روزی که به همگان یادآوری میکند که بیشتر و بهتر مواظب و محافظ کره زمین، باشند. روزی که بسیاری از مردم جهان به پاکسازی محیط زندگی خود میپردازند و برای مراقبت از آن قدمی برمیدارند.
نیکوست که زمین را همانطور که از نسلها و زمانهای دور به ارث گرفتهایم به شایستهترین صورت ممکن نیز به نسلهای بعد تحویل دهیم. و چه خوش گفت سهراب سپهری: یادم باشد کاری نکنم که به قانونِ زمین بربخورد...
برای اینکه بتوانیم برای کره آبیمان مفید باشیم میتوانیم فهرستی از کمکهای زیستمحیطی تهیه کنیم و دیگران را نیز به انجام آنها تشویق کنیم. بهعنوانمثال صرفهجویی در کاغذ و استفاده کمتر از آن؛ همهساله درختان بسیاری از بین میروند تا کاغذ روزانه مصرفی ما را تأمین کنند. بیاییم سعی کنیم تا حد امکان استفاده از کاغذ را به حداقل برسانیم و مواردی را جایگزین آن کنیم و یا اینکه هرسال نهالی به طبیعت هدیه کنیم تا به این طریق بتوانیم به رشد فضای سبز و جنگلها کمک کنیم. صرفهجویی در آب و استفاده از پلیمرها در این حوزه نیز اقدام دیگری است که میتوان هرلحظه دغدغه آن را داشته باشیم و برای مقابله با خشکسالی قدمی برداریم. استفاده نکردن از کیسه نایلونی و جایگزین کردن کیسه پارچهای بهجای آن. اهمیت دادن به بازیافت زباله و حرکت در کمک به این حرکت مفید زیستمحیطی. انجام دادن حرکتهای اجتماعی مانند پاکسازی کوهستان، رودخانهها و جنگلها بهمنظور پاکسازی آنها از زباله و... کره زمین خانه و محل آرامش تمام انسانها، جانداران و گیاهان ساکن در آن است و انسان است که میتواند تعادل زیست را مختل و یا تنظیمکننده آن باشد.
امروزه در ظروف و بستهبندیها بهخصوص برای مواد غذایی از مواد پلاستیکی، نفتی، شیشه، فلزات و کاغذ استفاده میشود. کاربرد این مواد معایب متعددی را به دنبال دارد که ازجمله آنها میتوان به مهاجرت ترکیبات استفادهشده در فرمولبندی بستهبندی به ماده غذایی، ایجاد آلودگیهای زیستمحیطی و مشکلات بازیافت آنها اشاره کرد. تولید روزافزون پلیمرهای مقاوم به تخریب زیستی منجر به تجمع ضایعات پلیمری در طبیعت شده و مشکلات زیستمحیطی فراوانی ایجاد میکند و زبالههای پلاستیکی بهجامانده همواره بهعنوان معضل بزرگی برای محیطزیست مطرح هستند.
مطالعات بسیاری درزمینهٔ تخریب زیستی پلیمرها باهدف غلبه بر مشکلات زیستمحیطی ناشی از تجمع پلاستیکها در طبیعت در حال انجام است. بهترین راهحل برای رفع این معضل، تولید پلیمرهای زیستتخریبپذیر هست. تخریب زیستی مهمترین فرآیند در چرخش مواد در طبیعت هست. پلیمرهای زیستتخریبپذیر دارای خواصی شبیه به پلیمرهای پتروشیمیایی هستند، که کاربردهای وسیعی در صنعت دارند. اما مزیت بسیار مهم این پلیمر در مقایسه با پلیمرهای پتروشیمیایی، قدرت زیستتخریبپذیری آنها هست.
استفاده ازاینگونه زیستپلیمرها که بهصورت گرانولهای درونسلولی در میکروارگانیسمهای مختلف تشکیل میشوند، راهحل مناسبی جهت رفع مشکلات زیستمحیطی ناشی از تولید روزافزون پلیمرهای مقاوم به تخریب زیستی و تجمع ضایعات پلیمری در طبیعت هست. ازاینرو پژوهشهای جدید به یافتن جایگزینهای مناسب برای بستهبندیهای متداول معطوف شده است. پلیمرهای زیستتخریبپذیر و سازگاربامحیطزیست بهعنوان راهحل مناسب برای این موضوع پیشنهاد میشوند. اما استفاده از زیستپلیمرها در بستهبندی محصولات غذایی در برابر محدودیتهای متعددی قرار دارد.
اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است. هر کاری که انجام میدهیم و هر محصولی را که مصرف میکنیم، از غذایی که میخوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیک سروکار دارد و حداقل در بستهبندی آن از این مواد استفادهشده است. در کشوری مثل استرالیا سالانه حدود یکمیلیون تن پلاستیک تولید میشود که 40% آن صرف مصارف داخلی میشود. در همین کشور هرساله حدود 6 میلیون بسته یا کیسه پلاستیکی مصرف میشود. گرچه بستهبندی پلاستیکی باقیمتی نازل امکان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم میکند ولی متأسفانه معضل بزرگ زیستمحیطی حاصل از آن گریبان گیر بشریت شده است. اکثر پلاستیکهای معمول در بازار از فرآوردههای نفتی و زغالسنگ تولیدشده و غیرقابلبازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول میکشد. بهمنظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیکهای زیستتخریبپذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازوارهها و گیاهان هستند.
امروزه صنعت پلاستیک سریعترین رشد را در بین صنایع دارد. انواع مختلفی از پلیمرها ساخته میشوند ولی در این میان نکتهای بدون توجه باقیمانده است که عاقبت میلیونها ظرف، پاکت، بستهبندی و بطری که غالباٌ از مواد پلیاولفینی ساخته میشوند، چیست؟ راهحل بنیادی برای حل مشکل زبالههای پلیمری، ساخت پلیمرهایی است که در محیط تخریب و به اجزایی قابلبرگشت به چرخه طبیعت تجزیه میشوند.
واژه زیستتخریبپذیر یا Biodegradable به معنی موادی است که بهسادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیر واحدهای سازنده خود تجزیهشده و بنابراین در محیط باقی نمیمانند. زیستتخریبپذیر شدن فرآیندی است که بهموجب آن باکتریها، قارچها و مخمرها و آنزیمها بستری را بهعنوان منبع غذایی مورداستفاده قرار میدهند، بهطوریکه شکل اولیه آن محو میشود. تحت شرایط مناسب از رطوبت، دما و فراهم بودن اکسیژن زیستتخریبپذیر شدن فرآیندی نسبتاً سریع است. مدتزمان 2 الی 3 سال برای تحلیل رفتن و محو شدن یک کالای پلاستیکی هدف معقولی است. استانداردهای متعددی برای تعیین زیستتخریبپذیری یک محصول وجود دارد که عمدتاً به تجزیه %60 تا 90% از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود میشود. این استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است. اما دلیل اصلی زیستتخریبپذیر نبودن پلاستیکهای معمولی، طویل بودن طول مولکول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات تجزیهکننده با مشکل مواجه میکند.
بااینحال تولید پلاستیکها با استفاده از منابع طبیعی مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیهکنندگان طبیعی میشود. برای این منظور و باهدف داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیستبومهای طبیعی، تولید نسل جدیدی از مواد اولیه موردنیاز صنعت بر اساس فرآیندهای طبیعی در دستور کار بسیاری از کشورهای پیشرفته قرارگرفته است. بهطور مثال دولت آمریکا طی برنامهای بنا دارد تولید مواد زیستی را با استفاده از کشاورزی و با بهرهبرداری از انرژی خورشید با درآمد تقریبی 15 تا 20 میلیارد دلار انجام دهد. دراینبین تولید پلیمرهای زیستی جایگاه خاصی دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باکتریها صورت میگیرد. چون این مواد اساس طبیعی دارند، بنابراین توسط سایر موجودات نیز مورد مصرف قرار میگیرند و تجزیهکنندگان ازجمله مهمترین این موجودات زنده در موضوع موردبحث ما هستند. برای بهرهبرداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید موردتوجه قرار گیرد:
در هر دو بخش، مخصوصاً بخش دوم، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی به اهداف مورد انتظار ضروری است. همانطور که ذکر شد، تولید پلیمرهای تجدیدشونده با بهرهبرداری از کشاورزی، یکی از روشهای تولید صنعتی پایدار است. برای این منظور دو روش اصلی وجود دارد: نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه است. پلیمرهایی که از این روش تولید میشوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئینها، فیبرها و چربیهای گیاهی هستند که بهعنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی کاربرد دارند. دسته دیگر موادی هستند که پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز میتوانند بهعنوان مونومر پلیمرهای موردنیاز صنعت استفاده شوند.
متأسفانه هزینه تولید این پلاستیکهای زیستتخریبپذیر، تقریباً 10 برابر هزینه تولید پلاستیکهای معمولی بود. باوجود مزایای بیشمار زیستمحیطیِ این پلاستیکها مثل تجزیه کامل آنها در خاک طی چند ماه، هزینه بالای تولید آنها باعث اقتصادی نبودن تولید تجارتی در مقیاس صنعتی بود.
