اختصاصی بسپار/ آیا فناوری‌های جدید می‌توانند با چالش‌ها و مشکلات پسماندهای پلاستیکی مقابله کنند؟
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر جیمز کندی، تحلیلگر فناوری در IDTechEx در مورد گزارش اخیر “بازیافت شیمیایی و انحلال پلاستیک‌ها 2024-2034: فناوری‌ها، نقش‌آفرینان، بازارها، پیش بینی‌ها” توضیح می‌دهد.
بازار بازیافت پیشرفته عمدتا بر فناوری‌هایی مانند تجزیه‌ی گرمایی و بسپارش (گرمایی، شیمیایی و آنزیمی) متمرکز است. به میزان کمتر، روش‌هایی مانند تبدیل به گاز و مایع سازی Hydrothermal نیز در حال بررسی هستند. با این حال، این فناوری‌ها به دلیل تاثیرات زیست‌محیطی خود در برخی مناطق با نظارت و محدودیت‌های روزافزونی مواجه هستند. در حالی که بازیافت مکانیکی به دلیل مقرون به صرفه بودن و کارایی آن، روش بازیافت ترجیحی است، اما هنوز در کاربردهایی که به خلوص بالا و خواص مکانیکی نیاز دارند، دچار کاستی است. فناوری‌های انحلال یا Dissolution (که گاهی به عنوان استخراج با حلال شناخته می‌شود) برای پرداختن به این چالش‌های ناشی از فناوری‌های بازیافت شیمیایی و بازیافت مکانیکی، راه‌حل امیدوارکننده‌ای را ارائه می‌دهند.
درک فرایند انحلال
انحلال شامل جداسازی ضایعات بسپاری با استفاده از یک حلال است. حلال به طور انتخابی بسپار را حل می‌کند و آن را از آلاینده‌ها و سایر مواد غیر هدف جدا می‌کند. پس از حل شدن، محلول خالص می‌شود و حلال حذف می‌گردد و پلاستیک تقریبا خالصی باقی می‌ماند که می‌تواند برای استفاده‌ی دوباره در تولید استفاده شود.
این روش می‌تواند با پسماندهای پلاستیکی آلوده یا مخلوطی که بازیافت آن‌ها از طریق ابزارهای مکانیکی چالش برانگیز است، مناسب باشد، در حالی که بسپارها را به مولکول‌های تشکیل‌دهنده یا مواد اولیه‌ی آن تجزیه نمی‌کند. به این ترتیب نیاز به جداسازی دقیق انواع بسپار کاهش می‌یابد، زیرا انواع پلاستیک‌ها را می‌توان به صورت انتخابی حل کرد و در صورت استفاده از مخلوط حلال مناسب، آن‌ها را جدا کرد. این فرایندها با حلال‌ها و روش‌های جداسازی برای انواع پلاستیک خاص مانند پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن و اکریلونیتریل‌بوتادین‌استایرن طراحی شده‌اند.
PureCycle Technologies یکی از نقش‌آفرینان برجسته در زمینه‌ی انحلال پلاستیک است. این شرکت از فناوری اختصاصی توسعه یافته توسط Procter & Gamble برای بازیافت پلی‌پروپیلن استفاده می‌کند. فرایند آن شامل استفاده از یک حلال (عمدتا n-بوتان) برای تصفیه پلی‌پروپیلن پسماند به شکلی است که از نظر کیفیت با پلاستیک بکر قابل مقایسه است. PureCycle بیان می‌کند که PP بازیافتی آن می‌تواند در کاربردهایی استفاده شود که روش‌های بازیافت مکانیکی برای آن‌ها مناسب نیست، مانند بسته‌بندی مواد غذایی.
مزیت اصلی انحلال، بازده کلی بالاتری است که می‌تواند در مقایسه با فناوری‌های بازیافت شیمیایی ارائه دهد، زیرا این محصول به‌عنوان یک رزین آماده برای استفاده به جای صرفا یک بلوک ساختمانی بسپاری یا هیدروکربن، دوباره وارد زنجیره تامین پلاستیک می‌شود.
