پلاستیک ها را سبز کنیم: تحقق یک رویای دیرینه

مقدمه

تصور کنید روزی سوار بر خودرویی هستید که صندلی‌های آن از سویا ساخته شده است و موتور این خودرو با بنزینی که از گیاهان تهیه شده، کار می‌کند. در این حال، پس از پاسخ به یک تماس تلفنی به گوشی همراهتان ـ که باتری آن از نوع پلاستیک زیستی است ـ آخرین جرعه از بطری آبی را که از ذرت ساخته شده سرمی‌کشید. احساس خوبی دارید؛ احساسی از نوع رهایی و اینکه از مواد سازگار با محیط‌زیست استفاده می‌کنید. در این میان، جای هنری فورد¹ خالی است که برای شما دست تکان دهد! چرا؟ چون او در سال 1941 خودرویی اختراع کرد که می‌توان آن را نخستین خودروی سبز دانست. مواد سازنده این خودرو، کنف، سویا، گندم و کتان بود اما گویی اختراع آن، در زمان درستی انجام نگرفته بود. اندکی پس از معرفی خودروی فورد معروف به ماشین سویای فورد، ایالات متحده در جنگ جهانی دوم شرکت کرد. در نتیجه تولید این خودرو متوقف شد.

ایده فورد درباره ساخت پلاستیک از گیاهان، تا دهه 1990 به فراموشی سپرده شده بود. سپس در این دهه، حفظ سلامتی محیط‌زیست و توسعه جایگزین‌هایی برای مواد پلاستیکی، بار دیگر ایده فورد را در کانون توجه قرار داد. امروزه نسل جدیدی از مواد پلاستیکی در فراورده‌هایی همچون صندلی خودروها، بطری آب و باتری تلفن‌های همراه،‌ به‌عنوان پلاستیک‌های سبز تولید می‌شوند که برای محیط‌زیست، زیان کمتری دارند. پلاستیک‌های زیستی² تا سال 2020 می‌توانند 20 درصد بازار پلاستیک را به خود اختصاص دهند.

شکل 2. هنری فورد (سمت راست) نخستین خودروی سبز را ساخت

تولید پلاستیک‌های زیستی

برای تهیه پلاستیک‌های زیستی از قند موجود در گیاهانی همچون ذرت، نیشکر، چغندر، گندم و سیب‌زمینی استفاده می‌شود. وجود قند به‌عنوان ماده سازنده در این پلاستیک‌ها، ویژگی تجدید‌پذیری را به آن‌ها می‌بخشد.

هم‌اکنون دو پلاستیک زیستی در مقیاس انبوه تولید می‌شوند؛ یکی پلی‌لاکتیک اسید (PLA) و دیگری، پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA).

تولید پلی‌لاکتیک اسید

در بزرگ‌ترین کارخانه‌های تولید PLA، دانه‌های ذرت آسیاب می‌شوند تا دکستروز را از آن‌ها استخراج کنند. سپس در خمره‌های بزرگ به کمک مخمرها،‌ دکستروز را تخمیر می‌کنند که نتیجه آن، تولید لاکتیک اسید به‌عنوان مونومر یا واحد سازنده PLA، است.

هنگامی که دو مولکول لاکتیک اسید با هم پیوند می‌دهند مولکول آب نیز تولید می‌شود. مولکول‌های آب از کنار هم قرار گرفتن دیمرهای لاکتیک اسید جلوگیری می‌کند. بنابراین به جای تشکیل یک زنجیره از لاکتیک اسید، تنها تعداد زیادی زنجیره‌های کوچک تشکیل می‌شود که به آن الیگومرپلی‌لاکتیک اسید می‌گویند، شکل 3 ـ ب. در جریان یک واکنش شیمیایی که به تولید مولکول‌های کوچک‌تری به نام لاکتیدها³ می‌انجامد، فراوری زنجیره‌های کوچک انجام می‌گیرد، شکل 3 ـ پ. در این واکنش نیز، آب تولید می‌شود ولی در ادامه، آن را حذف می‌کنند. بنابراین، مولکول‌ لاکتید نقش مونومر سازنده پلی‌لاکتیک اسید را در فرایندی شبیه به پلیمر شدن اتیلن و تولید پلی اتیلن به عهده می‌گیرد، شکل 3ـ ت.

شکل 3. تولید پلی‌لاکتیک اسید

تولید پلی‌هیدروکسی آلکانوات

این پلیمر به‌طور طبیعی از باکتری‌ها تولید می‌شود. باکتری‌ها PHAهای گوناگونی می‌سازند که ممکن است شامل 150 نوع مونومر متفاوت باشند که به معرفی پلیمرهایی با خواص متفاوت در این خانواده می‌انجامد. شکل 4 دو نمونه PHA را نشان می‌دهد.

از جمله فراورده‌های ساخته شده از پلاستیک‌های زیستی، بطری‌های آب هستند. 30 درصد این بطری‌های گیاهی از مواد گیاهی تشکیل شده است و بقیه ساختار آن‌ها را مواد نفتی با پایه پلی‌اتیلن ترفتالات تشکیل می‌دهد که در بطری‌های پلاستیکی دیگر وجود دارد. بطری‌های دیگری هم ساخته می‌شوند که در ساخت آن‌ها تنها از نشاسته ذرت استفاده می‌شود.

