یافته جدید محققان دانشگاه ECNU شانگهای؛ بازیافت زباله‌های پلاستیکی بوسیله نور خورشید

میزان ضایعات تولیدشده مخصوصاً پلاستیک توسط بشر، در سالهای اخیر همواره روبه افزایش بوده است. کشورهای مختلف معمولا روش های متنوعی با زمان بندی‌های مختلف برای بازیافت زباله‌های پلاستیکی به کار می‌گیرند. اما در جدیدترین مورد، یک تیم تحقیقاتی چینی با انتشار مقاله ای اعلام کرده؛ موفق به کشف روشی شده که در عرض یک یا دو روز می‌تواند زباله‌های پلاستیکی را تجزیه کند.

در سالهای اخیر زباله واژه‌‌ای است که سهمی را در اقتصاد جهانی به خود اختصاص داده است. این طلای کثیف با تمام هزینه‌های زیست‌محیطی و مخرب، درآمد هنگفتی (امحای پسماند، بازیافت، انرژی با هزینه کم و...) در خود نهفته دارد. در سال‌های نه چندان دور خلاصی از شر زباله‌های شهری و صنعتی به یک معضل زیست محیطی برای کشورها تبدیل شده بود ولی اکنون زباله‌ها در خدمت رشد و توسعه کشورها قرار گرفته و سالانه میلیاردها دلار ارزش افزوده برای اقتصاد جهان خلق می‌کنند. براساس آمارهای اعلام شده، سالانه در جهان حدود ۲ میلیارد تن زباله شهری و صنعتی تولید می‌شود که ارزش بازار آن از مرحله جمع‌آوری تا بازیافت به ۵۰۰ میلیارد دلار می‌‌رسد. روزانه بیش از۵/ ۳ میلیون تن زباله در جهان تولید می‌شود و سرانه تولید زباله در هر روز برابر ۳۰۰ گرم است.

این درحالیست که در ایران روزانه حدود ۵۸ هزار تن زباله تولید می‌شود که ۸ هزار تن از آن سهم تهران است. سرانه تولید زباله در هر روز ایران 710 گرم یعنی ۵/ ۲ برابر متوسط جهانی است. بر اساس اعلام سازمان شهرداری‌ها و دهیاری‌های کشور، ۷۵ درصد از زباله‌های تولیدی کشور به خاطر دفن غیربهداشتی، سالانه حدود ۵۰ هزار میلیارد تومان به محیط زیست خسارت وارد می‌کند، این در حالی است که  در کشورهای پیشرفته و توسعه‌یافته پسماند به عنوان منبع درآمد دولت و شهرداری‌‌ها محسوب می‌‌شود.[1]  در ایران آمار دقیقی از وضعیت بازیافت وجود ندارد، اما به نظر می‌رسد که تنها ۶ درصد از این زباله‌ها بازیافت و ۱۰ درصد آن‌ها برای تولید کمپوست استفاده می‌شود و بیش از ۸۰ درصد از زباله‌ها به محل‌های دفن زباله یا دپوی روباز منتقل می‌شوند، درحالیکه بازیافت زباله در برخی کشورهای پیشرفته به ۷۰ درصد رسیده است. بر اساس گفته‌های شهرداری تهران، به نظر می‌رسد که روزانه ۸ هزار تن پسماند در پایتخت ایران تولید می‌شود. بنابراین موضوع بازیافت در ایران نیازمند توجه و تمرکز بیشتر است. در این رابطه تعامل و هم اندیشی با نهادهای ذیربط چین و بهره گیری از راه حل ها و یافته‌های تحقیقاتی و عملی آنها می‌تواند گره گشا باشد.  

تلاش های چین در سالهای اخیر برای مدیریت صحیح توسعه سبز و بازیافت؛

تا پیش از سال 2021 چین یکی از بزرگترین وارد کنندگان زباله‌های الکترونیکی و پلاستیکی بود. تجارت زباله‌های پلاستیکی تجارتی پرسود در چین بود. حجم وسیعی از این نوع زباله‌ها از ژاپن و آمریکا وارد این کشور می‌شد. در چین از این زباله‌های پلاستیکی بازیافت شده الیاف پلی‌استری و دیگر پارچه‌ها و با کار کم‌هزینه تولید می‌شد. جالب اینجاست که زباله‌های پلاستیکی که به این صورت بازیافت می‌شدند، دوباره به ژاپن صادر و این حلقه تجارتی بین چین و ژاپن به این ترتیب برقرار می‌گردید.

اما از سال 2021 و با تصمیم دولت چین برای توسعه سبز، این کشور با اقداماتی نظیر ممنوعیت کیسه‌های پلاستیکی و ورود زباله از خارج، گام های بلندی در مسیر توسعه سبز برداشت.  پس از اجرایی شدن این قانون (ممنوعیت کیسه‌های پلاستیکی)، استفاده از کیسه‌های پارچه ای و دوست دار محیط زیست در این کشور بسیار فراگیر شد. البته نه بطور صد در صد اما پیشرفت های بسیار خوبی در این زمینه حاصل شده است. بعنوان مثال بسیاری از رستورانها پیرو این مقررات، صرفا از لیوان، نی و کیسه‌های کاغذی برای ارسال سفارشات خود استفاده می‌کنند. موضوعی که استفاده از پلاستیک های یکبار مصرف غیرقابل جذب در محیط زیست را به میزبا قابل توجهی کاهش داده است.  

