پلاستیک پایه نفتی: از مادهای ارزشمند تا چالش زیستمحیطی ماندگار
از نفت خام تا محصول نهایی: پلاستیک چگونه ساخته میشود؟
شاید برایتان جالب باشد که بدانید ماده اولیه بسیاری از وسایل پلاستیکی دور و برمان، همان نفت خامی است که برای تولید بنزین و گازوئیل استفاده میشود. فرآیند تولید پلاستیک پایه نفتی1 با پالایش نفت خام در پالایشگاهها آغاز میشود. نفت خام مخلوط پیچیدهای از هیدروکربنهاست. در برجهای تقطیر، این مخلوط بر اساس نقطه جوش اجزایش جدا میشود. یکی از محصولات این فرآیند، مادهای به نام نفتا (Naphtha) است که خوراک اصلی پتروشیمیها برای تولید پلاستیک محسوب میشود .
در واحدهای پتروشیمی، با استفاده از فرآیندی به نام پلیمریزاسیون2، مولکولهای کوچک و ساده (تکپار یا مونومر) مانند اتیلن و پروپیلن، طی واکنشهای شیمیایی به زنجیرههای بلند و سنگینی به نام پلیمر تبدیل میشوند. این پلیمرها، همان رزینهای پایهای پلاستیک هستند. برای مثال، پلیاتیلن (PE) از پلیمریزاسیون گاز اتیلن و پلیپروپیلن (PP) از پروپیلن ساخته میشود. سپس این رزینها به شکل گرانولهای کوچک درآمده و برای کارخانههای تولید محصولات پلاستیکی ارسال میشوند تا با روشهایی مانند قالبگیری تزریقی یا بادی به اشیاء روزمره تبدیل شوند.
انواع رایج پلاستیکهای پایه نفتی و کاربردهای آنها
پلاستیکهای پایه نفتی خانواده بزرگی هستند و هر کدام ویژگیهای منحصربهفردی دارند. برای شناسایی آسانتر آنها، سیستمی با کدهای شناسایی رزین (RIC) طراحی شده است که معمولاً درون یک مثلث با فلشهای دنبالهم روی محصولات درج میشود. در جدول زیر به چند نمونه از رایجترین آنها اشاره میکنیم .
| کد شناسایی | نام پلاستیک | کاربردهای رایج | نکته مهم |
|---|---|---|---|
| 1 (PETE) | پلیاتیلن ترفتالات | بطریهای نوشابه و آب معدنی، ظروف یکبار مصرف شفاف | قابل بازیافت |
| 2 (HDPE) | پلیاتیلن با چگالی بالا | ظروف شوینده، بطریهای شیر، سطلهای زباله، لولههای آب | قابل بازیافت |
| 3 (PVC) | پلیوینیل کلراید | لولههای ساختمانی، روکش کابلهای برق، عایقها | مشکل در بازیافت |
| 4 (LDPE) | پلیاتیلن با چگالی کم | کیسههای پلاستیکی نازک (فریزر)، نایلونهای بستهبندی، روکش سیمها | قابل بازیافت |
| 5 (PP) | پلیپروپیلن | درپوش بطریها، ظروف ماست، نی، قطعات خودرو، الیاف فرش | قابل بازیافت |
| 6 (PS) | پلیاستایرن (یونولیت) | لیوانهای یکبار مصرف، ظروف فستفود، بستهبندیهای محافظ (فوم) | بازیافت دشوار |
مثال عینی: از بطری نوشابه تا کف اقیانوس
تصور کنید یک بطری پلاستیکی شفاف که از جنس PET (پلیاتیلن ترفتالات) است را از فروشگاه میخرید و پس از چند دقیقه نوشیدن محتویات آن، بطری را دور میاندازید. این بطری که قرار بود فقط چند دقیقه مورد استفاده قرار گیرد، اکنون سفری نامعلوم را آغاز میکند. اگر این بطری وارد چرخه بازیافت صحیح شود، میتواند دوباره به محصولی مفید تبدیل گردد. اما اگر در طبیعت رها شود، چه پیش میآید؟
پلاستیک PET در طبیعت به سادگی تجزیه نمیشود. میکروارگانیسمها آنزیمهای لازم برای گسستن پیوندهای شیمیایی قوی این پلیمر را ندارند. این بطری تحت تابش نور خورشید، وزش باد و برخورد امواج، به تدریج خرد شده و به ذرات ریزتری به نام میکروپلاستیک3 تبدیل میشود. این ذرات ریز ($ \lt 5\ mm $) وارد زنجیره غذایی آبزیان شده و در نهایت میتوانند به بشقاب غذایی ما انسانها نیز راه یابند. تخمین زده میشود که تجزیه کامل یک بطری پلاستیکی در محیط زیست میتواند بین ۴۵۰ تا ۱۰۰۰ سال طول بکشد .
