إعادة تدوير وتطبيق البلاستيك

يتم استخدام البلاستيك في كل مكان ، ولكنه يولد أيضا الكثير من النفايات والانبعاثات ، وهي في حاجة ماسة إلى إعادة التدوير. في الوقت الحالي ، يعمل تشديد أهداف التنمية المستدامة وإدخال تقنيات جديدة على تعزيز تطوير إعادة تدوير البلاستيك وتعزيز إعادة تدوير البلاستيك "لتحويل النفايات إلى كنز". في مواجهة فرص العمل الجديدة ، كيف يمكن لشركات صناعة البلاستيك استيعاب أحدث الاتجاهات بشكل فعال والحصول على حصة من الكعكة؟

ينبعث من البلاستيك حوالي 2 مليار طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون (غازات الدفيئة ، غازات الدفيئة) كل عام ، وهو ما يمثل حوالي 4٪ من إجمالي انبعاثات الكربون العالمية. بصفته المنتج والمعالج الرئيسي للبلاستيك ، يمثل الاتحاد الأوروبي 9٪ من الانبعاثات العالمية. تحدث انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في جميع أنحاء سلسلة القيمة البلاستيكية بأكملها ، ويتم إعادة تدوير 10٪ فقط من البلاستيك بعد التخلص منها. في الوقت نفسه ، من المتوقع أن يحافظ الطلب على البلاستيك على نمو قوي ، كما ستزداد النفايات البلاستيكية.

في الآونة الأخيرة ، نشرت فرق بوبي جي سومبتر من مختبر أوك ريدج الوطني وجوليانغ ليو من جامعة فرجينيا للتكنولوجيا ، بالإضافة إلى فريق جورج دبليو هوبر من جامعة ويسكونسن ماديسون ، أوراقا في مجلة Science في نفس الفترة ، تناقش قضية إعادة تدوير البلاستيك من زوايا مختلفة. إدراك إعادة استخدام النفايات البلاستيكية. كما كيفن إم فان جيم من جامعة غنت في بلجيكا على العملين المذكورين أعلاه في مجلة Science واقترح مفهوم الاقتصاد البلاستيكي الدائري [2]: بعد استخراج المواد الخام من الوقود الأحفوري ، يتم إنتاجها ومعالجتها باستمرار (برتقالي) ، والاستخدام والجمع والتصنيف (الأزرق) ، تليها إعادة التدوير والتجديد (الأخضر) ، وتشكيل حلقة مغلقة يعتبر فيها ما يسمى ب "النفايات" أيضا موردا لمزيد من إنتاج المواد الكيميائية.

تتمثل فكرة البحث لفريق Bobby G. Sumpter و Liu Guoliang في إعادة تدوير نفايات البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) ومخاليطها إلى مواد خافضة للتوتر السطحي ذات قيمة أعلى [3]. يمثل البولي إيثيلين والبولبولين معا ما يقرب من 60٪ من إنتاج البلاستيك العالمي (حوالي 400 مليون طن) ، ويستهلك إنتاجهما طاقة عالية.

منذ أن بدأ الإنتاج الضخم للبلاستيك في عام 1950 (في ذلك الوقت ، كان الإنتاج حوالي 2 مليون طن) ، نما إنتاج البلاستيك بمعدل نمو سنوي مركب قدره 8.4٪ ، ليصل إلى ما يقرب من 348 مليون طن في عام 2017. تشير التقديرات إلى أنه تم إنتاج 8.3 مليار طن. والتي يمكن تقسيمها إلى 7.3 مليار طن من الراتنجات والمواد المضافة (تحتوي بلاستيك الراتنج على إضافات بنسبة 7٪ في المتوسط) ، و 1 مليار طن من الألياف. إذا استمر هذا ، فقد تصبح الأرض الزرقاء "كوكبا بلاستيكيا".

حاليا ، يتم توليد ما يقرب من 400 مليون طن من النفايات البلاستيكية على مستوى العالم كل عام. لكن المشكلة أكثر خطورة ، حيث تسرب البلاستيك إلى بعض المناطق النائية والأكثر نقاء على وجه الأرض. تم نشر البحث ذي الصلة في Nature في 12 يوليو 2023 في نفس الوقت ، وتم اختياره كورقة غلاف. لذلك ، أصبح تعزيز البحث حول إعادة تدوير البلاستيك وترقيته اقتراحا مهما في المجال الحالي للبوليمرات. هنا ، قام قسم التحرير بتجميع أحدث التقدم في إعادة تدوير البلاستيك المنشور في Nature and Science في العام الماضي لصالح القراء.

