فرآیند مایع‌سازی گرمابی، روشی نوین در بازیافت پلاستیک است که آلودگی را کاهش و کارایی را افزایش می‌دهد. آیا این فناوری، آینده‌ای پاک را رقم خواهد زد؟

پلاستیک در دنیای امروزی به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی تبدیل شده، اما بازیافت آن همچنان به صورت معمایی بزرگ و بی‌پاسخ باقی مانده است. بسیاری از پلاستیک‌های مصرفی یا اصلاً بازیافت نمی‌شوند و یا در بهترین حالت، در فرآیندهای بازیافت مکانیکی دچار افت کیفیت شده و به محصولاتی با ارزش پایین تبدیل می‌شوند. در این بین، بازیافت شیمیایی به‌عنوان رویکردی نوین مطرح شده است که می‌تواند ساختار مولکولی پلاستیک را شکسته و مواد غیرقابل‌بازیافت را به مواد اولیه‌ی ارزشمند تبدیل کند.

در حال حاضر، یکی از رایج‌ترین روش‌های بازیافت شیمیایی، روش پیرولیز است. پیرولیز فرآیندی است که در آن زباله‌های پلاستیکی در دمای بالا و در غیاب اکسیژن، به محصولات هیدروکربنی مانند نفتا و گازوئیل تبدیل می‌شوند. اگرچه این روش مزایایی دارد، همچنان با محدودیت‌هایی مانند تولید دوده و حساسیت به ناخالصی‌های موجود در زباله‌های پلاستیکی مواجه است.

بدین صورت، فناوری شرکت انگلیسی مورا که امسال فعالیت تجاری خود را در شمال شرقی انگلستان آغاز خواهد کرد، با رویکردی متفاوت وارد عمل خواهد شد. مورا وعده داده است که مشکلات بازیافت زباله‌های پلاستیکی را تا حد زیادی برطرف می‌کند.

فناوری شرکت مورا در صورت موفقیت، می‌تواند به نمونه‌ای قدرتمند از فرایند تولید چرخه‌ای تبدیل شود: سیستمی که در آن پلاستیک بارها و بارها استفاده و بازیافت می‌شود. در نهایت، این فناوری ممکن است حتی وابستگی جهان به منابع فسیلی برای تولید پلاستیک بکر را نیز کاهش دهد. اما ایده‌ی شرکت مورا چگونه زباله‌های پلاستیکی را احیا می‌کند؟

بازیافت شیمیایی در دنیایی از جنس پلاستیک

فناوری مورا که مایع‌سازی گرمابی (هیدروترمال) نام دارد، فقط به آب داغ متکی نیست، بلکه از ترکیب دمای بالا (بیش از ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) و فشار شدید (۲۲۰ اتمسفر) برای تجزیه‌ی پلاستیک‌ها استفاده می‌کند. این شرایط باعث می‌شود که آب به حالت فوق‌بحرانی برسد؛ وضعیتی که در آن آب هم‌زمان ویژگی‌های مایع و گاز را دارد، می‌تواند پلیمرهای روغنی را حل کرده و آن‌ها را به مولکول‌های کوچک‌تری تجزیه کند.

جیمز کندی، تحلیلگر حوزه فناوری، به نیچر می‌گوید: «در نگاه اول، این روش بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد. هیجان بسیاری در این زمینه وجود دارد. من در چندین کنفرانس حضور داشته‌ام که در آن‌ها، درباره‌ی همه‌ی این فناوری‌ها صحبت شده است.»

فرآیند مایع‌سازی گرمابی شباهت‌هایی با روش پیرولیز دارد، چرا که در هر دو، پیوندهای مستحکم کربن-کربن که زنجیره‌های پلیمری را در کنار هم نگه می‌دارند، شکسته می‌شوند. اما تفاوتی اساسی در نحوه‌ی کنترل رادیکال‌های کربنی آزادشده در این فرآیندها دیده می‌شود:

در پیرولیز، رادیکال‌های کربنی بی‌نظم به یکدیگر حمله کرده و مولکول‌ها را خرد می‌کنند.

در مایع‌سازی گرمابی، پلیمر مذاب به‌طور یکنواخت در آب فوق‌بحرانی توزیع می‌شود. این امر باعث انتقال بهتر حرارت شده و کمک می‌کند که رادیکال‌های کربنی به‌جای تخریب بی‌هدف، اتم‌های هیدروژن را از مولکول‌های آب جذب کنند. نتیجه‌ی این فرآیند، هیدروکربن‌های پایدارتر و کاهش تولید دوده است.

مزیت کلیدی روش مایع‌سازی گرمابی در مقایسه با پیرولیز، توانایی آن در پردازش زباله‌های پلاستیکی آلوده و ترکیبی است، بدون آنکه کیفیت محصولات خروجی کاهش یابد.