زمانی که شناسایی و به کارگیری پلیمرهای نفتی مورد توجه جهانیان قرار گرفت، دستیابی به خواص و مشخصات موردنیازشان در مقایسه با مواد اولیه پرمصرف موجود روز دنیا بود. استفادهکنندگان پلیمرهای نفتی بدون توجه به مسائل محیطزیست و اثرات تخریبکننده آن در چرخه اکوسیستمی، از جایگزینی پلیمرها استقبال نمودند ولی باگذشت زمان و مصرف گسترده پلیمرها بهتدریج آثار مخرب آن مشخص گردید بهطوریکه مدتی باقی ماندن محصولات و کالای مصرفی در محیطزیست بهصورت فاجعه جهانی در حال شکلگیری است. خوشبختانه از 20 سال گذشته تاکنون توجه به مسائل محیطزیست باعث گردیده است که جوامع مختلف به جایگزینی مواد اولیه دیگر بهجای پلیمرها دست به تحقیقات و تلاش گستردهای بزنند بهطوریکه نتایج آنان مطلوب و کاربردی نیز شده است. کاربرد مواد پلیمری در کالاها و وسایلی که در دسترس مستمر و کاربرد مداوم انسانهاست نهتنها برای سلامتی کاربران مضر و خطرآفرین است بلکه عدم اضمحلال آن در محیطزیست( که نزدیک به 90 سال طول میکشد تا در طبیعت از بین رود) بزرگترین معضل کاربرد پلیمرهای مشتق شده از نفت هست. محدودیت منابع اولیه نفت خام و ارز بری قابلتوجه واردات مواد پلیمری باعث میشود که بیشتر از هر زمان دیگری به حقوق و نیاز نسل فعلی و حتی نسل آینده توجه شود و با اتخاذ استراتژی مناسب امروز، باید حقوق و مسئولیتهای اجتماعی نسل آینده تضمین گردد.
تحقیقات و بررسیهای بهعملآمده نشان داده است استفاده از برخی محصولات کشاورزی مانند نشاستههای ذرت، گندم، سیبزمینی به همراه برخی مواد طبیعی مکمل میتواند بهخوبی جایگزین مواد پلیمری گردد. مواد اولیه پلیمری گیاهی با داشتن تمامی خواص پلیمری نفتی میتوانند پس از مصرف محصولات و بهراحتی و درزمانی کوتاه در محیطزیست بازگشت نمایند و حتی ازاینگونه مواد بهعنوان خوراک دام استفاده گردد. خوشبختانه برخی کشورهای اروپایی و کشور چین در این راستا تلاش تحقیقاتی و عملی خوبی داشتهاند و در حال حاضر کسب دانش فنی و خرید تجهیزات تولید اینگونه پلیمرها از این کشورها وجود دارد. محصولات تولیدی اینگونه پلیمرهای گیاهی میتواند در ساخت و تولید کلیه قطعات و کالاهای کوچک و بزرگ پلیمری رایج جایگزین گردد. اهمیت استفاده ازاینگونه مواد پلیمری گیاهی در تولید محصولات پر گردش که اثر گستردهای در محیطزیست دارد بسیار مشهود است. محصولات ظروف یکبارمصرف و کیسههای خرید ازجمله محصولات استراتژیکی هستند که به دلیل کاربری گسترده اینگونه محصولات، ضرورت سرمایهگذاری و تولید محصولات با استفاده از منابع اولیه تجزیهپذیر را ایجاب مینماید. مزایای استفاده ازاینگونه مواد اولیه پلیمری گیاهی بسیار است و بهخصوص تولید کیسههای خرید گیاهی از مزایا و اثارارزشمند زیر برخوردار است:
ظروف یکبارمصرف از مهمترین دغدغههای دوستداران محیطزیست است. این ظروف بهواسطه ترکیبات پلاستیکی تجزیهناپذیر هرگز قابل بازیافت و تجزیه توسط چرخه طبیعت نیستند و بر پایه همین ازجمله تهدیدات بزرگ برای محیطزیست به شمار میروند. متأسفانه استفاده از این ظروف در کشور ما بسیار رایج شده و از حد استاندارد بسیار بالاتر است. درحالیکه در سراسر دنیا استفاده از این نوع ظروف به دلیل عدم بازیافت و سازگاری با محیطزیست منسوخشده و مردم بهسوی محصولات جایگزین قابل بازیافت نظیر ظروف کاغذی روی آوردهاند اما در ایران این ظروف کماکان در تیراژ بالا مورداستفاده است. بااینوجود تلاشهایی در جهت تولید ظروف جایگزین و قابل بازیافت در کشور آغازشده و خبرهای خوبی در این رابطه به گوش میرسد.
