اختصاصی بسپار/ اهمیت موازنه جرم در بازیافت شیمیایی

بسپار/ایران پلیمر رویکردهای مربوط به موازنه جرم می‌‌تواند به‌طور چشمگیری بر محاسبات محتوای بازیافتی تاثیر بگذارد.
درحالی ‌‌که نشانه‌‌هایی از رشد ظرفیت‌ بازیافت شیمیایی در سطح جهانی وجود دارد، هنوز قوانینی در مورد بازیافت شیمیایی ایجاد نشده است. بر اساس داده‌های ICIS Recycling Supply Tracker – Chemical، در صورت به نتیجه رسیدن تمام پروژه‌ها (از جمله تصمیم سرمایه‌گذاری (FID))، ظرفیت جهانی بازیافت شیمیایی این پتانسیل را دارد که تا سال 2029 نسبت به وضعیت فعلی خود هشت برابر رشد کند. به‌‌منظور دستیابی صنعت بازیافت شیمیایی به رشد آتی خود، تدوین دستورالعمل‌های واضح در مورد چگونگی سهم‌‌دهی مواد بازیافتی شیمیایی به محصولات شرکت‌ها در راستای دستیابی به اهداف بازیافت، مفید خواهد بود. فقدان دستورالعمل در این زمینه به عدم اطمینان کلی پیرامون بازیافت شیمیایی از نظر قانونی می‌‌افزاید و این امر بر سرمایه‌‌گذاری در این صنعت نوپا تاثیر منفی می‌‌گذارد. سرمایه‌‌گذاری در بازیافت شیمیایی به‌‌منظور گسترش دامنه‌‌ی مواد اولیه‌‌ی بازیافت‌پذیر، در شرایطی مهم است که هدف پلاستیک‌‌ها و کاربردهای خاصی از آن‌ها باشد که برای بازیافت مکانیکی مناسب نیستند.

موازنه جرم روشی برای سامان‌‌دهی جهت اطمینان از سهم‌‌دهی مناسب مواد ورودی در محصول نهایی
موازنه جرم، یا محاسبه مواد ورودی و خروجی از یک سامانه، به‌ویژه در بازیافت وابسپارش/تبدیل گرمایی حتی در مقایسه با سایر انواع بازیافت شیمیایی چالش برانگیز است؛ زیرا این فرایندها معمولا بیش از یک خروجی تولید می‌‌کنند. در نتیجه، مواد بازیافتی ورودی باید به خروجی‌های مختلف توزیع شوند که این امر فرایند موازنه جرم را پیچیده می‌کند. از آن‌‌جا که انتظار می‌رود فناوری‌های وابسپارش گرمایی (مانند تَف‌‌کافت (pyrolysis) و گاززدایی (gasification)) بیش‌‌ترین رشد جهانی را بر اساس مراکز اعلام‌شده داشته باشند، موازنه جرم اکنون در کانون بسیاری از بحث‌ها قرار دارد.

تصمیم نهایی سرمایه‌‌گذاری، شامل پروژه‌های مبتنی بر تف‌‌کافت (همه نوع، برای تمام بسپارهای مرتبط؛ به استثنای تف‌‌کافت لاستیک)، گاززدایی، قندکافت، آب‌‌کافت و پروژه‌های متانول‌‌کافت

بازیافت شیمیایی و موازنه جرم
موازنه جرم روشی برای سامان‌‌دهی به‌منظور اطمینان از سهم‌‌دهی مناسب مواد ورودی در محصول نهایی است. با رشد و شکوفایی صنعت بازیافت شیمیایی، مفهوم موازنه جرم برای حفظ شفافیت درمورد نحوه‌‌ی سهم‌‌دهی مواد بازیافتی اهمیت روزافزونی پیدا می‌‌کند.
بازیافت شیمیایی یک اصطلاح کلی است که شامل فرایندهای مختلف برای تجزیه شیمیایی پلاستیک به اجزای تشکیل‌دهنده‌ی آن است. وابسپارش گرمایی زیر دسته‌ای از بازیافت شیمیایی و شامل فرایندهایی است که پلاستیک را با گرما و فشار تجزیه می‌‌کند. تف‌‌کافت را می‌توان به‌عنوان یکی از نمونه‌‌های فرایند وابسپارش گرمایی نام برد که عمدتا برای تبدیل پلی‌‌اولفین‌‌ها (PO) مانند پلی‌‌اتیلن (PE) و پلی‌‌پروپیلن (PP) به نفت تف‌‌کافتی استفاده می‌‌شود.
نفت تف‌‌کافتی – چه مستقیم و چه پس از تصفیه – قبل از فراوری بیش‌‌تر با مواد نو مخلوط می‌‌شود. این اختلاط در اوایل زنجیره‌ی تامین اتفاق می‌افتد و پس از آن، مواد نو از مواد بازیافتی قابل تشخیص نیستند. در این مرحله، موازنه جرم به‌‌منظور رهگیری بخش بازیافتی کل مخلوط اعمال می‌شود. با ادامه‌ی فراورش، این مخلوط به مواد شیمیایی و سوخت‌های مختلفی تقسیم می‌شود که همگی کاربردهای نهایی بالقوه‌‌ی خود را دارند. اگرچه مقدار کل مواد بازیافتی که در شروع فرایند وارد شده، مشخص است، اما نحوه‌‌ی سهم‌‌دهی این واحدهای بازیافتی (میزان بازیافتی) به هر خروجی بر اساس نوع رویکرد موازنه جرم اتخاذ شده، متفاوت خواهد بود.
رویکردهای متفاوت نسبت ‌‌به موازنه جرم
سهم‌‌دهی آزاد روشی برای موازنه جرم است که امکان سهم‌‌دهی کل مواد بازیافتی را در هر خروجی فراهم می‌‌کند. این روش سهم‌‌دهی با ارایه بهترین مشوق‌های مالی برای بازیافت‌کنندگان شیمیایی به پیشرفت‌ در صنعت بازیافت شیمیایی کمک می‌کند و سرمایه‌گذاری در این حوزه را جذاب‌تر می‌سازد. اگرچه بازیافت‌کنندگان نمی‌‌توانند ادعا کنند که مقدار مواد بازیافتی استفاده‌شده بیش‌تر از چیزی بوده که وارد فرایند شده، اما می‌‌توانند تمام ورودی بازیافتی را به بخش بسپاری محصول نهایی نسبت دهند تا ارزش آن را حداکثر کنند. از این رو، صنعت بازیافت شیمیایی موازنه جرمی را ترجیح می‌‌دهد که به سمت سهم‌‌دهی آزاد تمایل دارد.

