مطالعۀ موردی مهندسی چرخه حیات تولید لوله پلی اتیلن سنگین (HDPE) از صنعت هند
بازار ترموپلاستیک بعنوان جایگزینی برای محصولات سیمانی، چوبی و فلزی به سرعت رو به رشد است. رشد تولید پلاستیک از دهه 1950 حدود 9 درصد بوده است. 80 درصد پلاستیک مصرفی را ترموپلاستیک ها تشکیل می دهند. لوله های HDPE ساخته شده از ترموپلاستیک معمولا برای خطوط لوله شهری، خطوط لوله صنعتی، معدن، کانال کشی و غیره استفاده می شوند زیرا این متریال هزینه تولید پایینی داشته و به تعمیرات کمتری نیاز دارد. قابلیت زیست تخریب پذیری پلاستیک در پایان چرخه حیات تقریبا به صفر می رسد؛ منابع طبیعی (برای مثال سوخت فسیلی) را مصرف کرده و به مساحت زیادی برای دفن زباله های آن نیاز است. این مطالعه تاثیر زیست محیطی لوله های HDPE را با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات بررسی می کند. تجزیه و تحلیل فهرست جموجودی آنها در محل تولید انجام شد. همچنین از نرم افزار Umberto NXT Universal برای تجسم مدل سازی جریان مواد، انرژی و ارزیابی تاثیر استفاده شده است. از پایگاه دادۀ اکو اینونت نیز برای توسعه مدل جریان مواد و انرژی استفاده می شود. ارزیابی تاثیر هم با کمک روش ReCiPe انجام شده است. علاوه براین، از دو ارزیابی تاثیر نقطه میانی و پایانی برای تجسم اثرات زیست محیطی استفاده شد. یافته های حاصل از این مطالعه نشان داد که مواد خام بکار رفته در تولید HDPE بالاترین اثرات زیست محیطی را به همراه دارد و به دنبال آن، پایان چرخه حیات و ساخت آن را تحت تاثیر قرار می دهد.
بازار بسیار بزرگ لوله های پلی اتیلن سنگین (HDPE) در هند کاربردهای متنوعی همچون کاربردهای شهری، صنعتی، معدن، استخراج گاز از محل دفن زباله، کانال کشی و کشاورزی دارد. از میان این موارد، کشاورزی سریع ترین رشد را در کشورهای در حال توسعه مانند هند دارد. محبوبیت بالای این محصول در بازار به این دلیل است که در مقایسه با سایر مواد بکار رفته برای توزیع آب و گاز شهری، در طی سال به تعمیرات کمتری نیاز دارد. همچنین هزینه تولید بسیار پایینی دارد و با اعمال تغییرات ساده در ترکیب آن می توان مقاومت شیمیایی و حرارتی، استحکام، شکل پذیری و سایر خواص آن را افزایش داد. اینها عمدتا با تغییرات جزئی در کیفیت و نسبت های مستربچ (MB) به دست می آیند. چنین استفاده گسترده ای باعث بروز نگرانی ها از تاثیر زیست محیطی این مواد می شود. در بسیاری از تحقیقات به بررسی ارزیابی اثرات زیست محیطی بازیافت ترموپلاستیک، لوله کشی فاضلاب، سیستم پیش تصفیه اسمز معکوس (شامل سیستم پایپینگ)، کالکتور حرارتی خورشیدی شامل سیستم پایپینگ، سیستم ترانشه-لوله در فاضلاب پرداخته شده است. گاران و همکارانش در مطالعه ای LCA و بازیافت ترموپلاستیک را مورد بررسی قرار دادند. همچنین تاثیر HDPE بکر و HDPE بازیافتی در تولید این لوله ها توسط اکستروژن یا قالب گیری دمشی ضایعات صنعتی را مقایسه کردند. در این مطالعه، آنها از روش CML 2 برای ارزیابی تاثیر مواد استفاده شده است و با در نظر گرفتن مجموعه داده های مختلف (بعنوان مثال اکو اینونت، BUWAL و پلاستیک اروپا) استفاده کردند. پایگاه داده اکو اینونت به دلیل دسترسی به دادۀ LCA برای ارزیابی تاثیر مواد به خوبی شناخته شده است. دومین پایگاه داده مورد استفاده، BUWAL ارائه شده توسط پایگاه داده فدرال محیط زیست و جنگل های سوئیس بود. سومین پایگاه داده مورد استفاده در این مطالعه، پایگاه داده صنایع پلاستیک اروپا بود. استفاده از این پایگاه داده ها برای محصولات پلاستیکی امروزی کاربرد ندارد و از این گذشته، به دلیل تکامل صنعت پلاستیک منجر به پیامدهای نامناسبی در تولید پلاستیک می شود.
