جستجو در تالارهای گفتگو

انواع مختلف پلاستیکهای زیست‌تجزیه‌پذیر گردآوری و ترجمه: مهندس امیر اسلامیان فخر Eslamianfakhr@gmail.com تشخیص انواع مختلف پلاستیک‌های زیست‌تجزیه‌پذیر به دلیل تفاوت‌های موجود در هزینه‌ها و کاربردهای آنها ضروری است. پلاستیک‌ها را از نظر نوع زیست‌تجزیه‌پذیری می‌توان به دو دسته کلی پلاستیک‌های آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر و اُکسا‌زیست‌تجزیه‌پذیر تقسیم نمود. پلاستیک‌های آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر پلاستیک‌هایی هستند که بخشی و یا کل آنها از غلات تهیه می‌شود و پلاستیک‌های اُکسا‌زیست‌تجزیه‌پذیر همان پلاستیک‌های معمول همانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن به اضافه نوعی افزودنی هستند. این پلاستیک‌ها از محصولات جانبی پالایش نفت تولید می‌شوند که در صورت عدم استفاده به هدر می‌روند و تا زمانی که نفت به عنوان سوخت حضور دارد، از این نظر تولید آنها کمک به محیط‌زیست است. در پلاستیک‌های آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر و اُکسا‌زیست‌تجزیه‌پذیر، تجزیه یک فرآیند هوازی(به ترتیب آبكافت و اکسایش) است که تجزیه طبیعی را به دنبال دارد. هر دوی این مواد در اثر تجزیه دی‌اکسیدکربن آزاد می‌کنند اما آب‌زیست‌تجزیه‌پذیرها علاوه بر آن می‌توانند متان هم آزاد ‌کنند. آب‌زیست‌تجزیه‌پذیرها بسیار گران‌تر از اُکسا‌زیست‌تجزیه‌پذیرها هستند و تنها اُکسا‌زیست‌تجزیه‌پذیرها می‌توانند با جریان معمول بازیافت پلاستیک‌ها بازیافت شوند. 1. پلاستیک‌های اُکسا‌زیست‌تجزیه‌پذیر این فناوری به محصولاتی اطلاق می‌شود که با فرآیند اُکسازیست‌تجزیه‌پذیری تجزیه می‌شوند و این کار با افزودن مقدار اندکی تقویت‌کننده اکسایش در فرآیند تولید محصول اتفاق می‌افتد. در این مواد، تجزیه هنگامی شروع می‌شود که عمر مفید محصول به اتمام رسیده باشد(این‌کار با افزودن پایدارکننده‌ها رخ می‌دهد.) و دیگر به محصول نیازی نباشد. در اولین فاز فرآیند تجزیه، زنجیرهای مولکولی به گونه‌ای می‌شکنند که مواد حاصل دیگر پلاستیک محسوب نمی‌شوند و ماده‌ای دیگر با ساختار مولکولی کاملاً متفاوت است. در این فرآیند، ماده تکه‌تکه شده و در فاز بعدی توسط باکتری‌ها و قارچ‌ها (البته هنگامی که وزن مولکولی به حدی کاهش یافت که ريزجانداران‌ توانستند به کربن و هیدروژن دسترسی یابند) مصرف می‌شود. این فرآیند تا جایی ادامه می‌یابد که تمام پلاستیک تبدیل به دی‌اکسیدکربن، آب و مقدار کمی توده زیستی گردد و هیچ ذره‌ای به عنوان بسپار نفتی برجای نماند. پلاستیک‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر با قرارگرفتن در آب و روی خاک، در حضور نور و یا بدون آن و نهایتاً در گرما و سرما به صورت طبیعی تجزیه می‌شوند و هیچ تکه مضری از خود برجای نمی‌گذارند و متان هم آزاد نمی‌کنند. مؤسسه تحقیقاتی مستقل و معتبر RAPRA، تأیید می‌کند که تجزیه‌پذیری و زیست‌تجزیه‌پذیری نمونه‌های پلی‌اتیلن مطابق بندهای 1 و 2 از ASTM D6954-04 است و افزودنی اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر مطابق آزمایش‌هاي بند 3 همان ASTM هیچ‌گونه اثر نامطلوبی در رشد دانه، گیاه و وجود جانداران‌ طبیعی همانند کرم‌های خاکی و... ندارد. هزینه ساخت محصولات با این فناوری چون از ماشین‌آلات و نیروی کار پلاستیک‌های معمولی استفاده می شود، بسیار کم است. بیشتر فیلم‌های پلی‌اتیلن اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر، قبل