پیشرفت در انحلال
به عنوان یک صنعت نسبتا نوپا، پژوهش‌ها و توسعه مداوم بر روی فرایندهای آن وجود دارد. یکی از موارد برجسته، بازیابی و رسوب هدفمند با حلال است. این یک چارچوب فناوری جدید است که پژوهشگران دانشگاه Wisconsin-Madison توسعه داده اند. این فناوری می‌تواند اجزای فیلم‌های پلاستیکی چند لایه را جدا کرده و آلاینده‌ها را حذف کند. فیلم‌های چند لایه چالشی کلیدی در مدیریت زباله‌های پلاستیکی هستند و در نتیجه تجاری‌سازی این فناوری پتانسیل بالایی دارد. علاوه بر این، توسعه دهندگان STRAP ادعا می‌کنند که این فرایند مزایای زیادی نسبت به رقبا دارد، از جمله عملکرد در فشار جو و دماهای پایین تر. در حال حاضر، یک کارخانه آزمایشی STRAP در دانشگاه فناوری میشیگان برای اثبات این فناوری در حال ساخت است. طبق وعده‌ها سامانه انحلال بسیار سازگار برای این نوع پسماندهای پلاستیکی که بازیافت آن‌ها سخت است، بهترین راه حل خواهد بود. چالش‌های فنی مقیاس‌بندی STRAP احتمالا چندین سال تا تجاری شدن فاصله دارد.
چالش‌های آینده برای انحلال
در حالی که فناوری انحلال نویدبخش است، اما بدون چالش نیست و قابل نقد است. به عنوان مثال، سوالاتی در مورد چرخشی بودن طولانی‌مدت وجود دارد زیرا بسپار احتمالا در چرخه‌های متوالی تخریب می‌شود. نگرانی دیگر در مورد فرایند انحلال، تاثیر زیست محیطی حلال‌های مورد استفاده است. این مواد شیمیایی باید به دقت مدیریت شوند تا از انتشار مواد مضر در محیط جلوگیری شود. انرژی مورد نیاز برای گرم کردن حلال‌ها و متعاقبا حذف آن‌ها از پلاستیک محلول نیز به ردپای کربن این فرایند می‌افزاید.
قابلیت اقتصادی فناوری انحلال نیز نامشخص است. هزینه حلال‌ها، مصرف انرژی و نیاز به زیرساخت‌های پیچیده احتمالا بسپارهای بازیافتی کارخانه‌های انحلال را نسبت به روش‌های بازیافت مکانیکی گران‌تر خواهد کرد. هرچقدر این فرایند سبزتر باشد و قوانین محدودکننده را پوشش دهد، در مقابل سایر فناوری‌های بازیافت تعیین می‌کند که آیا کارخانه‌های انحلال می‌توانند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند یا خیر.
علاوه بر این، مقیاس مورد نیاز برای تاثیر قابل توجه بر پسماندهای پلاستیکی از طریق انحلال بسیار زیاد است. ایجاد زیرساخت‌های لازم برای فراورش حجم زیادی از پسماندهای پلاستیکی از طریق انحلال، کار بزرگی است که نیاز به سرمایه گذاری و زمان قابل توجهی دارد.
آینده‌ی بازار انحلال
موفقیت فناوری‌های انحلال مانند PureCycle به تقاضای بازار برای پلاستیک‌های بازیافتی بستگی دارد. در حالی که علاقه‌ی روزافزونی به مواد پایدار وجود دارد، رقابت با پلاستیک‌های ارزان تر و بکر می‌تواند پتانسیل بازار را برای محصولات بازیافتی محدود کند. تلاش‌های آینده بر توسعه فرایندهایی برای طیف وسیع‌تری از انواع بسپار متمرکز خواهد بود. شرکت‌هایی مانند APK، Worn Again و Polystyvert به ترتیب با پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET) و پلی‌استایرن (PS) کار می‌کنند. سازمان تحقیقات علمی کاربردی هلند (TNO) در حال توسعه‌ی فرایندی به نام Mobius برای بازیافت آکریلونیتریل‌بوتادین‌استایرن (ABS) است، اگرچه هنوز تجاری نشده است.
انحلال فناوری امیدوارکننده ای برای رسیدگی به تقاضا برای راه حل‌های پسماندهای پلاستیکی کم کربن و همه کاره ارایه می‌کند. با این حال، موانع متعددی از جمله اصلاح فناوری، مقیاس تجاری و چالش‌های اقتصادی باقی مانده است. ذینفعان باید مزایا و معایب انحلال را در چارچوب گسترده تر راهبرد‌های مدیریت زباله جهانی به دقت ارزیابی کنند. گذر از چالش‌های اقتصادی کلیدی خواهد بود، زیرا قیمت عامل تعیین‌کننده‌ی موفقیت است و شرکت‌هایی که بسپارهای بازیافتی را به کار می‌گیرند، این موارد را به خوبی ارزیابی می‌کنند. پیشرفت این ایده به ادامه‌ی پژوهش‌ها، سرمایه گذاری و حمایت نظارتی برای اصلاح فرایند و ارزیابی قابلیت دوام درازمدت آن به عنوان بخشی از تلاش جامع برای کاهش تاثیر زباله‌های پلاستیکی بر محیط زیست ضروری خواهد بود.