طلای سیاه: مسیر شکل‌گیری فناوری نوین

خلق فناوری بازیافت پلاستیک گرمابی به توماس مش‌میر، شیمی‌دان در دانشگاه سیدنی، بازمی‌گردد. در دهه‌ی ۱۹۹۰، او در دانشگاه فنی دلفت در هلند، تحقیقاتی درباره‌ی پردازش زباله‌های شهری با مایعات فوق‌بحرانی انجام داد. اگرچه پروژه به نتیجه نرسید، ایده در ذهن مش‌میر باقی ماند.

سال‌ها بعد، مش‌میر به‌همراه لن هامفریز، شرکتی به نام «لایسلا» را در استرالیا تأسیس کرده و راکتوری را طراحی نمودند که می‌توانست زیست‌توده‌هایی مانند خرده‌های چوب را به سوخت مایع تبدیل کند. در سال ۲۰۱۶، آن‌ها این فناوری را روی زباله‌های پلاستیکی آزمایش کردند و حتی بدون نیاز به کاتالیزور، به نتایج موفقیت‌آمیزی دست یافتند. این موفقیت، به زمینه‌سازی برای تأسیس شرکت مورا و توسعه‌ی روش بازیافت «رآکتور گرمابی کاتالیستی» تبدیل شد.

استیو میهن، مدیرعامل مورا، می‌گوید: «ما حدود ۲۰۰ میلیون دلار آمریکا و هفت یا هشت سال را صرف کرده‌ایم تا این فناوری را از ایده‌ای آزمایشگاهی به فرآیند صنعتی تبدیل کنیم.»

آثار زیست‌محیطی و آینده بازیافت شیمیایی

در حال حاضر، فقط ۱۰ تا ۱۵ درصد از زباله‌های پلاستیکی که سالانه تولید می‌کنیم، بازیافت می‌شود. باقی پلاستیک‌هایی که امکان بازیافت ندارند، سوزانده می‌شوند، در محل‌های دفن زباله دفن شده و یا به‌عنوان زباله، در طبیعت رها می‌شوند.

بنابراین، یکی از مهم‌ترین پرسش‌ها درباره‌ی فناوری مورا، تأثیر آن بر محیط‌زیست است. استوارت کولز، پژوهشگر حوزه پایداری در دانشگاه وارویک، تحلیل چرخه عمر را بر روی فرآیند مورا انجام داده و در پژوهش خود، به نتایج جالب‌توجهی رسیده است:

فرآیند بازیافت پلاستیک گرمابی به ازای هر تن پلاستیک زباله، حدود ۰٫۵ تن کربن دی‌اکسید منتشر می‌کند؛ یعنی بسیار کمتر از سوزاندن پلاستیک که ۲٫۳ تن کربن دی‌اکسید تولید می‌کند.

بخش عمده‌ای از انتشار، ناشی از برق مصرفی در مراحل جداسازی و خردکردن زباله‌ها است که انتظار می‌رود با گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر کاهش یابد.

در مقایسه با پیرولیز، میزان انتشار کربن دی‌اکسید تقریباً یکسان یا کمتر است و در برخی موارد، عملکردی بهتر از بازیافت مکانیکی دارد.

با این وجود، برخی منتقدان نیز می‌گویند تمام محصولات خروجی فرآیند الزاماً دوباره به محصولات پلاستیکی جدید تبدیل نخواهند شد. به‌گفته‌ی آن‌ها، بخشی از نفتای تولیدشده در این فرآیند با نفتای فسیلی در پتروشیمی‌ها ترکیب می‌شود. این امر نشان می‌دهد که هنوز وابستگی به مواد اولیه‌ی فسیلی کاملاً از بین نرفته است.

کورین اسکون، پژوهشگر حوزه پایداری در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، می‌گوید: «گر این فناوری واقعاً بتواند زباله‌های پلاستیکی آلوده‌ای را بازیافت کند که در بازیافت مکانیکی پذیرفته نمی‌شوند، به گامی مثبت در راستای مدیریت پایدار زباله‌ها تبدیل خواهد شد.»

در نهایت، روش مایع‌سازی گرمابی، فناوری نوین و امیدوارکننده‌ای در حوزه‌ی بازیافت شیمیایی است و می‌تواند مشکلات روش‌های قدیمی‌تری مانند پیرولیز را تا حدود زیادی برطرف کند. با وجود اینکه فناوری مایع‌سازی گرمابی هنوز در ابتدای مسیر تجاری‌سازی قرار دارد، امکان بازیافت زباله‌های پلاستیکی آلوده، کاهش انتشار کربن دی‌اکسید و بهینه‌سازی فرآیند نسبت به روش‌های سنتی، آن را به یکی از گزینه‌های جدی برای آینده‌ی بازیافت پلاستیک تبدیل کرده است.

به گزارش زومیت، اگر فناوری بازیافت پلاستیک با روش مایع‌سازی گرمابی در مقیاس گسترده به موفقیت دست یابد، شاید بتواند بخش عمده‌ای از معضل آلودگی پلاستیکی را برطرف کند و این دقیقاً همان تغییری است که جهان امروزه به آن نیازمند است.