از فرارسیدن زمان تجزیه در سطح رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها شناور هستند و با آغاز زمان تعیین شده، تکه‌تکه شده و سپس به صورت طبیعی تجزیه می‌شوند. در سطح رودخانه‌ها و دریاها، اکسیژن، نور خورشید، ريزجانداران‌، باد و امواجی که ماده را در معرض تنش قرار می‌دهند، به میزان کافی وجود دارد. با فرورفتن این محصولات در آب، تا زمانی که هنوز اکسیژن وجود دارد تجزیه ادامه می‌یابد. در جریان‌های زیرین هم معمولاً ريزجانداران‌ کافی و تنش لازم وجود دارد. نمونه‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر پلی‌اتیلن(PE) و پلی‌پروپیلن (PP) در آزمایش‌هاي مربوط به تماس با مواد غذایی در اروپا نشان داده‌اند که در این‌گونه کاربردها هم، قابل استفاده هستند و گواهینامه FDA (Food & Drugs Administration) را نیز دارا می‌باشند. کیسه‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر در فروشگاه‌هاي سراسر دنیا توزیع می‌شوند و از آنها در تماس مستقیم با محصولات غذایی نیز استفاده می‌شود. پلاستیک‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر برای بسته‌بندی موادغذایی منجمد بسیار مناسب هستند چون مدت طولانی در دماهای كم باقی می‌مانند و پس از مصرف و با قرارگرفتن در دماهای معمول سریعاً تجزیه می‌شوند. محصولات پلاستیکی اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر هم اکنون در معروف‌ترین فروشگاه‌هاي انگلستان استفاده می‌شوند. بزرگترین فروشگاه‌هاي زنجیره‌ای کشور پرتغال به نام Mondelo پلاستیک‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر را انتخاب کرده است. از دیگر مصرف‌کنندگان عمده این محصولات می‌توان به TigerBrands در افریقای جنوبی، گروه Inditex (مالک Zara)، گروه شیرینی‌پزی‌های Bimbo در امریکای لاتین، هتل‌های Marriott، BUPA Care Homes، News International، KFC، راه‌آهن فرانسه(French Railways)، اداره پست برزیل، Barclays Bank و Walmart در آرژانتین اشاره کرد. در می 2007 موسسه ناشران انگلستان به تمامی اعضای خود پیشنهاد کرده است که از فیلم‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر برای بسته‌بندی روزنامه‌ها و مجلات استفاده نمایند. زمان آغاز تجزیه محصولات اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر، در هنگام تولید قابل تنظیم است و می‌تواند از چند ماه تا چند سال باشد. این کار با کمک ضد‌اکسنده‌های خاص انجام می‌شود و می‌توان با قرار دادن این محصولات در شرایط سرد و تاریک این زمان را به تأخیر انداخت. پلاستیک‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر در زنجیر خود هیچ‌گونه کلر و یا فلزات سنگین شامل سرب، جیوه، کادمیوم و یا کروم هشت‌ظرفیتی ندارند. در ژانویه 2005 در وین نوعی ارزیابی عمر مفید صورت گرفت که نشان می‌دهد محصولات پلاستیکی از لحاظ موازنه انرژی در کل دوره عمرشان در مقایسه با موازنه انرژی دیگر مواد، به صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک می‌کنند. مواردی از این نوع صرفه‌جویی در مصرف انرژی عبارتند از: • جایگزینی موادی که برای تولید در واحد عملیاتی مشابه، انرژی بیشتری مصرف می‌کنند (مانند شیشه) • استفاده از مواد کمتر در مقایسه با مواد مشابه (به‌ویژه در صنایع بسته‌بندی) • کاهش مصرف سوخت به دلیل کاهش وزن (به‌ویژه در حمل و نقل) • ذخیره انرژی برای عایق‌کاری حرارتی(در حالی‌که عایق‌کاری با مواد دیگر کمتر