سنتز، تولید و امکان سنجی اقتصادی ساخت PLAاز ضایعات کشاورزی
پلاستیک‌های مصنوعی کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف ازجمله صنعت بسته بندی و تولید ظروف، بطری، سینی و جعبه‌ها دارند. با این حال، این پلاستیک‌ها از مواد مصنوعی ساخته شده‌اند که زیست تخریب‌پذیر نیستند. این مواد به علت مقاوم و سخت بودن، محیط زیست را تحت تاثیر قرار داده و باعث آلودگی آب، هوا و خطرات بالای سلامتی می‌شوند. افرادی که درمعرض مواد شیمیایی در طول ساخت یا استفاده از پلاستیک مصنوعی قرار می‌گیرند، به‌راحتی می‌توانند آن را به محیط منتقل کنند مانند استایرن از پلی استایرن، نرم کننده‌ها از پلی وینیل کلراید (PVC)، آنتی اکسیدان‌ها از پلی اتیلن و استالدئید از پلی اتیلن ترفتالات (PET) و چندین بیماری انسانی. برخی نویسندگان امکان سنجی اقتصادی تولید پلی لاکتیک اسید (PLA) را به عنوان جایگزینی برای پلیمرها مصنوعی مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از این بررسی‌ها نشان می‌دهد که با جایگزینی تمام محصولات پلاستیکی مصنوعی با مواد PLA و بازیافت تمام پلاستیک‌های تولید شده در سال، جهان می‌تواند سالانه 800 میلیون تن انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. علاوه براین، تحلیل امکان‌سنجی اقتصادی نشان می‌دهد که PLA اگر کیفیت لازم را داشته باشد، ازنظر اقتصادی امکان‌پذیرتر از پلاستیک‌های مصنوعی است.
پلاستیک‌ها نقش مهمی در تامین، حفاظت و توزیع محصولات با کیفیت بالا در هر بخش از بازار برای مصرف کنندگان در سراسر دنیا دارند. امروزه تقریبا یک جایگزین بیوپلاستیک برای هر ماده پلاستیکی معمولی و کاربردهای مربوط به آن وجود دارد. بیوپلاستیک‌ها، پلاستیک‌هایی که پایه زیستی دارند و زیست تخریب پذیر هستند، دارای خواص مشابهی با پلاستیک‌های معمولی هستند اما چندین مزایا بیشتر از آنها دارند ازجمله کاهش ردپای کربن، عملکرد بهتر، مدیریت پسماند مانند بازیافت ارگانیک. بیوپلاستیک‌ها از مزیت منحصر به فردی نسبت به پلاستیک‌های معمولی برخوردار هستند و آن هم اینکه وابستگی به منابع فسیلی را محدود کرده و انتشار گازهای گلخانه‌ای را به حداقل می‌رسانند. درحال حاضر، بیوپلاستیک‌ها 1 درصد از 320 میلیون تن تولید سالانه پلاستیک را شامل می‌شوند اما با افزایش تقاضا و استفاده از مواد پیچیده‌تر، برنامه‌های کاربردی و محصولات درحال ظهور، بازار پویا روند روبه رشدی دارد. کمیسیون اروپا نقش اساسی بیوپلاستیک‌ها در اقتصاد زیستی و پتانسیل آنها در تسریع در گذار به اقتصاد دورانی را به رسمیت شناخته است. کمیسیون اروپا در سال 2017 قصد داشت تمام محصولات بسته بندی پلاستیکی تا سال 2030 قابل بازیافت باشند. این تصمیم براساس استراتژی آنها با هدف ممنوعیت استفاده از پلاستیک‌های یکبار مصرف بود که در سال 2018 به اجرا درآمد. علاوه براین، آنها هزینه‌های زیادی برای خرید کیسه‌های پلاستیکی مصنوعی و ممنوعیت استفاده از نی‌های پلاستیکی متحمل شدند. PLA یکی از بیوپلاستیک‌هایی است که در صنعت بسته بندی کاربرد دارد و به بازار هدف معرفی شده است. مدل اقتصاد دورانی یک حلقه بسته در تولید به شمار می‌رود. این حلقه بسته با تولید محصولات با ارزش از ضایعات دیگر محصولات پس از فرایند تولید حاصل می‌شود. نویسندگان دو نوع اصلی زباله را برای تهیه پلی لاکتیک اسید (PLA) در مصر پیشنهاد کردند؛ ضایعات غذایی (تفاله قهوه مصرف شده (SCG) و پوست نقره‌ای قهوه (CS)، و ضایعات کشاورزی (پنبه). درواقع، میزان ضایعات کشاورزی حدود 35 میلیون تن است. انتظار می‌رود که این حجم از ضایعات با افزایش رشد جمعیت به سرعت افزایش یابد. علاوه براین، یک مشکل جدی در جمع آوری و تفکیک زباله در مصر وجود دارد و آن هم اتلاف زیادی از کمیّت ارزشی است زیرا هیچ اطلاعاتی از تغییرات فضایی و فصلی مواد غذایی و ضایعات کشاورزی وجود ندارد. ازسوی دیگر درمورد ضایعات کشاورزی، مقامات محیط زیست در سال 2010 ارزیابی کردند که ضایعات کشاورزی در مصر حدود 30 تا 33 میلیون تن است. چنین زباله‌هایی خطر زیست محیطی جدی به همراه دارند که ممکن است به دلیل مدیریت نادرست پسماندها و فقدان فناوری‌های ارزش گذاری ضایعات هم محیط زیست و هم سلامت انسان را تهدید کند.
