تاثیر اقتصاد چرخه‌ای بر صنعت پلیمر و پلاستیک

پلاستیک‌ها به دلیل مزایای زیاد از جمله قیمت به صرفه، وزن کم، سهولت نسبی فرایند تولید و ... از جمله پرکاربردترین مواد در تمدن امروز بشر به شمار می‌روند.

 این استفاده زیاد باعث ایجاد نگرانی در مورد تاثیرات جانبی آن‌ها بر محیط زیست شده است. یکی از شاخص‌های مهم در ارزیابی چرخه عمر مواد (LCA)، میزان گازهای گلخانه‌ای آزاد شده توسط آن‌ها است که معمولا به شکل کیلوگرم اکیوالان کربن دی اکسید (CO₂e) به ازای یک کیلوگرم ماده گزارش می‌شود. در توضیح مفهوم اکیوالان کربن دی اکسید باید گفت که مهم‌ترین گازهای گلخانه‌ای عبارتند از کربن دی اکسید، متان، نیتروژن اکسید و گازهای فلوئورینه شده. محتوای میانگین کربن دی اکسید در گازهای گلخانه‌ای 64.4% است، به این معنی که در یک تن گاز گلخانه‌ای 0.644 تن کربن دی اکسید وجود دارد که این مقدار برابر اکیوالان کربن دی اکسید در نظر گرفته می‌شود. شاخص مهم دیگر در ارزیابی LCA، انرژی در برگرفته شده (PED) است. در واقع این شاخص به معنی میزان انرژی استفاده شده در طی فرایند تولید یک ماده است که نماینده‌ای از میزان آزاد شدن گاز گلخانه‌ای در حین پروسه تولید است.

با تمرکز بیشتر بر پلاستیک‌ها و فرایند تولید آن‌ها می‌توان دریافت که پلاستیک‌ها در طول چرخه عمر معین خود مقداری کربن دی اکسید به عنوان گاز گلخانه‌ای آزاد می‌کنند. چرخه زندگی پلاستیک عبارت است از: تولید، تبدیل به قطعه نهایی که به اختصار "تبدیل" گفته می‌شود و کارهایی که بعد از اتمام عمر این پلاستیک روی آن انجام می‌گیرد (EoL). برای مثال در سال 2015 تولید گازهای گلخانه‌ای آزاد شده توسط صنعت پلاستیک 1781 میلیون تن اکیوالان کربن دی اکسید بوده است. حدود 61% از این مقدار در حین تولید پلاستیک‌ها، 30% از این مقدار حین فراورش و تبدیل این پلاستیک‌ها به مواد و قطعات خاص و 9% از این مقدار حین فعالیت‌های EoL تولید شده است. البته عمدتا میزان تولید کربن دی اکسید در حین فرایند، بستگی به  نوع تامین برق در منطقه‌ای دارد که در آن تولید، تبدیل و EoL صورت می‌گیرد. برای مثال، در آمریکا در سال 2008، 71% الکتریسیه از سوخت فسیلی، 19% آن از انرژی هسته‌ای و 10% آن از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شد و در چنین شرایطی نرخ رهایش گاز گلخانه‌ای 0.14 کیلوگرم اکیوالان کربن دی اکسید به ازای یک مگاژول بود. در همین سال در چین 83% الکتریسیته مورد نیاز در صنعت لاستیک از سوخت فسیلی، 2% از انرژی هسته‌ای و 15% آن از منابع تجدید پذیر تامین می‌شد و متوسط نرخ رهایش گازهای گلخانه‌ای از این طریق 0.18 کیلوگرم اکیوالان کربن دی اکسید به ازای مگاژول بود.

با بررسی این آمار می‌توان به اهمیت به کارگیری اقتصاد چرخه‌ای در صنعت پلاستیک‌ها پی برد. این مفهوم باعث ذخیره انرژی در بخش تولید و تبدیل پلاستیک شده و از این طریق از تولید گازهای گلخانه‌ای در این مراحل جلوگیری می‌کند. از جمله مباحثی که در به کارگیری چرخه اقتصادی در صنعت پلاستیک حائز اهمیت است، "طراحی برای بازیافت" است و مفهوم اصلی این عبارت، طراحی مواد به گونه‌ای است که پس از طی چرخه عمر خود به راحتی قابل بازیافت باشند. به عنوان یک مثال اعمال این رویکرد در تولید محصول می‌توان فرایندی برای تولید یک محصول پیشنهاد کرد به گونه‌ای که مواد اولیه تماما و یا عمدتا از مواد بازیافتی تولید شده باشند. برای مثال بطری‌های آب Nestlé تماما از مواد بازیافتی تهیه شده اند و نیز لیبل‌های حساس به فشار موجود روی این بطری‌ها را به راحتی می‌توان در مرحله شستشو جدا کرد. چنین شاخص‌هایی می‌توانند از هزینه‌های بازیافت در پایان عمر ماده بکاهند.

 اما به هرحال چالش‌های پیش روی این مسیر را نباید نادیده گرفت. از جمله چالش‌های به کارگیری اقتصاد چرخه‌ای بر مبنای طراحی برای بازیافت در صنعت پلاستیک باید گفت که عمده محصولات پلیمری موجود حاوی افزودنی‌ها و ساختارهایی هستند که برای تقویت خواص و حفظ عملکرد پلاستیک در شرایط کاربردی خود ضروری بوده و نمی‌توان آن‌ها را از فرمولاسیون حذف کرد؛ در حالی که وجود آن‌ها نیز موانعی را بر سر راه بازیافت این مواد قرار می‌دهد چرا که خارج کردن آن‌ها از ماتریس پلیمری با دشواری‌های زیادی همراه است. در حال حاضر تمرکز محققین بر ارائه روش‌های پیشرفته بازیافت است به طوری که بتوان طیف گسترده‌تری از مواد پلاستیکی شامل افزودنی‌ها و اجزای خاص نیز بازیافت کرد. رویکرد اقتصاد چرخه‌ای در صنعت پلاستیک بر پایه 3 استراتژی اصلی است که در بخش‌های بعدی به تفضیل توضیح داده خواهد شد.