بررسی بازیافت بطری پلی اتیلن ترفتالات (PET) در صنعت نوشیدنی
به دلیل اثرات زیست محیطی بالقوه در دفع اشتباه زباله، دفع ضایعات پلاستیکی به موضوع بسیار مهمی و بحث برانگیزی تبدیل شده است. پلی اتیلن ترفتالات (PET) در سال 2021، حدود 44.7 درصد از بسته بندی های یکبار مصرف نوشیدنی در ایالات متحده را به خود اختصاص داد که این رقم 12 درصد از پسماندهای جامد جهانی را شامل می شد. با این حال، به یک راهکار استراتژیکی برای مدیریت ضایعات جامد پلاستیکی نیاز است. تولیدکنندگان بزرگ نوشیدنی متعهد شده اند با برداشتن گام هایی به سوی آیندۀ پایدار، اثرات زیست محیطی را به حداقل برسانند. بطری ساخته شده از PET به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد، به انتخاب اولیۀ دستداران محیط زیست تبدیل شده است. این نوع بطری از خواص بازدارندگی خوبی برخوردار است زیرا ترکیب تک لایه و تک ماده ای آن باعث می شود تا راحت تر بازیافت شود. در مقایسه با شیشه، این بطری سبک وزن بوده و مضرات کربنی کمتری در تولید و جابجایی به همراه دارد. با پیشرفت های مدرن در فرایندهای ضدعفونی در چرخۀ PET بازیافتی (rPET یا PCR) پس از مصرف به یک مادۀ ایمن برای استفاده مجدد در بسته بندی نوشیدنی ها تبدیل می شود. 30 سال از زمانی که FDA برای اولین بار مجوز فرایندهای تولید PCR PET را برای تماس با مواد غذایی در ایالات متحده آغاز کرد، می گذرد. این مقاله به بررسی بازیافت بطری-به-بطری PET و ارائه دستورالعمل هایی برای تولیدکنندگان نوشیدنی با هدف پیشبرد اهداف پایدار می پردازد.
بسته بندی پلاستیکی 70 درصد از بازار محصولات مصرفی را به خود اختصاص داده است. بسته بندی نوشیدنی را می توان در درجه اول به کلد فیل (مانند آسپتیک)، نوشابه های گازدار و هات فیل طبقه بندی کرد. در انتخاب مواد مناسب برای بسته بندی نوشیدنی، باید این نکته را در نظر گرفت که این مادۀ انتخاب شده باید بتواند در برابر دماهای فیلینگ/جابجایی مقاومت کند؛ کیفیت نوشیدنی بسته بندی شده را در طول عمر مفید آن حفظ کند؛ و حتی بتواند فشارهای داخلی مواد غذایی را تحمل کند. شروریات پایداری حرارتی براساس روند استریل نوشیدنی و ظروف تعیین می شود. نوشیدنی های سرد مانند آب و نوشیدنی های دارای اسید بالا نیازی به استریل کردن ندارند. نوشیدنی های گرم شامل محصولات اسیدی مانند نوشیدنی های ایزوتونیک، چای و آبمیوه می شود. نوشیدنی های گازدار (مانند نوشابه ها) بایستی به گونه ای بسته بندی شوند که با وجود فشارهای داخلی تا 5 بار، در دمای محیط تغییر شکل ندهد. انتخاب مواد بسته بندی نقش مهمی در پیشگیری از تجزیه مواد غذایی، حفظ کیفیت ارگانولپتیک (بو، طعم و بافت مواد)، ارزش غذایی (مانند پیشگیری از اکسیداسیون ویتامین ث در آب پرتقال) و تضمین سلامت و ایمنی مصرف کننده دارد. چندین ماده از لحاظ خواص مانع و مکانیکی برای بسته بندی نوشیدنی ها مناسب هستند. صنعت بسته بندی نوشیدنی شامل بطری های شیشه ای، قوطی های آلومینیومی، جعبه های کارتنی با روکش فویل، کیسه های انعطاف پذیر با روکش فویل و بطری های پلاستیکی می شود. پلی اتیلن ترفتالات (PET یا PETE) که یک پلاستیک پلی استر است، یکی از پرمصرف ترین مواد در صنعت بسته بندی نوشیدنی ها محسوب می شود. تولید و استفاده از بطری های PET به دلیل شفافیت عالی، وزن سبک، خواص مانع گاز و آب، ضربه پذیری، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و نشکن بودن (در مقایسه با بطری شیشه ای) در بسته بندی نوشیدنی در سراسر جهان افزایش یافته است. PET یک ماده یا راهکار قابل بازیافت با مزایای عملکردی است که در مواد جایگزین مانند بطری های شیشه ای، قوطی های آلومینیومی، کارتن های مقوایی و یا سایر پلاستیک ها یافت نمی شود.