ارزیابی چرخه عمر (LCA) PLA درمقایسه با پلاستیک‌های مصنوعی
ارزیابی چرخه عمر (LCA) روشی است که از آن برای تجزیه و تحلیل اثرات یک محصول یا یک سیستم بر محیط زیست استفاده می‌شود. این تحلیل محصول را از گهواره تا گور یا در سراسر زنجیره ارزش از تولید تا مصرف و پس از مصرف تا دفع ضایعات محصول شامل می‌شود. نتایج حاصل از LCA یک محصول خاص باتوجه به روش تولید و روش دفع آن متفاوت است. مقایسه LCA بین PLA و پلاستیک مصنوعی از تولید به مصرف نتایج قابل توجهی نشان داده است. در سال 2017، مقدار کلی پلاستیک مصنوعی تولید شده درطول سال برابر با 320 میلیون تن تخمین زده شده است. طرح گهواره تا کارخانه انتشار گازهای گلخانه‌ای برای پلاستیک‌های مصنوعی بین 1.8 و 3.55 متغیر است. میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در این طرح برای PLA بین 0.4 و 1.3 بود. باتوجه به این داده‌های به دست آمده مشخص شد که چگونه انتشار دی اکسید کربن از تولید یک ماده خاص ناشی می‌شود. در پلاستیک‌های مصنوعی، تولید گازهای گلخانه‌ای به طور متوسط برابر با 2.6 و انتشار گازهای گلخانه‌ای PLA برابر با 0.8 گزارش شده است. به این معنا که با جایگزینی 1 تن پلاستیک مصنوعی با 1 تن PLA، مجموع انتشار CO₂ به 1.8 تن کاهش یافته است. درنتیجه، تجزیه و تحلیل‌ها نشان می‌دهد که با جایگزینی تقاضای جهانیِ پلاستیک مصنوع با PLA، مجموع 576 میلیون تن انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید به حداقل خواهد رسید.
کلام آخر
ازطریق مدل سبز پیشنهادی، ضایعات از ارزش اقتصادی بالایی برخوردار هستند به طوری که می‌توانند جایگزین سبزی برای محصولات پلاستیکی سمی در آینده باشند. هزینه استفاده از پلت‌ها و فیلامنت‌های PLA برابر با 4500 لیره مصر در هر تن برآورد شده است که حدود 30 درصد از هزینه‌ها را هزینه نیروی کار تشکیل می‌دهد. قیمت فعلی پلت و فیلامنت PLA در بازار به ترتیب حدود 9000 و 45000 لیره مصر در هر تن است. هزینه تولید مواد PLA نیز 50 درصد قیمت بازار جهانی برای پلت‌های PLA و 10 درصد از قیمت بازار جهانی فیلامنت‌های PLA است. اختلاف قیمت PLA در بازار جهانی و هزینه های تولید محلی از نقش اقتصاد دورانی در مصر با تولید ضایعات، در کنار هزینه‌های نسبتا پایین نیروی کار در مصر ناشی می‌شود. ازسوی دیگر، تولید پلت های PLA درمقایسه با پلاستیک مصنوعی و برخلاف فیلامنت‌های PLA درصورتی امکان پذیر است که قیمت بازار جهانی برای پلاستیک‌های مصنوعی 1.500 دلار باشد. این قیمت 1000 دلار بالاتر از قیمت پلت‌های PLA و 1000 دلار کمتر از قیمت فیلامنت‌های PLA است. با این وجود، انتظار می‌رود برخلاف هزینه‌های پائین تولید PLA در مصر، فیلامنت PLA در یک قیمت رقابتی با پلاستیک مصنوعی فروخته شود درحالی که هنوز هم سود بالایی برای تولید کنندگان فیلامنت PLA در مصر وجود دارد. با این حال، خواص PLA استخراج شده با PLA یی مشابه است که به دلیل تقویت PLA استخراج شده با پرکننده‌های طبیعی به صورت تجاری در دسترس است. علاوه براین، این مدل فرصت‌های شغلی را برای اقتصاد درحال توسعه مصر فراهم کرده و ارزش اقتصادی مهمی را علاوه بر ارزش زیست محیطی پروژه ارائه می‌دهد. این محصولات ازلحاظ هزینه، کیفیت، تنوع عملکرد و زیست سازگاری محصول نهایی پتانسیل بالایی در رقابت با محصولات پلاستیکی موجود در بازار دارند. چندین چالش در اجرای فازهای پیشنهادی پروژه به دلیل کمبود داده کمّی، تنوع فصلی و مکانی مواد غذایی و ضایعات کشاورزی وجود دارد. علاوه براین، با نبودن دسته بندی ترکیبات غذاییِ موجود در ضایعات، استفاده از مدل زنجیره‌ای که نویسندگان پیشنهاد می‌کنند امکان پذیر خواهد بود. نویسندگان ایجاد مدل توسعه پایدار غذایی و کشاورزی را به منظور تجزیه و تحلیل ضایعات در مصر، کمّی سازی خواص فیزیکی و شیمیایی این ضایعات و درنتیجه، مدیریت بهینه مواد غذایی و ضایعات کشاورزی در مصر پیشنهاد می‌کنند. نتایج به دست آمده از این مدل شامل بررسی ضایعات کشاورزی مصر و صنایع مربوطه برای تضمین عملکرد سیستم انتقال چرخه کوتاه خواهد شد.