راز ماندگاری: چرا پلاستیک تجزیه نمیشود؟
مهمترین ویژگی پلاستیک که آن را برای تولیدکنندگان و مصرفکنندگان محبوب کرده است، یعنی دوام و پایداری، همان عاملی است که آن را به یک معضل زیستمحیطی تبدیل کرده است. در طبیعت، دو فرآیند اصلی برای تجزیه مواد وجود دارد: تجزیه نوری و تجزیه زیستی. پلاستیکهای پایه نفتی در برابر هر دو بسیار مقاوم هستند .
پلیمرهای مصنوعی مانند پلیاتیلن دارای پیوندهای کربن-کربن بسیار قوی و زنجیرههای مولکولی بسیار بلندی هستند که برای آنزیمهای میکروارگانیسمها (باکتریها و قارچها) ناشناخته و غیرقابل هضم هستند. به عبارت دیگر، هیچ میکروارگانیسمی در طبیعت وجود ندارد که بتواند از این ماده به عنوان منبع غذا استفاده کند و آن را به عناصر طبیعی (آب، دیاکسید کربن و زیستتوده) تجزیه کند. نور خورشید میتواند باعث شکنندگی و خرد شدن پلاستیک شود، اما این یک تجزیه در سطح مولکولی نیست و تنها به تولید میکروپلاستیکها میانجامد.
آمارهای نگرانکننده: تولید و سرنوشت پلاستیکها
آمارها تصویر روشنی از ابعاد این چالش ارائه میدهند. بر اساس گزارشها، تولید سالانه پلاستیک در جهان به حدود ۴۰۰ میلیون تن رسیده است . اما سوال اینجاست که این حجم عظیم از مواد پلاستیکی پس از مصرف به کجا میروند؟ تحقیقات نشان میدهد که سرنوشت آنها چندان امیدوارکننده نیست:
- بیش از ۶۰٪ از زبالههای پلاستیکی یا در طبیعت و اقیانوسها رها میشوند یا به محلهای دفن زباله منتقل میگردند .
- تنها حدود ۹٪ از این زبالهها بازیافت میشوند. این رقم بسیار پایین نشاندهنده مشکلات موجود در سیستمهای جمعآوری، تفکیک و بازیافت است .
- مابقی زبالهها (حدود ۳۱٪) برای تولید انرژی سوزانده میشوند که خود میتواند منجر به انتشار گازهای گلخانهای و آلایندههای هوا شود .
پلاستیک پایه نفتی در برابر جایگزینها (مقایسه)
یکی از راهحلهای پیشنهادی برای مقابله با معضل پلاستیک، استفاده از پلاستیکهای زیستی و تجزیهپذیر (Bioplastics) است. با این حال، این جایگزینها نیز بدون چالش نیستند. جدول زیر مقایسهای کلی بین این دو دسته ارائه میدهد .