براساس داده های استخراج شده از یورومانیتور اینترنشنال (لندن، انگلستان)، استفاده از بطری های PET در صنعت نوشیدنی برای آب، نوشابه های گازدار، نوشیدنی های انرژی زا، چای و قهوه توانسته است 67 درصد از بازار را در بر بگیرد. PET همچنین در بطری های یکبار مصرف (کمتر از 1 لیتر) در سال 2021، بر 44.7 درصد از بازار در ایالات متحده تسلط داشت. این رقم برای قوطی های آلومینیومی، شیشه ای و پلی اتیلن سنگین که یک پلیمر ساخته شده از نفت است به ترتیب 39، 11 و 3.4 درصد گزارش شده است. مانند بسیاری از پلاستیک ها، PET یک پلیمر ساخته شده از نفت است و اگر از طریق زباله های پلاستیکی در محیط زیست رها شود، به راحتی تجزیه نمی شود. در سال 2015، زباله های پلاستیکی تولید شده در سطح جهان تقریبآ 141 میلیون تن بود. از طرفی، دفن زباله ها در زمین می تواند منجر به آلودگی هوا، آب و خاک شود. علاوه براین، باید این نکته را در نظر گرفت که حجم پلاستیک های دفن شده در زمین بیشتر از وزن آنها است و با این کار، درصد بالایی از زمین در سراسر جهان با این زباله ها درگیر می شود. سوزاندن ضایعات پلاستیکی از اشغال فضای زمین جلوگیری کرده و انرژی حرارتی تولید می کند اما مضراتی همچون انتشار گازهای گلخانه ای و آلودگی هوا را نیز به همراه دارد.
در این مقاله تولید، تبدیل و اصول PCR PET در صنعت نوشیدنی بیان شده است. بازیافت بطری به بطری توانسته است بارهای زیست محیطی را به طور قابل ملاحظه ای به حداقل برساند. در دهه گذشته، استفاده از PET بازیافتی به دلیل پیشرفت در فناوری جمع آوری و بازیافت رشد فوق العاده ای داشته است. با نگاهی به دورنمای بازیافت آن، که یکی از مهم ترین زمینه های توسعه و تجاری سازی فناوری بازیافت شیمیایی محسوب می شود، می توان عملکرد PCR PET را به PET بکر بازگرداند. فناوری ها در مقیاس آزمایشگاهی به سرعت رو به گسترش هستند. بعنوان نمونه ای از بازیافت پیشرفته، یک فناوری مبتنی بر آنزیم برای کاتالیز هیدرولیز PET به TPA و EG توسعه داده شده است. در سال 2021، راه اندازی موفقیت آمیز کارخانه ضنعتی اعلام شد و یک مرکز تولید تجاری نیز تا سال 2025 تأسیس خواهد شد. موانع متعددی بر سر راه توسعۀ PCR PET وجود دارد. در حال حاضر، تعداد انگشت شماری از تولیدکنندگان PET بازیافتی مشغول به فعالیت هستند که آنها هم به نوبه خود با مشکلات تولید دست و پنجه نرم می کنند. از طرفی، عرضه محدود هزینه های تولید را بالا می برد. با افزایش تقاضا، تأمین کنندگان رزین PCR فشار کمتری برای تولید محصولات با کیفیت برتر از سوی رقبا متحمل می شوند. افزایش هزینه های PCR و کیفیت متغیر هر دو موانع مهمی بر سر راه تولید هستند. افزایش نظارت های عمومی بر مواد بسته بندی پلاستیکی، هم از نظر زیست محیطی و هم از نظر نهادهای قانونگذاری، باعث پذیرش این فرایند در صنایع خواهد شد. مصرف کنندگان جوان تر (جدید) خواستار استفادۀ بیشتر از مواد بازیافتی هستند. سرمایه گذاری در آینده برای فناوری های بازیافت جدید و تجاری سازی بایستی تحت حمایت اصول بازیافت و آگاهی مصرف کننده از فرایند بازیافت باشد.
