادی، بهانه خوبی برای توقف یا کاهش تولید پلاستیک های زیستی است؟

بررسی های انجام شده نشان می دهد پلاستیک های زیستی «میرل» به راحتی و بدون هیچ گونه آسیب به طبیعت، طی دو ماه در کمپوست و اندکی طولانی تر در خاک، آب رودخانه ها، دریاها و اقیانوس ها تجزیه شده و مواد اولیه آن به طبیعت بازمی گردند. این مدت زمان تجزیه در مقایسه با بازیافت مجدد بسیاری از کمپوست های مورد استفاده برای گیاهان و حتی کاغذ زمان بسیار کمتری است. علاوه بر این تولیدکنندگان غلات مورد استفاده برای تولید پلاستیک های زیستی معتقدند هزینه تولید، فرآوری، انبار کردن، بسته بندی و در نهایت ارائه غلات باکیفیت برای مصرف مردم به مراتب بالاتر از افزایش سطح زیر کشت غلات برای تهیه پلاستیک های زیستی است اما دولت ها برای گسترش سطح زیر کشت غلات مورد استفاده برای تولید پلاستیک های زیستی هزینه یی را اختصاص نمی دهند.

هزینه بالای تهیه مواد اولیه برای مراکز تولید پلاستیک های زیستی یکی دیگر از موانع موجود بر سر راه تولید انبوه پلاستیک های زیستی است.

برآوردها نشان می دهد برای تولید پلاستیک زیستی «میرل» شرکت سازنده باید برای هر پوند ماده اولیه (ذرت)، هزینه یی معادل 5/2 دلار پرداخت کند. در حالی که برای یک شرکت سازنده پلاستیک از مشتقات نفتی، هزینه خرید همین مقدار ماده اولیه (رزین) تنها 70 تا 90 سنت است. بنابراین با یک مقایسه ساده می توان نتیجه گرفت شرکت های تولیدکننده پلاستیک های زیستی در مقایسه با تولیدکنندگان پلاستیک های مشتق شده از مواد نفتی، 10 تا 20 درصد هزینه بالاتری برای خرید مواد اولیه پرداخت می کنند.

بنابراین در یک جمع بندی کلی می توان اصلی ترین دلیل به تعویق افتادن تولید انبوه پلاستیک های زیستی را مشکلات اقتصادی تولیدکنندگان مواد اولیه این پلاستیک ها یعنی کشاورزان و هزینه بالای خرید این مواد اولیه برای شرکت های سازنده پلاستیک های زیستی دانست.

نظرسنجی انجام شده از مردم امریکا و برخی کشورهای اروپایی نشان می دهد مردم این کشورها از پرداخت اندکی هزینه بیشتر برای حفظ سلامت محیط زیست و در نتیجه سلامتی خودشان استقبال می کنند. آنها پرداخت 5/2 دلار برای نوشیدن یک فنجان قهوه در فنجان هایی با روکش پلاستیکی زیستی را به نوشیدن قهوه دو دلاری در فنجان هایی با روکش های پلاستیکی حاصل از مشتقات نفتی ترجیح می دهند. به عقیده آنها حفظ سلامتی و محیط زیست بهایی دارد که باید پرداخت. www.cnn.com

پلاستیک

پلی اتیلن
به طور کلی به تولید
محصولات جدید از ضایعات بازیافت اطلاق می شو د. امروزه
فرایند بازیافت به منظور کاهش دادن حجم بالای ضایعات
جامد و جلوگیری از آلودگی محیط زیست در جوامع ،
(P ET) اهمیت زیادی پیدا کرده است . پلی اتیلن تر فتالات
یک پلی استر آروماتیکی است که از پلیمریزاسیون تراکمی
( DMT) یا دی متیل تر فت الات ( TPA) تر فتالیک اسید
حاصل می شود . خصوصیات مطلوب ( EG) و اتیلن گلایکول
این پلی استر باعث افزایش روز افزون استفاده آن در صنایع
مختلف به ویژه صنایع بسته بندی مواد غذایی و صنایع تولید
( PET) الیاف مصنوعی نساجی گردیده است. فرایند بازیافت
شامل بازیافت مکانیکی،حرارتی و شیمی ایی می باشد .در این
، ( PET) مقاله از بین روش های مختلف بازیافت شیمیایی
توسط آب ولسید ) PET روش هیدرولیز اسیدی ( تخریب
به عنوان روش مناسب در مقیاس نیمه صنعتی انتخاب شد.
از دلایل انتخاب این روش می توان شرایط دما و فشار پایین
فرایند، وجود تجهیزات ساده وهزینه ک متر نسبت به سایر
فرایند های دیگر را نام بر د .و در پایان یک پایلوت واحد بازیافت شیمیایی پیشنهاد گردید.