سرعتهای تجزیه مواد مختلف در طبیعت
کاغذ........................................................4-2 روز
برگ درخت..............................................3-1 هفته
پوست پرتقال...........................................6 ماه
پاکت شیر...............................................5 ماه
کیسه پلاستیکی....................................10 تا 20 سال
ظروف پلاستیکی....................................50 تا80 سال
قوطی آلومینیومی....................................80 سال
قوطی حلبی...........................................100سال
بطری پلاستیکی نوشابه..........................450 سال
یونولیت.....................................................هرگز
امروزه استفاده از پلاستیکها موجب نگرانیهای بسیاری در جامعه بشری است. بزرگترین چالش در مورد پلاستیکها مسئله درصد بازیافت این مواد است. در مقایسه با مواد دیگر مانند فلزات با 35% قابلیت بازیافت، کاغذ 30%، شیشهها با 18% قابلیت بازیافت، پلاستیکها تنها 4%-3% قابلیت بازیافت دارند. مشکل دیگری که در بازیافت پلاستیکها وجود دارد بحث انرژی بازیافت و دفن آنها بهصورت زباله است. با توجه به آمارهای منتشرشده در اروپا 50% از پلاستیکهای تولیدشده دوباره در چرخه تولید بازیافت نمیشوند. این مسئله زمانی نگرانکننده میشود که میزان مصرف پلاستیکها به چندین تن میرسد.
تفکر بازیافت محصولات مصرفشده به مادهایی قابلاستفاده، ایده تازه و جدیدی نیست. تاریخچه این تفکر به زمان تولید شیشه و استفاده مجدد از ضایعات شیشه برمیگردد. بازیافت مواد پلیمری نیز تاریخچهای اینچنین داشته است. یعنی در ابتدا محصولات پلاستیکی مصرفشده تنها به دلیل کمبود و یا گرانی مواد اولیه، جمعآوری و به کارخانجات تولیدی منتقل و در آنجا مجدداً به چرخه تولید برگردانده میشدند که البته امروزه هم سیستم غیرمکانیزه جمعآوری و بازیافت مواد در اکثر مناطق جهان به همین شیوه اجرا میگردد.
اگرچه هسته تفکر بازیافت مواد در ابتدا جنبه اقتصادی و بیشتر بهعنوان راهکاری مناسب جهت کاهش هزینههای تولید قلمداد میشد ولی امروزه لزوم بازیافت محصولات پلیمری نهتنها ازنظر اکونومیکی (اقتصادی) بلکه ازنظر اکولوژیکی (زیستمحیطی) نیز مورد توجه واقعشده است و حتی بحث زیستمحیطی آن بسیار جدیتر و جنجالبرانگیزتر از بحث اقتصادیاش مطرح است.
یکی از نکات مهم در ارتباط با استفاده و مصرف مواد بازیافتی رعایت قوانین بهداشتی است. بدیهی است که این موضوع برای آن گروه از محصولات مصرفی که مستقیماً در دسترس انسان قرار میگیرند از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود. استفاده از مواد بازیافتی صرفاً زمانی مجاز خواهد بود که کلیه حقوق قانونی سلامت مصرفکننده در ارتباط با سلامت محصول لحاظ گردد.
وجود یک سیستم جداکننده (دستی، نیمهاتوماتیک و یا کاملاً اتوماتیک) جهت دستیابی به یکنواختی کیفی در گروهبندی محصولات پلیمری از ضروریات یک سیستم بازیافت محسوب میشود. جهت شناسایی و تفکیک محصولات جمعآوریشده میتوان با توجه به نوع بازیافت از سیستمهای مختلفی استفاده نمود. تفکیک محصولات بر اساس چگالی، تفکیک به روش غوطهوری-تهنشینی (Schwimm-Sink)، تفکیک به کمک اشعه مادونقرمز.
بر اساس سیستم دوال آلمان (Duales System Deutschland) تقسیمبندی مواد بستهبندی بر اساس ویژگیهای فیزیکی-مکانیکی محصول تحت عنوان LVP (Leicht Verpackungen) یا بستهبندیهای نرم بهصورت ذیل انجام میگیرد.
جهت تولید بطری از بازیافت بطریهای مصرفشده از مواد PE، PP و PET کریستال (کدر) از دستگاهی به نام Flaschen Veredelungsanlagen استفاده میشود که میتواند از بطریهای مصرفشده مجدداً بطریهای قابلاستفاده در همان رده مصرفی تولید نمود.
بر اساس رنگبندی محصولات بازیافتی، هرچه رنگ محصول بازیافت شده روشنتر (شفافتر یا بیرنگتر) باشد به همان نسبت امکان رنگآمیزی مواد بیشتر و لذا دامنه کاربردی آن نیز وسیعتر و قیمت آنهم جهت مصرف مجدد گرانتر خواهد بود.
محصولاتی که دارای رنگهای تیره تا مشکی هستند و یا محصولاتی که شناسایی آنها به هر دلیل مشکلساز میباشند. پس از جمعآوری به سیستم بازیافت مخلوط و یا به کورههای سوخت جهت تهیه انرژی منتقل میگردد.