البته پیش از این نیز در سال 2008، این کشور قانون مشابهی به منظور محدود کردن استفاده از کیسه‌های پلاستیک را به اجرا گذاشته بود که طبق آن، به جای کیسه‌های پلاستیک مجانی، کیسه‌ها با پرداخت بهایش در سوپرمارکت ها و دیگر فروشگاه‌ها به مشتریان عرضه می‌شد. اما قیمت بسیار ناچیز کیسه و رونق یافتن صنعت پیک غذایی و پست سریع نتوانست جلوی اشتیاق مشتریان برای استفاده از کیسه‌های پلاستیکی یکبار مصرف را بگیرد و به همین دلیل، قانون مذکور (مبنی بر ممنوعیت همه جانبه کیسه‌ها و نی‌های پلاستیک غیرقابل جذب در محیط زیست) در چین اجرایی گردید. همزمان با این قانون، مقررات ممنوعیت ورود هر نوع زباله از خارج به چین نیز به اجرا گذاشته شد که طبق آن، از نخستین روز سال 2021 ورود هر نوع زباله جامد و ریختن، انباشتن و دفع آن در چین ممنوع شد. ضمنا چین در سال 2018 هم ورود 24 نوع زباله از جمله زباله پلاستیکی از خارج را ممنوع کرده بود. از آن پس، کشورهای دیگری مانند هند، مالزی، ویتنام و تایلند نیز ممنوعیت های مشابهی را به اجرا گذاشتند. این امر باعث شد که کشورهای پیشرفته مانند آمریکا، کشورهای اروپایی و ژاپن که عادت داشتند زباله‌های خود را برای سهولت در خلاص از آن به کشورهای دیگر صادر می‌کردند، دستپاچه شوند. پس از ممنوع شدن ورود زباله‌ها به کشورهای فوق، در آمریکا که با 4 درصد از از جمعیت جهان، 17 درصد از زباله‌های پلاستیک جهان را تولید می‌کند، صنعت بازیافت زباله تحت فشار سنگینی قرار گرفت. در واقع چین به موقع دریافت که کشورهای توسعه یافته با انتقال زباله به کشورهای در حال توسعه قصد دارند از کشورشان محافظت کنند. بنابراین «شی جین پینگ» رئیس جمهور چین به این موضوع توجه کرد و با طرح شعار؛« کوه سرسبز و آب زلال هم ثروت است.» حرکت در مسیر توسعه سبز را مورد تأکید قرار داد. چین که با ممنوعیت ورود زباله از خارج از ورود آلودگی‌ها جلوگیری کرده و با محدود کردن استفاده از لوازم پلاستیک غیرقابل جذب در محیط زیست و همچنین تفکیک زباله، بازیافت زباله‌ها را تقویت می‌کند، در واقع سعی می‌کند که در مسیر توسعه مستمر گام های بلندتری را بردارد. درحالیکه پیش از قانون ممنوعیت واردات برخی از انواع زباله‌ها به چین، ارزش بازیافت زباله در چین ۴۰ میلیارد دلار بود و چینی‌‌ها از واردات زباله سودهای کلانی کسب می‌کردند. اکنون هم  اقدامات چین برای کشف روش های جدید بازیافت پلاستیک های مصرف داخلی همچنان ادامه دارد.

کشف جدید محققان دانشگاه ECNU شانگهای در زمینه بازیافت پلاستیک؛

اخیرا محققان چینی در بازیافت زباله‌های پلاستیکی با استفاده از آب دریا و نور خورشید پیشرفت های خوبی داشته اند، فرایندی که کم هزینه، سازگار با محیط زیست و کاربردی است. از جمله دانشکده شیمی و مولکولی دانشگاه East China Normal University شانگهای در روزهای اخیر اعلام کرده که به نتایج خوبی در زمینه بازیافت زباله‌های پلاستیکی از طریق نور خورشید دست یافته است. به گفته تیم دانشگاه مذکور فرایند آنها می‌تواند به "حلقه بسته" بازیافت زباله‌های پلاستیکی دست یابد و در حال حاضر توجه زیادی را به خود جلب می‌کند. این روش که توسط یک تیم تحقیقاتی به رهبری جیانگ ژوفنگ کشف شده است، از نور خورشید برای تجزیه پلاستیک در دمای اتاق و فشار محیط استفاده می‌کند. کاتالیزور مورد استفاده در این فرایند، کاتیون اورانیل، نوعی اورانیوم غیر معمولی است که در آب دریا فراوان است و می‌تواند به راحتی استخراج شود. به گفته جیانگ؛ آزمایشات انجام شده توسط تیم او نشان داد که استفاده از کاتیون اورانیل و نور خورشید به عنوان یک منبع انرژی می‌تواند به طور موثر زباله‌های پلاستیکی رایج را تجزیه کند. این تیم تحقیقاتی موفق به تبدیل 9 نوع پلاستیک رایج به مواد خام شده است که می‌تواند برای تولید پلاستیک های بهبود یافته و جدید استفاده شود. همچنین می‌تواند در کاربردهای دیگر مانند داروها، عطرها و مواد تولیدی نیز استفاده شود.