سازگاری نسبی پلاستیک‌های زیستی با محیط زیست

گاه می‌شنویم که پلاستیک‌های زیستی رویای حفظ محیط‌زیست را کاملاً تحقق می‌بخشند. تبلیغاتی که در این زمینه انجام گرفته است این باور را ایجاد می‌کند به ویژه، هنگامی که ادعا می‌شود این نوع پلاستیک‌ها هیچ زباله یا آلاینده‌ای از خود به جا نمی‌گذارند.کارشناسان محیط‌زیست به هزینه‌های پنهان از جمله مصرف آفت‌کش‌ها در کشتزارها و آزاد شدن کربن‌دی‌اکسید در نتیجه استفاده از ماشین‌های برداشت فراورده‌های کشاورزی توجه ویژه‌ای نشان می‌دهند. برخی از تولید‌کنندگان ادعا می‌کنند که در تهیه پلاستیک‌های زیستی از سوخت‌های فسیلی استفاده نمی‌شود که البته ادعای دقیقی نیست.

در واقع، تولید این پلاستیک‌ها هم به اندازه انواع دیگر پلاستیک‌ها نیاز به مصرف انرژی دارد و در تأمین این انرژی  باید از سوخت‌های فسیلی بهره‌ گرفت.

کمپوست‌ کردن

برخی از پلاستیک‌های زیستی، از جمله فراورده‌های شامل PLA را می‌توان به کمپوست تبدیل کرد. میکروب‌های گرسنه در محیط گرم و مرطوب این پلاستیک‌ها را به مواد گیاهی، آب و کربن دی‌اکسید تجزیه می‌کنند. آنچه کارشناسان محیط‌زیست را نگران می‌کند، تولید CO²است. زیرا این گاز به هواکره راه می‌یابد و محیط را آلوده می‌کند. پس تهیه کمپوست از پلاستیک‌های زیستی، کاری نادرست است.

تقریباً همه زباله‌های پلاستیکی قابل تبدیل به کمپوست، به جای اینکه به کمپوست تبدیل شوند، راهی محل دفن زباله‌ها می‌شوند. دانشمندان نگرانند که پلاستیک‌های زیستی دفن‌ شده، در درازمدت به آرامی تجزیه شوند و گاز متان آزاد کنند؛ یک گاز گلخانه‌ای دیگر که 20 برابر خطرناک‌تر از CO² است. 

واکنش تجزیه PLA به این قرار است:

در شرایطی که مراکز محدودی، به امکانات مناسب برای تجزیه پلاستیک‌های زیستی دسترسی دارند، مشکلات ناشی‌ از دفن زباله‌ها حل نشدنی است.

اگر پلاستیک‌های قابل تبدیل به کمپوست، به‌درستی برچسب‌گذاری و مشخص شوند، هیچ یک از آن‌ها فرصت تبدیل به کمپوست را از دست نخواهند داد اما در این زمینه نیز کاستی‌های بسیار وجود دارد.

بازیافت

شاید بازیافت بتواند جایگزینی مناسب برای روش‌های دیگر حفظ سلامت محیط زیست در برابر پلاستیک‌ها باشد اما روش ساده‌ای نیست. بازیافت انواع متفاوت از پلاستیک‌ها با هم امکان‌پذیر نیست. زیرا پلاستیک‌ها نقطه ذوب متفاوتی دارند.

نگاهی به آینده

استیو دیویس⁴ مدیر روابط عمومی شرکت نیچر ورکز⁵ می‌گوید: «استفاده از ذرت به‌عنوان ماده اولیه، تنها یک سکوی پرتاب بوده است.» این شرکت به مدت ده سال در پی مواد اولیه غیرخوراکی به جای ذرت بود. در سال 2008، نوعی گیاه علفی مهندسی شده⁶ معرفی شد که PHA را در برگ‌های خود تولید می‌کرد. پس از استخراج مواد پلاستیکی تولید شده در برگ‌ها به کمک یک حلال، آنچه که از گیاه باقی می‌ماند برای تولید سوخت استفاده می‌شود.

در کنار همه تلاش‌ها و برنامه‌هایی که طراحی می‌شود، این توصیه کارشناسان به‌عنوان راهی بسیار ساده هرگز کهنه و بی‌استفاده نیست که: «از مواد یکبار مصرف استفاده نکنید. چه وسیله‌ای بهتر از چنگال پلاستیکی است؟ چنگال فلزی. پس از موادی استفاده کنید که نمی‌توان آن‌ها را دور ریخت.»

  پی‌نوشت‌ها

1. Ford, H.

2. Bioplastic

3. Lactide

4. Davies, S.

5. Nature Works

6. switchgrass

منبع

1. Washam, S. «Plastics Go Green» , Chemmatters, Ap. 2010.

Www. Acs.Org/ Chemmatters.