برخی سازمان‌های غیردولتی (NGO)، بازیافت‌کنندگان مکانیکی و شرکت‌های مدیریت پسماند، با این سبک موازنه جرم مخالفت می‌‌کنند. سازمان‌‌های غیردولتی می‌‌گویند تولید سوخت در فرایندهایی مانند تف‌‌کافت نباید به‌عنوان بازیافت درنظر گرفته شود، زیرا تولید سوخت هیچ کمکی به کاهش وابستگی به پلاستیک نو نمی‌‌کند و خود سوخت پس از استفاده قابل بازیابی نیست (بازیافت حلقه بسته نیست). با این حال، اگر وابسپارش گرمایی به عنوان بازیافت در نظر گرفته شود، سازمان‌‌های غیردولتی معتقدند که سهم‌‌دهی آزاد نباید اتخاذ شود. سازمان‌های غیردولتی – همراه با بازیافت‌کنندگان مکانیکی و مدیران پسماند – اصولا موافق هستند که رویکرد سهم‌‌دهی آزاد منجر به ادعاهای غیرقابل اعتماد بازیافت در مورد محتوای بازیافتی برای مصرف‌کنندگان می‌شود؛ زیرا آن مواد بازیافتی که باید سهم سوخت یا سایر خروجی‌ها باشد برای محصولات پلاستیکی مورد ادعا قرار می‌گیرد. بازیافت‌کنندگان مکانیکی و مدیران پسماند نگرانی‌های بیش‌‌تری در مورد مشوق‌هایی که رویکرد سهم‌‌دهی آزاد فراهم می‌‌کنند را نیز دارند. کمک هزینه‌های اضافی می‌‌تواند منجر به مزیت رقابتی در بازار برای صنایع شیمیایی در زمینه بازیافت شود و بازیافت شیمیایی را در موقعیتی قرار دهد که به جای تکمیل بازیافت مکانیکی، با آن رقابت کند. علاوه بر این، ذی‌‌نفعان گمان می‌‌برند که اتخاذ روشی برای موازنه جرم که امکان ادغام آسان با فناوری‌های فعلی مورد استفاده برای تولید پلاستیک نو را فراهم می‌کند، مانع از گذر از پلاستیک نو خواهد شد.

کسانی که مخالف سهم‌‌دهی آزاد هستند، روش سختگیرانه‌تری را به‌عنوان جای‌گزین برای موازنه جرم به نام سهم‌‌دهی تناسبی (Proportional allocation) پیشنهاد می‌‌کنند. این روش موازنه جرم، به‌طور متناسب میزان بازیافت را بر اساس مقدار تشکیل‌‌شده به هر خروجی توزیع می‌‌کند. طرفداران سهم‌‌دهی تناسبی این سبک موازنه جرم را از نظر علمی توجیه‌پذیرتر می‌دانند – یعنی با چگونگی توزیع واقع‌‌بینانه واحدهای بازیافت (میزان بازیافت) در خروجی نهایی هماهنگی بهتری دارند.
رویکردهای دیگری برای موازنه جرم وجود دارند که به اندازه‌‌ی سهم‌‌دهی آزاد یا سهم‌‌دهی تناسبی افراطی نیستند، بلکه در میانه این دو قرار دارند. برای مثال، رویکرد تناسب تولید سوخت، سهم‌‌دهی میزان بازیافت را به نسبت سوخت تولیدی دیکته می‌کند، در حالی که سهم‌‌دهی آزاد میزان بازیافت باقی‌مانده را به سایر خروجی‌ها امکان‌‌پذیر می‌‌سازد. روش دیگر، روش «فقط بسپار» است که سهم‌‌دهی متناسب میزان بازیافت را به تمام خروجی‌‌ها به جز بسپارها که می‌‌توانند آزادانه سهم بگیرند، دیکته می‌‌کند.

برگردان: مهندس رویا پورشوشتر
Roya.p7@gmail.com

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 278 ماهنامه بسپار که در نیمه آذر ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.