این درحالیست که پیش از این، تجزیه طبیعی این پلاستیک ها دهه‌ها یا حتی قرن‌ها طول می‌کشید. اما با این روش، تیم تحقیقاتی مورد اشاره توانسته در عرض یک یا دو روز تجزیه را انجام دهد و مواد شیمیایی تجاری و مونومرها (مولکول هایی که می‌توانند پلیمرها را تشکیل دهند) مانند اسید بنزوئیک و اسید ترفتالات، که مواد شیمیایی خوب با ارزش بالا هستند را به دست آورد.  به گفته تیم تحقیقاتی مذکور این رویکرد یک پیشرفت بسیار بزرگ است زیرا تبدیل کارامد بطری‌های پلاستیکی به مواد شیمیایی تجاری را تسهیل می‌کند و کاربرد عملی قابل توجهی از آن را در بازیافت پلاستیک حلقه بسته برجسته می‌کند.

بنابر اظهارات جیانگ، هدف این تیم: "سوق دادن حرکت بازیافت پلاستیک به سمت سهولت عملی و واقع گرایی بوده است. " در واقع در این فرایند جدید نیازی به تمیز کردن بطری‌ها و برداشتن برچسب ها نیست، حتی وجود آب در داخل بطری‌ها هم مشکل خاصی ندارد. ضمنا وجود رنگدانه‌ها یا چسب ها هم بر روند تاثیر نمی‌گذارند. این تیم همچنین به تجزیه پلاستیک های مخلوط هم دست یافته است. بنابر مقاله منتشر شده این تیم، آنها بوسیله این یافته جدید، قادر به تخریب بطری‌های پلی اتیلن ترفتالات (PET) در مقیاس کیلوگرم با عملکرد 88 درصد اسید ترفتالات در عرض دو روز هستند حتی اگر پلاستیک ها آلوده، حاوی آب، رنگدانه‌ها، چسب ها یا مواد افزودنی دیگر باشند.  

گروه تحقیقاتی جیانگ متخصص شیمی‌گوگرد هستند. در حقیقت آنها در حال بررسی یک روش سبز صرفه جویی در انرژی برای اکسید کردن مستقیم گوگرد با نور خورشید بودند که دریافتند اورانیل یک کاتالیزور اکسیداسیون ایده ال است که امکان بازیافت زباله‌های پلاستیکی را فراهم می‌کند. بیش از هفت سال طول کشید تا این تیم موفق شود این روش را اصلاح کند. اکنون هم همچنان محققان در حال کار بر روی گسترش دامنه آزمایشات خود هستند تا انواع دیگر پلاستیک ها و ازجمله پلاستیک های مخلوط را شامل شود.  

 بنابر گزارش آکادمی تحقیقات اقتصاد کلان  و آکادمی علوم اجتماعی چین، این کشور در حال حاضر دارای بزرگترین ظرفیت بازیافت پلاستیک در جهان است. چراکه صنعت بزرگ بازیافت پلاستیک حدود 900 هزار نفر را در این کشور به خدمت گرفته است. همچنین چین 31 درصد از زباله‌های پلاستیکی تولید شده در این کشور را در سال 2021 بازیافت کرده است. در سال 2022 نرخ بازیافت پلاستیک در چین حدود 1.7برابر میانگین جهانی بوده است.

یافته‌های تیم تحقیقاتی مذکور در مقاله ای با عنوان " Degradation of Plastic Wastes to Commercial Chemicals " در تاریخ 29  جولای 2023 در Science Bulletin، یک مجله علمی‌بین رشته ای که به طور مشترک توسط اکادمی علوم چین و بنیاد ملی علوم طبیعی چین حمایت می‌شود، منتشر شده است. هدف این تیم تبدیل زباله‌های پلاستیکی در محل های دفن زباله به مواد خام با ارزش و قابل استفاده مجدد با خلوص بالا است.

بنابر اظهارات جیانگ ژوفنگ، رهبر این تیم تحقیقاتی، با توجه به اینکه حدودا یک تا دوسال بعد این روش بازیافت به استفاده صنعتی می رسد، از زمان انتشار این مقاله، این تیم تحقیقاتی درخواست هایی از منابع داخلی و بین المللی برای همکاری در مورد کاربرد صنعتی این روش دریافت کرده است.

[1] سرانه تولید زباله پایتخت نشینان حدود 900 گرم در روز است!