مؤثر بوده و از نظر فنی پیچیده‌تر و گران‌تر است.) • ذخیره انرژی به دلیل جلوگیری از هدر رفتن و آسیب‌دیدن محصولات بسته‌بندی‌شده این موضوع که گفته می‌شود پلاستیک‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر به گونه‌ای طراحی شده‌اند که کاملاً در محیط از بین می‌روند در مورد پلاستیک‌های پوسنده(Compostable) و آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر هم صادق است چون طبق استانداردهای ASTM D6400، ASTM D6868، EN13432 و ISO 17088 و استانداردهای مشابه، بیش از 90% این مواد باید در 180 روز یا کمتر به گاز دی‌اکسیدکربن تبدیل شود. با این وجود پلاستیک‌های اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر را می‌توان بارها استفاده کرده و بازیافت نمود. نکته اصلی اینست که برای پلاستیک‌هایی که جمع‌آوری نشده و وارد محیط می‌شوند چه اتفاقی می‌افتد؟! بنابراین اُکسازیست‌تجزیه‌پذیری تنها یک راه‌حل برای از بین بردن پلاستیک‌ها نیست بلکه نوعی اطمینان در مقابل تجمع زباله‌های پلاستیکی در محیط است. 2. پلاستیک‌های آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر این پلاستیک‌ها عموماً از غلات تشکیل شده‌اند. آب‌زیست‌تجزیه‌پذیری با آبكافت آغاز می‌شود. برخی از این پلاستیک‌ها حاوی مقادیر زیادی نشاسته هستند و به همین دلیل گفته می‌شود که این مواد از از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شوند. بسیاری از آنها در واقع حتی تا 50% پلاستیک‌های نفتی(مانند برخی پلی‌استرهای آلیفاتیک) دارند و بنابراین می‌توان آنها را محصولی بین پلاستیک‌های نفتی و مواد طبیعی محسوب کرد. در فرآیند تولید پلاستیکهای آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر، مقادیر بسیاری انرژی‌های فسیلی مصرف شده و در نتیجه گازهای گلخانه‌ای تولید می‌شود. این سوخت‌های فسیلی در اُتوکلاو برای تخمیر و بسپارش واسطه‌های تولیدی به صورت زیست‌شیمیایی(مانند پلی‌لاکتیک اسید از هیدروکربن‌ها و ...)، در ماشین‌آلات کشاورزی و وسایل حمل و نقل جاده‌ای و در نهایت برای تولید و حمل و نقل غنی‌کننده‌ها و آفت‌کش‌ها، مصرف می‌شوند. معمولاً عنوان می‌شود که آنها از غلاتی که کاربرد غذایی ندارند، تولید می‌شوند اما حتی در این‌صورت هم، از منابع مورد نیاز مواد غذایی مانند زمین کشاورزی و آب، که در تمام دنیا با کمبود آن مواجه هستیم، استفاده می‌کنند. مطالب زیر تنها بخش کوچکی از مطالب رسانه‌های بین‌المللی است که با هدف جلب ‌توجه عموم به سمت مشکلات ناشی از کاربرد منابع تجدیدپذیر مشتق‌شده از گیاهان به عنوان جایگزین محصولات پتروشیمی، چاپ شده‌اند. آنها روی استفاده از ذرت و روغن خرما جهت تولید سوخت‌های زیستی وسایل نقلیه موتوری، متمرکز شده‌اند اما مشابه این موارد در استفاده از ذرت و دیگر محصولات کشاورزی در تولید پلاستیک‌های آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر نیز وجود دارد. اینترنشنال هرالد تریبون(International Herald Tribune) در 31 ژانویه 2007 می‌نویسد: چند سال قبل سیاستمداران و گروهای سبز هلند از جایگزینی سوخت‌های زیستی در تولید انرژی‌های پایدار توسط توربین‌های الکتریسیته هم‌محور هیجان زده بودند. به زیرمجموعه‌های دولتی مأموریت داده شد تا ژنراتورهایی طراحی کنند که منحصراً با این سوخت کار می‌کند که در حالت نظری بدلیل مشتق شدن از گیاهان، بسیار پاک‌تر از سوخت‌های فسیلی است. اما سال قبل وقتی محققین در اندونزی و مالزی کشت و زرع این مواد را مطالعه می‌کردند، این افسانه تبدیل به یک کابوس زیست‌محیطی گردید. افزایش تقاضای روغن خرما در اروپا منجر به نابودی سطح‌های وسیعی از جنگل‌های آسیا و افزایش مصرف غنی‌کننده‌های شیمیایی می‌گردد. اوضاع به مراتب وقتی بدتر است که سطح مورد نیاز کشت با زه‌کشی و سوزاندن خاک‌های نباتی که کربن فراوانی در فضا منتشر می‌کند، فراهم شود. در 25 ژانویه 2009 روزنامه اقتصادی 24 ORE در مکزیک پرسیده است؟ " غذا یا سوخت؟ آیا ذرت روی میز به عنوان نان ذرت بهتر است یا با تبدیل به اتانول و سپس سوخت زیستی، در باک‌های سوخت؟ قیمت غلات به خاطر افزایش تقاضای اتانول برای تولید سوخت زیستی در یک سال 2 برابر شده است. این‌کار با افزایش قیمت نان ذرت، باعث ایجاد بحران در مواد غذایی شده است. مردم عادت داشتند برای هر کیلو نان 7 پزو خرج کنند اما الان باید 18 پزو بپردازند. نان ذرت مهم‌ترین بخش رژیم غذایی مکزیکی‌هاست. ویرایش 5 فوریه 2007 بیزنس ویک(Business Week) می‌نویسد:"افزایش قیمت ذرت که به مراتع ایالات متحده آسیب می‌رساند به خاطر کاهش تأمین مواد اولیه نمی‌باشد. در ایالات متحده برداشت سال قبل 5/10 ميليارد پیمانه بوده است که این مقدار سومین میزان تولید سالانه در کل تاریخ بوده است، اما به جای اینکه این مقدار خوراک انسان‌ها و خوک‌ها و گله‌های حیوانات گردد، تبدیل به سوخت خودروها شده است. 20% کل تولید ذرت در 2006 توسط 112 کارخانه تولید سوخت تبدیل به تقریباً 5 ميليارد گالون اتانول شده است. با این کار مرغداری‌ها هم در ایالات متحده متضرر می‌شوند. هزینه غذای مصرفی در صنایع تقریباً 5/1 ميليارد دلار در سال است. در نهایت، این افزایش‌ها به مصرف‌کننده‌ها منتقل گردیده و موجب ایجاد تورم در قیمت مواد غذایی می‌شود." کمیته اصلاحات محیط‌زیستی انگلستان(The UK House of Commons Environmental Audit Committee) دریافته است که "تولید سوخت‌های زیستی توسط دولت انگلستان و اتحادیه اروپا بدون وجود یک سازوكار مؤثر برای ممانعت از اتلاف کربن‌های مصرفی در کل دنیا عملی کاملاً غیرمنطقی است."این کمیته ادامه می‌دهد که: "صنایع تولید سوخت زیستی بر مبنای فناوری حاضر منجر به افزایش قیمت‌های محصولات کشاورزی رایج می‌شود و با جای‌گزینی محصولات خوراکی به امنیت مواد غذایی در کشورهای در حال توسعه، آسیب می‌رساند." به تازگی در اتحادیه اروپا تولید سوخت‌های زیستی توسط موسسه‌ي علمی کمیسیون اروپا به شدت مورد انتقاد قرار گرفته است. در یکی از این گزارش‌ها سؤال شده است که آیا با در نظرگرفتن هزینه‌ها، واقعاً این مواد ارزش تولید به عنوان سوخت را دارند؟! این گزارش به نوعی حمایت از ابراز نگرانی استاوروس دیماس(Stavros Dimas) متصدی تحقیقات و گروه‌های زیست‌محیطی که تولید سوختهای زیستی را کمک به گرمایش زمین از طریق قطع درختان جنگلی و سوختن ذغال کک می‌دانند، می‌باشد. در سوم آوريل 2009 دکتر پیتر برابِک(Peter Brabeck) مدیر عامل نستله می‌گوید: "اتلاف آب به 3 عامل ساده وابسته است. اولین عامل زیرساخت‌هاست. اگر به سراسر دنیا بنگریم، 60% آب آشامیدنی تنها به دلیل ناکافی بودن زیرساخت‌ها هدر می‌رود. عامل بعدی تصمیمات سیاسی است و در نهایت اصلاً پذیرفتنی نیست که ما از مواد خوراکی برای تولید سوخت‌های زیستی استفاده کنیم. اصلاً قابل پذیرش نیست که 9100 لیتر آب مصرف شود تا تنها 1 لیتر سوخت خالص دیزل تولید گردد." گروه‌های طرفدار محیط‌زیست در اروپا (Friends of the Earth Europe) در نهم ژوئيه 