چرخه تبدیل مواد پلاستیکی به سوخت شامل چه مراحلی می شود؟
این پروژه از یک واحد شستشو، آماده سازی و خردسازی قطعات پلاستیکی و انتقال آن به راکتور تبدیل کننده تشکیل شده است.
در راکتور پس از انجام واکنش های لازم در جوار کاتالیست ، پلاستیک ها به بنزین و گازوئیل تبدیل می شوند. سپس مواد سبک نفتی تولید شده به خارج از راکتور انتقال می یابند.
در این مرحله این مواد سبک فیلتر شده و آماده بهره برداری می شوند.
پیوندهای محکم کربنی در ضایعات پلیمری چگونه و طی چه مکانیسمی ، ساختار ملکولی بنزین را تشکیل می دهند؟
پسماندهای پلاستیکی ، ضایعات پلاستیکی ، زباله های پلاستیکی و یا هر نوع مواد دیگری که به نوعی از جنس پلاستیک ها باشند، عموما پایه هیدروکربوری داشته و از کربن و هیدروژن تشکیل شده اند.
این کربنها همانند حلقه های زنجیری طویل به یکدیگر متصل شده اند و به عبارتی پلاستیک ها و مواد پلیمری را تشکیل می دهند.
طول این زنجیره و چگونگی قرار گرفتن شاخه های جانبی در این زنجیرها نوع پلیمر را تعیین می کند؛ برای مثال پلی اتیلن که حدود 60درصد مواد پلیمری را تشکیل می دهد، از یک زنجیر ساده کربن بدون هیچ گونه شاخه و برگی شکل گرفته است در حالی که پلی پروپیلن همانند پلی اتیلن بوده و تنها وجه افتراق آن با پلی اتیلن در یک شاخه جانبی تک کربنی و تکرار آن در هر 3کربن است.
زباله ها و ضایعات پلاستیکی در اصل همین زنجیره های محکم کربنی هستند که از نقطه نظر شیمیایی دارای باندهای شیمیایی پایداری هستند که متاسفانه پس از مصرف تنها به خاطر از دست دادن ظاهر و رنگ روی خود به دور انداخته می شوند.
به عبارتی تنها ظواهر فیزیکی نامناسب سبب از سرویس خارج شدن این مواد شده است ، در حالی که از نظر شیمیایی تغییر آنچنانی نکرده اند و شبیه روز نخست سرویس دهی کیفیت مشابهی دارند.
به هر حال ما بدون توجه به ظاهر فیزیکی زباله ها و ضایعات پلاستیکی که بسیار پایدار است و می تواند سالها در طبیعت باقی بماند و مخاطرات زیست محیطی ایجاد کند، در یک فرآیند کاتالیستی ، ملکول های این مواد را به اصطلاح می شکنیم و به ملکول های کوچک تر تبدیل می کنیم.
به عبارت دیگر با استفاده از کاتالیست که همانند قیچی عمل می کند، زنجیره های مواد پلیمری را که از دهها هزار کربن تشکیل شده به صورت منظم و بریده از یکدیگر جدا و زنجیره های کوتاه 5الی 10کربنی ایجاد می کنیم.
این مواد تولید شده در واقع همان بنزین است که با کنترل توزیع درصد آنها در راکتور به وسیله حرارت و فشار به دست می آید.
در طرح ارائه شده، منظور از مواد سنگین هیدروکربنی چیست و کدام دسته از مواد سوختی از تبدیل آنها حاصل می شود؟
مواد سنگین هیدروکربنی شامل 2گروه اصلی یعنی گروه پتروشیمی مانند پلیمرهای نفتی ، پلی اتیلن ، پلی پروپیلن ، پلی واینال کلراید، PET، نایلون ها، غیره و گروه فرآورده های نفتی همچون قیر، مازوت ، روغن ها و گازوئیل سنگین می شوند که عموما در پالایشگاه تولید می شوند.
در این طرح با توجه به این که طراحی دستگاه ها در راکتور به عهده ماست و نیزکاتالیست ، نوع و درصد آن را نیز خود تعیین می کنیم ، قادر هستیم تقریبا هر نوع سوخت سبک از گاز طبیعی ، گاز مایع و حلال های سبک نفتی گرفته تا بنزین ، گازوئیل و روغن موتور را تولید کنیم.
مواد سوختی به دست آمده به چه نسبتی حاصل می شوند؟
از یک کیلو مواد پلاستیکی حدود 800 گرم سوخت مایع (80درصد)، حدود 10 گرم سوخت گازی (10درصد) و حدود 10درصد سوخت جامد (کک 100درصد) تولید می شود.
به عبارتی تقریبا این عملیات پسماندی ندارد و تمام مواد ورودی به سیستم به سوخت مایع ، جامد و گاز تبدیل می شود.
این طرح چه مزیتهایی نسبت به طرحهای مشابه دارد؟
در این طرح حدود 80درصد وزن پلاستیک به مایعات سبک نفتی از قبیل بنزین وگازوئیل تبدیل می شود، در حالی که در طرحهای مشابه حداکثر این میزان به 20درصد می رسد؛ بعلاوه مواد تولید شده در طرحهای مشابه در حد مازوت و دیگر مایعات سنگین هیدروکربنی است.
بازدهی این کار حدود 80درصد است ؛ البته 20درصد باقی مانده نیز قابل استفاده است. برای مثال 10درصد گاز براحتی به عنوان سوخت راکتور قابل استفاده است.
آیا این طرح در حال حاضر در فاز اجرایی قرار گرفته است؟
ما هم اکنون در حال ساخت یک واحد نیمه صنعتی به ظرفیت 5تن در روز هستیم که سفارش یک شرکت در بخش خصوصی است.