اما اکثریت قریب به اتفاق نزدیک به 350 میلیون تن پلاستیک تولید شده است هر سال به زمین بازمی گردد، به طور متوسط 500 سال تجزیه آهسته به خاک و آب است. در طول 50 سال گذشته، تقریبا 30 میلیون تن به اقیانوس ها تبدیل شده است. 100 میلیون تن دیگر به رودخانه ها، دریاچه ها و آبراه ها سرازیر شد.
اما اگر راهی برای شکستن پلاستیک‌ها – حتی سخت‌ترین آنها برای بازیافت – به مواد شیمیایی خام که قابل فروش و استفاده مجدد باشد، وجود داشت، چه؟ یک مطالعه جدید از سوی دانشمندان آزمایشگاه ملی Oak Ridge ممکن است این کد را شکسته باشند تا یک سوم پلاستیک های مخلوط غیرقابل بازیافت جهان را جدا کنند. محققان با استفاده از یک کاتالیزور آلی جدید، ترکیبی را برای جداسازی چهار نوع از پرکاربردترین انواع پلاستیک های مخلوط در سطح مولکولی طراحی کردند، حتی اگر آنها از نظر شیمیایی به یکدیگر متصل باشند یا حاوی مقادیر کمی ناخالصی باشند.
اگر بتوان از این فرآیند بازیافت شیمیایی به صورت تجاری استفاده کرد، کوه‌های منسوجات، فوم‌های پلی اتیلن، بطری‌های نوشیدنی، بسته‌بندی مواد غذایی و موارد دیگر به درآمد جدیدی برای تأسیسات مدیریت زباله تبدیل می‌شد و در عین حال صدها میلیون دلار در هزینه‌های تخلیه صرفه‌جویی می‌کرد. ما می دانیم که برخی از شرکت ها دوست دارند [Eastman Chemical Company] تومونوری سایتو، شیمیدان ارشد پلیمر مصنوعی در Oak Ridge و نویسنده مسئول این مطالعه، گفت: در حال حاضر روی نوع مشابهی از فرآیند بازیافت شیمیایی سرمایه گذاری می کنیم و می دانیم که این فناوری مقیاس پذیر است. EHN.
هر ساله کارخانه های تخصصی حذف مواد قابل بازیافت از جریان زباله به نام تأسیسات منابع مادی بیش از 70 دلار در هر تن تخلیه زباله های بازیافت نشده در محل های دفن زباله کاهش پلاستیک ها می تواند هزینه های دفع قابل توجهی را کاهش دهد، اما فناوری جداسازی شیمیایی در مراحل اولیه است.
سایتو گفت که مقیاس‌بندی روش او مستلزم تغییرات بزرگی در روش بازیافت ما و یک پایلوت در دنیای واقعی است تا نشان دهد که کاتالیزور می‌تواند به طور موثر زباله‌های مخلوطی را که به محل‌های دفن زباله ختم می‌شوند، جدا کند.
کارخانه های بازیافت مواد شیمیایی دارند شروع به ظهور کرد در شهرهای اطراف ایالات متحده در سال های اخیر. اما بسیاری به قول خود عمل نکرده اند و قابل توجه هستند نگرانی های عدالت زیست محیطی اطراف تمرین بسیاری از مواد شیمیایی مورد استفاده در ساخت پلاستیک ها مختل کننده غدد درون ریز هستند – به این معنی که با عملکرد صحیح هورمون ها تداخل دارند – و با مشکلات سلامتی مانند ناباروری، عدم تعادل هورمونی و سرطان مرتبط هستند.
انتشار گازهای گلخانه ای از پلاستیک های فوق گرم تا نقطه ذوب آنها می تواند تعداد زیادی از این مواد سمی را در اکوسیستم اطراف آزاد کند و اگر به دقت تنظیم نشود به طور بالقوه به سلامت انسان آسیب می رساند.
همچنین مدافعان می‌گویند که تلاش‌های بازیافت شیمیایی تنها به تکیه ما به پلاستیک ادامه می‌دهد – و این تنها راه واقعی برای کاهش ضایعات و قرار گرفتن در معرض کاهش تولید است.