2008 می‌نویسند: "جریان سیاسی اروپا اکنون علیه سوخت‌های زیستی است. این موضوع(در پارلمان اروپا) به وضوح نشان می‌دهد که گسترش سوخت‌های زیستی پذیرفتنی نیست. در اصل این سوخت‌ها به عنوان جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی توسط رهبران اروپا و دوستداران محیط‌زیست مطرح شدند اما در سال گذشته با استناد به گزارش‌های بی‌شماری که نشان می‌دادند تولید آنها در واقع منجر به انتشار بیشتر گازهای گلخانه‌ای و افزایش فوق‌العاده قیمت مواد غذایی می‌گردد، تبدیل به دشمنان محیط‌زیست شدند." طرفداران سوخت‌های زیستی این موارد را با تغییرات آب و هوایی که با استفاده از آنها رخ می دهد، پاسخ می‌دهند. به هر حال، گرچه سوخت‌های زیستی در این زمینه مؤثر هستند اما بسیاری از این سوخت‌های تجاری به میزانی که وعده می‌دهند باعث صرفه‌جویی در تولید گازهای گلخانه‌ای نمی‌گردند و حتی در پاره‌ای از موارد در مجموع از سوخت‌های فسیلی که قرار است جایگزین‌شان شوند، آلودگی بیشتری به دنبال دارند. شواهد نشان می‌دهد که استفاده از زمین کشاورزی برای رشد مواد خوراکی و سپس تبدیل به سوخت زیستی، کاهش تولید موادغذایی و افزایش قیمت را به دنبال دارد. در ششم مارس 2008 مدیر مؤسسه مشاوره علمی(Chief Scientific Adviser) انگلستان هشدار می‌دهد که با تداوم این روند، دیگر نمی‌توان موادغذایی مردم دنیا را فراهم کرد. پلاستیک‌های قابل پوسانش، حدود 400% گران‌تر از پلاستیک‌های نفتی هستند و عموماً استحکام کافی برای تولید در ماشین‌آلات با سرعت بالا را ندارند و پس از تجزیه، متان‌(یک گاز گلخانه‌ای قوی) منتشر می‌کنند. این مواد غالباً اگر با پلاستیک‌های نفتی مخلوط نشوند، نمی‌توانند وزن‌های معمول برای کیسه‌ها را تحمل کنند. علاوه بر این، استفاده از خاک، آب و مواد غنی‌کننده برای رشد غلات و تبدیل آنها به سوخت‌های زیستی و پلاستیک‌های زیستی که به قیمت عدم دسترسی مردم فقیر به مواد غذایی منجر می‌شود، اشتباه است. با مراجعه به روزنامه گاردین(Guardian) در 26ام آوريل 2008 می‌بینید که این موضوع در رشد پنبه و کنف برای تولید پلاستیک‌های بادوام هم صدق می‌کند. این پلاستیک‌ها به عنوان مثال با له شدن یک گوجه و یا ریختن مقدار کمی شیر، به سرعت غیربهداشتی می‌شوند و به همان شکل تا زمان تجزیه باقی می‌مانند اما پلاستیک‌های اکسازیستی قابل شستشو بوده و می‌توانند تا 5 سال عمر کنند. پلاستیک‌های آب‌زیست‌تجزیه‌پذیر در شرایط بی‌هوازی(بدون حضور اکسیژن) می‌توانند متان آزاد کنند و متان 23 برابر در گرمایش زمین مؤثرتر از دی‌اکسیدکربن است. پوسانش‌پذیر بودن پلاستیک‌ها عملاً به معنی ایجاد یک خاصیت غیرضروری با هزینه بسیار بالا و ایجاد مشکلات زیست محیطی جدید است. 3.پلاستیک‌های تجزیه‌پذیر نوری این پلاستیک‌ها فقط در مقابل نور فرابنفش زیست‌تجزیه‌پذیر هستند و در محیط‌هایی که نور به آنها نمی‌رسد هم‌چون زیر خاک و فاضلاب‌ها و دیگر محیط‌های تاریک، تنها اگر اُکسازیست‌تجزیه‌پذیر باشند تجزیه می‌شوند. منابع: 1. Briefing note on Biodegradable plastics, Oxo-Biodegradable Plastics Association,25th Sep 2009, Gerald Scott & et 2. "Environmental biodegradation of polyethylene", S. Bonhomme & et, Polym. Deg. Stab., 81, 441-452 3. European Directive 2002/72/EC (as amended 2004/19/EC). 4. Report 15th January 2008 (HC 76-1 of 2007-08). Para 53 [Hidden Content] 5. Financial Times [Hidden Content] ایران پلیمر