لذلك ، أصبح تعزيز البحث حول إعادة تدوير البلاستيك وترقيته اقتراحا مهما في المجال الحالي للبوليمرات. هنا ، قام قسم التحرير بتجميع أحدث التقدم في إعادة تدوير البلاستيك المنشور في الطبيعة والعلوم في العام الماضي لصالح القراء.

البولي إيثيلين + الإيثيلين → البروبيلين في 22 سبتمبر 2022 ، طورت مجموعة أبحاث جون إف هارتويج في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، عملية تحلل جديدة للبولي إيثيلين. من خلال سلسلة من العمليات التحفيزية ، قاموا أولا بإدخال عدم التشبع في سلسلة PE ، ثم قام انقسام رابطة C-C اللاحق بفك سلسلة الكربون لتشكيل البروبيلين عبر مزيج من الوصفأوليفين والأيزومر. تستخدم العملية محفزا لتكسير بوليمرات البولي إيثيلين الطويلة بنجاح إلى جزيئات بروبيلين صغيرة. من خلال هذه العملية ، يتم نزع الهيدروجين من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أو منخفض الكثافة (LDPE) عالي الوزن ويخضع لتفاعل الوصفمع الإيثيلين لتكوين البروبيلين ، بعائد يصل إلى 80٪. إلى جانب التطبيق العالمي لمواد البولي إيثيلين والكفاءة العالية للعملية ، فإن عملية تحلل البولي إيثيلين إلى بروبيلين لها آفاق تطبيق واسعة جدا. تم نشر العملية في مجلة العلومفي مقال بعنوان "التفكيك التحفيزي لنفايات البولي إيثيلين مع الإيثيلين لتكوين البروبيلين".

بموجب "هدف الكربون المزدوج" و "أمر حظر البلاستيك" ، فإن ترقية البلاستيك وإعادة تدويره أمر حتمي! في الوقت الحالي ، بدأت المزيد والمزيد من الأسواق النهائية (السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية وصناعات الاتصالات) في استخدام البلاستيك المعاد تدويره للإنتاج والتطبيق من أجل تقليل الانبعاثات وتقليل التكاليف وزيادة الكفاءة.

اللوائح البلاستيكية: تحديد الهدف هو وسيلة فعالة لتعزيز إعادة تدوير البلاستيك

منذ التسعينيات ، تم إدخال اللوائح الإلزامية ذات الصلة للتخلص من النفايات البلاستيكية في جميع أنحاء العالم ، وخاصة في أوروبا. حاليا ، يتم تضمين حوالي 70٪ من النفايات البلاستيكية في النطاق التنظيمي للوائح الاتحاد الأوروبي المستدامة ، والتي تغطي مجموعة متنوعة من سيناريوهات التطبيقات البلاستيكية مثل السلع الاستهلاكية وتغليف سلع النقل والمنسوجات والمنتجات الإلكترونية. لكن هذا يعني أيضا أن 30٪ من النفايات البلاستيكية في أوروبا لا تزال غير مشمولة في نطاق التنظيم ، خاصة من قطاعات البناء والسيارات والتصنيع والزراعة. لذلك ، لا يزال العالم بعيدا عن تحقيق الاقتصاد الدائري بالكامل ، وهناك العديد من الثغرات في الإطار التنظيمي الحالي.

في عام 2020 ، تم إعادة تدوير 24٪ من النفايات البلاستيكية في الاتحاد الأوروبي ، وتم طمر الباقي أو حرقه. في حالة العبوات البلاستيكية ، يكون معدل إعادة التدوير أعلى ، بنسبة 30٪ ، لأن جميع اللوائح البلاستيكية الحالية للاتحاد الأوروبي تقريبا تركز على التعبئة والتغليف. ومع ذلك ، لا يزال معدل إعادة التدوير البالغ 30٪ بعيدا عن الهدف المحدد في توجيه نفايات التعبئة والتغليف الذي تم تقديمه في عام 2018. الهدف هو الوصول إلى 50٪ من إعادة التدوير بحلول عام 2025 و 55٪ بحلول عام 2030

لطالما كان التلوث البلاستيكي أحد التحديات البيئية المهمة التي تواجه العالم اليوم ، مما تسبب في آثار خطيرة على النظم البيئية البحرية والحياة البرية وصحة الإنسان. وفقا للإحصاءات ، يتم بيع أكثر من مليون زجاجة من المياه المعدنية أو المشروبات المعبأة بالبلاستيك على مستوى العالم كل دقيقة ، ومن المتوقع أن تتضاعف المبيعات مرة أخرى بحلول عام 2030. يمكن أن تخفف إعادة تدوير البلاستيك الفعالة من تأثير التلوث البلاستيكي إلى حد كبير وتحل مشكلة التلوث من المصدر ، والتي اجتذبت أبحاثا مكثفة من قبل العديد من العلماء والعلماء.