از آزمایشگاه تا زندگی واقعی: یک واقعیت تلخ
کارمند BASF با یک بطری روغن پیرولیز که از زباله های پلاستیکی بازیابی شده است. اعتبار: BASF – ما شیمی/فلیکر را ایجاد می کنیم
تبدیل ظروف پلاستیکی که هر هفته به حاشیه می فرستیم به چیزی مفید دشوار است. اولین مرحله این فرآیند، برداشتن پلاستیک‌هایی است که معمولاً در الیاف مصنوعی، بطری‌های آب، قطعات خودرو و تلفن‌های همراه یافت می‌شوند و آنها را با شیشه، آب و سایر آلاینده‌ها مخلوط می‌کنیم. با گذراندن آن از طریق آسیاب ترکیبی، پلاستیک به گلوله هایی به اندازه دانه های برنج خرد می شود و سپس با کاتالیزور نمک در خمره های بزرگ مخلوط می شود. Arif Ariffuzzman، نویسنده ارشد مطالعه ORNL توضیح داد که وقتی پلاستیک بین 130 تا 215 درجه سانتیگراد (حدود 420 فارنهایت) گرم می شود، پیوندهای شیمیایی شکسته شده و پلاستیک مذاب همگن شروع به جدا شدن و تبلور مجدد می کند.
مخلوط حاصل شبیه به تعلیق پانسمان ایتالیایی است. محققان توانستند چندین ماده شیمیایی را با درصد خلوص بالای 96 درصد از این مخلوط خارج کنند، از جمله کاپرولاکتام و دی متیل ترفتالات، که هر دو برای تولید الیاف مصنوعی و سایر پلاستیک‌ها مورد نیاز بودند. همانطور که این مواد ارزشمند هستند، برخی دوست دارند کاپرولاکتام برای انسان بسیار مضر هستند، در حالی که دیگران به اندازه کافی برای تعیین خطرات واقعی آنها مطالعه نشده اند.
آریفوزمن، که استارت آپی به نام Re-Du Plastics را در ناکسویل، تنسی برای تجاری سازی کاتالیزور تأسیس کرد، گفت: “این فقط یک فرصت برای ما به عنوان شیمیدان نیست.” EHN. “این فرصتی برای تسهیلات زباله است تا به طور همزمان در هزینه ها صرفه جویی کنند وپول درآوردن.”
باب آلن، محقق ارشد در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر، گفت که یافته های این مطالعه پتانسیل بالایی دارد، اما هیجان آریفوزمن زودرس است. او گفت که تلاش می کنیم به سادگی فرآیند شیمیایی را به سیستم بازیافت فعلی خود اضافه کنیم EHN، “مثل این است که من سه درس اول هنرهای رزمی خود را می گذرانم و فکر می کنم آماده مبارزه با کانر مک گرگور هستم.” آلن که 35 سال به عنوان رئیس تحقیقات و فناوری پلیمر در IBM گذرانده است، همچنین خاطرنشان می کند که میزان خلوص 96 درصد آن نمره بالایی نیست که ما فکر می کنیم. او گفت: «تنها راهی که می‌خواهید به جایی که باید باشید این است که بیش از حد خالص شوید،» و افزود: «99 درصد این عدد جادویی است و حقیقتی در شیمی مولکولی”
این فقط یک فرصت برای ما به عنوان شیمیدان نیست. این فرصتی است برای تسهیلات زباله برای صرفه جویی همزمان در هزینه وپول درآوردن.” – Arif Ariffuzzman، Re-Du Plastics
آلن گفت که به طور کلی، تولیدکنندگان مواد شیمیایی به زنجیره های تامین قوی مواد تشکیل دهنده نیاز دارند و به فقدان چنین شبکه هایی در شیوه مدیریت زباله های پلاستیکی مخلوط اشاره کرد. او از اقتصاد دایره ای پلاستیک حمایت می کند که Saito و Ariffuzman برای آن تلاش می کنند، اما تجاری سازی بازیافت مواد شیمیایی را در پنج تا 10 سال آینده می بیند. او گفت: “اگر می خواهید رنج و درد مجوز و تامین مالی یک تاسیسات تولیدی جدید را تحمل کنید، فرآیندی را که قبلا در سیاره زمین دیده نشده بود، اجرا کنید، بهتر است مطمئن باشید که با بیش از فقط میکی موس مقادیری از مواد قابل استفاده دارد.”
