از طلای سیاه به قوطی شیر

اختصاصی نفت آرا، قطع به یقین اگر اکنون نگاهی به دور و بر خودتان بیندازید در افق دیدتان حداقل یک محصول ساخته شده از پلاستیک وجود خواهد داشت؛ با تولید بیش از ششصد میلیون تن پلاستیک در سال که تقریبا نیمی از آن یک بار مصرف است (یعنی بلافاصله پس از مصرف مورد نظر دور ریخته می‌شود) پلاستیک تبدیل به ماده ای شده است که همه جا حاضر است.
ما با یک معضل جهانی در خصوص تجزیه وبازیافت زباله های پلاستیکی رو به رو هستیم که کوهی از آن ها را در محل های دفن زباله ایجاد کرده ایم.
قطعات زباله های پلاستیکی در محل های دفن زباله سال‌ها در معرض آب و باد و نور خورشید قرار می‌گیرند و همین امر سبب تجزیه این قطعات به تریلیون ها ذره میکروپلاستیک ریز می‌شود که با شیر آبه های حاصل از زباله به رودخانه ها و دریاها راه می‌یابند. در حقیقت سالانه چیزی حدود 8 میلیون تن( 7.2 ملیون متر) آلودگی پلاستیکی به اقیانوس ها و دریا ها وارد می‌شود که نه تنها صخره های مرجانی را نابود کرده است بلکه حیات موجود در اقیانوس ها را نیز تهدید می‌کند.
گونه های دریایی این قطعات میکروپلاستیک را که از لحاظ ظاهری شباهت زیادی با خوراکشان دارد با غذا اشتباه می‌گیرند و از آنها تغذیه می‌کنند که همین امر سبب آلوده شدن بدن این آبزیان با قطعات میکروپلاستیک و سوءتغذیه آنها می‌شود. سطح ذرات میکروپلاستیک آلاینده های موجود در آب اقیانوس ها را به خود جذب می‌کند و این آلاینده ها نیز همراه با ذرات میکروپلاستیک جذب بدن گونه های دریایی خواهد شد که از آنها تغذیه می‌کنند.
این احتمال کم نیست که میکرو پلاستیک ها به بدن انسان ها نیز آسیب برسانند و سلامت ما را نیز تهدید کنند چرا که در این چرخه زیستی این ما انسان ها هستیم که با تغذیه از آبزیان دریایی و حتی از طریق نوشیدن آب آشامیدنی قطعات میکرو پلاستیک را وارد بدن خود خواهیم کرد.
در سال 2019 به درخواست سازمان بهداشت جهانی تحقیقاتی در خصوص تاثیرات احتمالی آلودگی میکروپلاستیک بر سلامت انسان ها شروع شد و همچنان ادامه دارد.
زیربنای همه معضلات ذکرشده ناشی از این واقعیت است که پلاستیک با توجه به ترکیبات سازنده آن و انعطاف پذیری بالایی که دارد ممکن است هرگز از بین نرود و وقتی این مشکل را درکنار حجم زیاد آلودگی های پلاستیکی ناشی از تولید زیاد پلاستیک یک بار مصرف می‌گذاریم درمی‌یابیم که با مشکل بزرگی رو به رو هستیم؛ تمام پلاستیک هایی که به محیط زیست خود وارد می‌کنیم قرن ها توان ماندگاری خواهند داشت.
اما سوال این است که ما انسان ها چگونه بحران پلاستیک پایدار را ایجاد کرده ایم؟
برای رسیدن به پاسخ لازم است فرآیند ساخت پلاستیک را بررسی کنیم؛ در قدم اول باید به این نکته توجه کنیم که منظورمان از پلاستیک فقط کیسه های خرید رها شده در اقیانوس ها نیست.