دوو و همکارانش در مطالعه خود به بررسی انواع مواد پلاستیکی مورد استفاده در تولید لوله های آب و فاضلاب مانند پلی وینیل کلراید (PVC)، چدن داکتیل، چدن، HDPE، بتن و بتن مسلح پرداختند. هدف از این مطالعه در اینجا بررسی پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) در هر کیلومتر لوله به قطر و انتخاب مواد برای شش ماده مختلف است. بری و همکارانش رد پای کربن کارخانه پیش تصفیه آب را با استفاده از یک ابزار اکسل ساده ارزیابی کردند. این ابزار مفهوم و استاندارد LCA را برای بررسی ردپای کربن در فرایند تصفیه آب انجام شده در کارخانه پالم جمیرا برای یک متر مکعب از آب دریای پیش تصفیه شده ترکیب می کند. همچنین آردنت و همکارانش نیز سیستم پایپینگ برای کالکتور حرارتی خورشیدی نصب شده روی پشت بام را مطالعه کردند. در این تحقیق کاربرد لوله ها برای سیال داغ بررسی شده و شامل سایر عناصر نیز می باشد. باتوجه به تحقیقات پتیت بویکس و همکارانش، استفاده از لوله PVC و HDPE برای سیستم فاضلاب به بار زمین، سنگفرش زمین و نوع نصب بستگی دارد. در لوله های پلاستیکی به دلیل نصب بتن مورد نیاز، اثرات محیطی افزایش خواهد یافت؛ در حالی که از لحاظ اقتصادی و فنی، لوله پلاستیکی مناسب تر است.
این مطالعه اثرات زیست محیطی فرایند تولید لوله های HDPE در صنعت هند را مورد بررسی قرار می دهد. مشخص شد که دو مرحله چرخۀ حیات این لوله ها تقریبا همه طبقه بندی های ارزیابی اثرات زیست محیطی را تحت تاثیر قرار می دهد. از این رو، این تحقیق بایستی بر روی مواد خام بکار رفته در فرایند تولید لوله های HDPE متمرکز شود. نتایج بدست آمده از این مطالعه نشان داد که مهمترین مرحله از این فرایند، استفاده از مواد خام است زیرا بیشترین تاثیر را در صنعت هند نشان داده است. در مطالعات قبلی اثبات شد که فرایند بازیافت در سال های گذشته بهبود یافته است. با این حال، فاز EoL از چرخه حیات HDPE بایستی در اولویت دوم برای کاهش اثرات زیست محیطی قرار بگیرد. دلیل اصلی وجود EoL در نتایج حاصل از LCA، یون وانادیوم است. تفسیر مشابهی از این مطلب نیز در مرجع 14 این مقاله بیان شده است. با این حال، کاملا واضح است که اگر محصول دور ریخته شده به درستی بازیافت شود، می تواند جایگزین استفاده از منابع بکر و تا حدودی عصاره آنها شود. نویسندگان تجزیه و تحلیل انتقادی بیشتر فرایند تولید پلت HDPE و همچنین در انتخاب جایگزین پایدار برای کربن سیاه مورد استفاده برای تولید MB را توصیه می کنند. لازم به ذکر است که این مقالات منتشر شده بر ارزیابی اثرات زیست محیطی لوله های HDPE در صنعت هند متمرکز هستند. به منظور انجام تحقی و پژوهش گسترده در آینده، ارزیابی چرخه حیات لوله های HDPE توصیه می شود. این مدل پژوهش را می توان با استفاده از تجزیه و تحلیل اقتصادی کل زنجیره فرایند تولید، همراه با استفاده و تیمار EoL براساس شاخص های اقتصادی مناسب انجام داد. از منظر پایداری اجتماعی نیز تاثیر صنعت بر جامعه محلی، سیاست های سازمانی، رضایت مشتری، بازپس گیری محصول و غیره را می توان با استفاده از شاخص های اجتماعی ارزیابی کرد. علاوه براین، در کشورهای در حال توسعه مانند هند، سیاست های بازپس گیری محصول می تواند اثرات زیست محیطی چین محصولاتی را تا میزان قابل ملاحظه ای به حداقل برساند.