مانع نهایی، معرفی مجدد مواد به بازار است. بسیاری از شرکت های پتروشیمی به تغییر قریب الوقوع به سمت الف اشاره می کنند اقتصاد دایره ای پلاستیکی، جایی که میلیاردها تن زباله پلاستیکی را می توان از نظر تئوری نجات داد و برای تولید مواد قابل استفاده بازیافت کرد.
اما برخی این هدف را زیر سوال می برند، زیرا بسیاری از پلاستیک هایی که ما هر روز از آنها استفاده می کنیم، مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن، اغلب حاوی مواد پر و پلی فلورینه (PFAS) هستند، گروهی از مواد شیمیایی سمی به نام “مواد شیمیایی برای همیشهزیرا آنها به طور ارگانیک در محیط تجزیه نمی شوند و با چندین مشکل بهداشتی مرتبط هستند.
آلفردو الکساندر کاتز، استاد علوم و مهندسی مواد در MIT، گفت: «ده سال پیش، ما هرگز ادعا نمی‌کردیم که آنها قابل بازیافت هستند. EHN. اما از آنجایی که فشار بیشتری برای کاهش تولید و مصرف پلاستیک‌ها، به‌ویژه در این کشور وجود دارد اتحادیه اروپاشروع کردند به آنها دایره ای صدا زدند، انگار قرار بود بازیافت شوند.»
آلن خاطرنشان کرد: علاوه بر این، مشخص نیست که آیا این روش با شرایط واقعی پلاستیک‌های موجود در محل‌های دفن زباله کار می‌کند یا خیر. او گفت: «هر فرآیند بازیافت شیمیایی تجاری باید بتواند جریان‌های ضایعات پلاستیکی مختلط مملو از آلاینده‌ها را مدیریت کند. وقتی از سایتو پرسیدم که آیا، برای مثال، کاتالیزور او می‌تواند چیزهایی مانند فنجان‌های ماست مصرف‌شده با تکه‌هایی از لبنیات دلمه‌شده را کنترل کند، او اعتراف کرد که گرفتن مونومرهای قابل استفاده از این ماده «بسیار دشوار» است.
نگرانی های زیست محیطی رسیدگی نشده
ملاحظات متمرکز بر افزایش این فرآیند بازیافت شیمیایی برای لی بل، مشاور سیاست گذاری سازمان غیرانتفاعی Beyond Plastics که متخصص در آلاینده های آلی پایدار. او گفت که خطرات سلامتی بالقوه ای که این فرآیند می تواند به همراه داشته باشد دلیل کافی برای فکر کردن در مورد ارتقای این فرآیند به سطح صنعتی است.
بل گفت EHN یکی از کاتالیزورهای تجربی در این مطالعه، تری فلورواستیک اسید (TFA)، یکبرای همیشه شیمیایی” که به طور طبیعی تحلیل نمی رود. من نگرانی جدی در مورد تکیه بر فرآیند بازیافت دارم که شامل یکی از خطرناک ترین مواد شیمیایی است که ما در حال حاضر سعی در مدیریت آن داریم – و اصلاً به خوبی مدیریت نمی کنیم. TFA است برای انسان سمیو می تواند باعث سوختگی شدید چشم ها، بثورات پوستی و آسیب عمده به دستگاه تنفسی فوقانی شود. از طریق قرار گرفتن در معرض طولانی مدت، TFA همچنین می تواند باعث آسیب بالقوه کشنده به بدن شود کبد و کلیه ها.