| ویژگی | پلاستیک پایه نفتی | پلاستیک زیستی / تجزیهپذیر |
|---|---|---|
| منبع تولید | سوختهای فسیلی (نفت، گاز) – تجدیدناپذیر | منابع گیاهی (ذرت، نیشکر، سیبزمینی) – تجدیدپذیر |
| تجزیهپذیری | بسیار پایین (صدها تا هزاران سال) | بالا (در شرایط خاص مانند رطوبت و دمای بالا) |
| چالش اصلی | آلودگی طولانیمدت، تولید میکروپلاستیک، وابستگی به سوخت فسیلی | مصرف بالای آب و زمینهای کشاورزی، نیاز به شرایط خاص برای تجزیه |
| بازیافت | بخشی از آنها قابلیت بازیافت مکانیکی دارند | معمولاً با جریان بازیافت پلاستیکهای نفتی سازگار نیستند |
چالشهای مفهومی: پرسش و پاسخ
❓ اگر روی یک محصول پلاستیکی نوشته شده "تجزیهپذیر" (Biodegradable)، آیا به این معناست که در طبیعت به سرعت ناپدید میشود؟
خیر، این یک باور رایج اما نادرست است. اصطلاح "تجزیهپذیر" به تنهایی و بدون ذکر شرایط و زمانبندی دقیق، معنا و کارایی چندانی ندارد. بسیاری از پلاستیکهایی که با این عنوان فروخته میشوند، به اصطلاح "اکسو-تجزیهپذیر" هستند که با افزودنیهای شیمیایی تنها به قطعات ریزتر تبدیل میشوند، بدون اینکه واقعاً به مواد بیضرر در طبیعت تجزیه شوند . یک پلاستیک واقعاً تجزیهپذیر یا کمپوستپذیر (Compostable) باید طبق استانداردهای مشخص (مانند ASTM D6400) در مدت زمان معین و در شرایط کنترلشده (مثل تاسیسات کمپوست صنعتی) به آب، دیاکسید کربن و زیستتوده تبدیل شود .
❓ اگر پلاستیکهای زیستی از گیاهان ساخته میشوند، پس چطور ممکن است برای محیط زیست مضر باشند؟
این یک پرسش بسیار خوب است. اگرچه ماده اولیه آنها تجدیدپذیر است، اما چالشهای دیگری ایجاد میکنند. تولید انبوه پلاستیکهای زیستی نیازمند کشت گسترده گیاهانی مانند ذرت و نیشکر است که خود به مصرف حجم عظیمی از آب شیرین و اشغال زمینهای کشاورزی منجر میشود. در مناطق کمآبی مانند خاورمیانه، این مسئله میتواند حتی از معضل پلاستیک نفتی هم بحرانیتر باشد . علاوه بر این، بسیاری از این پلاستیکها برای تجزیه شدن نیاز به تاسیسات پیشرفته کمپوست صنعتی دارند و اگر در طبیعت یا محل دفن زباله رها شوند، ممکن است مانند پلاستیکهای معمولی تا سالها باقی بمانند .
❓ بازیافت پلاستیک چقدر میتواند به حل مشکل کمک کند؟
بازیافت یکی از ارکان اصلی مدیریت پسماند است، اما به تنهایی راه حل نهایی نیست. همانطور که در آمار دیدیم، نرخ بازیافت پلاستیک در جهان تنها حدود ۹٪ است. دلایل متعددی برای این موضوع وجود دارد: تنوع بالای انواع پلاستیک و مواد افزودنی که تفکیک را دشوار میکند، آلودگی پلاستیکها با مواد غذایی، و کاهش کیفیت پلاستیک در هر بار بازیافت (بازیافت تنزلیافته). افزودن مواد "تجزیهپذیر" به پلاستیکهای نفتی نیز میتواند چرخه بازیافت را مختل کند و کیفیت محصولات بازیافتی را پایین بیاورد . بنابراین، بازیافت باید در کنار دو استراتژی دیگر یعنی کاهش مصرف و استفاده مجدد (Reduce, Reuse) دیده شود.
پاورقی
1 پلاستیک پایه نفتی (Petroleum-Based Plastic): به پلاستیکهایی گفته میشود که از فرآوردههای نفتی مانند نفتا یا گاز طبیعی تولید شده و پلیمرهای آنها به صورت مصنوعی ساخته میشود. این پلاستیکها معمولاً در برابر تجزیه بیولوژیکی بسیار مقاوم هستند .
2 پلیمریزاسیون (Polymerization): فرآیندی شیمیایی که در آن مولکولهای کوچک و ساده به نام مونومر طی یک واکنش زنجیرهای به هم متصل شده و مولکولهای غولپیکری به نام پلیمر را تشکیل میدهند .
3 میکروپلاستیک (Microplastic): به ذرات ریز پلاستیک با اندازه کمتر از ۵ میلیمتر گفته میشود که در اثر خردشدن قطعات بزرگتر پلاستیک در محیط زیست به وجود میآیند یا به صورت عمدی (مانند برخی شویندهها) وارد محیط میشوند .