“اگر می خواهید رنج و درد مجوز و تامین مالی یک مرکز تولیدی جدید را تحمل کنید، فرآیندی که قبلاً در سیاره زمین دیده نشده است، بهتر است مطمئن باشید که با مقادیر بیشتری از میکی موس کار می کنید. مواد قابل استفاده.” – باب آلن، محقق ارشد در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر
در سال 2023، بل در نویسندگی مشترک یک گزارش با شبکه بین‌المللی حذف آلاینده‌ها در مورد بازیافت مواد شیمیایی، که هزینه‌های زیست‌محیطی نوع فرآیند بازیافت شیمیایی را تشریح می‌کند. بر اساس این گزارش، نیازهای انرژی آن شدیدتر از نیازهای تولید پلاستیک سنتی است و این فرآیند را 100 برابر مضرتر می کند و انتشار گازهای گلخانه ای آن 10 تا 100 برابر بیشتر از تولید پلاستیک بکر است. علاوه بر این، تنها بخش کوچکی از پلاستیک هایی که وارد تاسیسات بازیافت شیمیایی می شوند به پلاستیک تبدیل می شوند. در این گزارش آمده است که بیشتر آن به زباله تبدیل می شود (اغلب خطرناک)، به عنوان سوخت سوزانده می شود یا دفن می شود.
بل همچنین خاطرنشان کرد که این مطالعه یک بخش کلیدی را نیز از دست داده است: تشریح انتشار گازهای گلخانه ای و خطرات زیست محیطی و فهرست کردن هر ماده شیمیایی درگیر در این فرآیند، بخشی که به عنوان ارزیابی چرخه حیات (LCA) شناخته می شود. بل توضیح داد: «هرگاه مواد اولیه پلاستیکی بالای 200 درجه سانتیگراد گرم شوند، شروع به ورود به محدوده تشکیل دیوکسین خواهند کرد.» دیوکسین ها مجموعه ای از مواد شیمیایی هستند که وقتی پلاستیک های حاوی کلر تشکیل می شوند (بسیاری از محصولات پلاستیکی رایج انجام می دهند) به دماهای بالاتر برده می شوند و به صورت کریستال های میکروسکوپی ظریف تر از آنچه چشم می بیند ظاهر می شود. دیوکسین ها هنگام تنفس باعث سرطان، مشکلات تولید مثل و رشد می شوند و به سیستم ایمنی آسیب می رسانند. این حذف مشخص نیست که آیا این روش و چه مقدار دیوکسین تولید می کند.
علاوه بر این، مطالعه حاوی هیچ داده ای در مورد نیست PFAS بل گفت: «این واقعیت که هیچ اشاره ای به PFAS یا دیوکسین نشده است، من را در مورد قابلیت اطمینان LCA و خطرات مرتبط با این فرآیند بسیار نگران می کند.
حتی آزمایش‌های با نیت خوب مانند فرآیند بازیافت شیمیایی که Arifuzzman و Saito توسعه داده‌اند، در بهترین حالت هنوز آزمایشی و در بدترین حالت خطرناک هستند. همانطور که باب آلن بیان کرد، تفاوت بسیار زیادی بین یک آزمایش بسته با پنج لیتر مواد اولیه پلاستیکی مخلوط در یک آزمایشگاه کنترل شده و بیش از 200000 متریک تن زباله های پلاستیکی مخلوط آمریکایی ها هر روز تولید می کنند.
برای این که این محققین منصفانه باشند، [they] بل می‌گوید: «در تلاش برای یافتن راه‌حل هستند و تکنیک‌های جدیدی را امتحان می‌کنند که موفقیت محدودی در آزمایشگاه به دست می‌آورد. “اما ارتقاء به مقیاس تجاری بازی کاملاً دیگری است.”
“اگر من در یکی از آن جوامع بودم [considering chemical recycling]، من به طور جدی می خواهم بپرسم که آیا این ریسک ارزش دارد؟ شاید تولید پلاستیک بازیافتی با کیفیت واقعا خوب. من فکر می کنم [answer] باید خیر باشد.»
از مقالات سایت شما
مقالات مرتبط در سراسر وب