کارل ردشاو، شیمیدان دانشگاه هال در بریتانیا و محقق پروژه مشارکتی در خصوص پلاستیک که تحقیقاتی را برای بهبود پایداری صنعت پلاستیک انجام می دهد، در گفتگو با مجله لایو ساینس می گوید: در حال حاضر انواع شناخته شده پلاستیک به بیش از 300 نوع می رسد. اصطلاح «پلاستیک» اغلب طیف گسترده ای از مواد ناهمگن را پوشش می دهد که هر کدام خواص فیزیکی بسیار متفاوت و در نتیجه کاربردهای متفاوتی دارند.
اگر پلاستیک ها انقدر متفاوت باشند چه نقطه اشتراکی دارند که سبب می شود ما همه آن ها را پلاستیک بنامیم؟
آنها از پلیمرها ساخته شده اند، پلیمر یا بسپار، مولکول های درشتی هستند که از به هم پیوستن میلیون ها مولکول ساده و یکسان به نام مونومر ساخته می شوند. تشکیلاتی که بسیاری از خصوصیت های مطلوب و ویژگی های مورد نظر ما از یک پلاستیک مانند انعطاف پذیری و قدرت را برآورده می سازند. فراتر از آن پلاستیک ها به طور کلی در یکی از دو دسته گسترده زیر قرار می گیرند: پلاستیک های زیستی، که در آن پلیمرها از منابعی مانند نشاسته ذرت، چربی های گیاهی و باکتری ها مشتق شده اند و پلاستیک های 'مصنوعی' که در آن پلیمرها از نفت خام و گاز طبیعی سنتز می شوند.
با وجود نام دوست دار محیط زیست پلاستیک های زیستی این پلاستیک ها نیز سابقه زیست محیطی خوبی ندارند چرا که ممکن است آنها نیز در محیط زیست باقی بمانند و تخریب نشوند. (در واقع همه پلاستیک های مبتنی بر پلیمرهای زیستی زیست تخریب پذیر نیستند و همه پلاستیک های زیست تخریب پذیر نیز مبتنی بر پلیمر های زیستی نیستند.)
با این وجود، آسیب های زیست محیطی پلاستیک های مشتق از نفت و گاز طبیعی (یعنی پلیمرهای مصنوعی) به طور قابل مقایسه ای بیشتر ازآسیب های زیست محیطی است که پلاستیک های زیستی ایجاد می‌کنند زیرا پلاستیک های این دسته تمایل دارند که برای مدت طولانی تری در محیط زیست پابرجا بمانند.
برای درک اینکه چرا پلاستیک های مصنوعی خطرات بیشتری برای ما و محیط زیستمان به همراه می‌آورند نمونه ای از پلاستیک مشتق از نفت را بررسی خواهیم کرد: به بطری شیر سرد درون یخچالتان نگاه کنید.
بطری شیر زندگی خود را در جایی به مراتب دراماتیک تر، در اعماق زمین، به عنوان نفت خام آغاز می کند. این ماده که در لایه های پر فشار درون پوسته زمین جمع می شود، حفر و به سطح پمپاژ می شود و از طریق خطوط لوله به پالایشگاه های نفت حمل می شود. در واقع نفت شامل آمیزه پیچیده‌ای از هیدروکربن‌های گوناگون است؛ ترکیباتی که از ترکیب اتم های کربن و هیدروژن ساخته شده اند و زنجیره هایی در طول های مختلف را تشکیل می دهند و همین امر سبب ایجاد خواص متفاوتی در آنها می‌شود. پس این هیدروکربن های ساخته شده در دل زمین هستند که مواد اولیه برای ساخت پلاستیک را به ما می‌بخشند.
هیدروکربن های مختلف موجود در نفت خام دارای نقاط جوش متفاوتی هستند و هر چه طول زنجیر بزرگتر باشد نقطه جوش آن بالاتر خواهد بود، بنابراین می‌توان آنها را با کمک تقطیر از یکدیگر جدا نمود و این همان چیزی است که در یک پالایشگاه نفت روی می دهد.
در یک قسمت از فرآیند، نفت خام حرارت داده می شود و هیدروکربن های مختلف با توجه به نقطه جوششان از یکدیگر جدا می شوند. نتیجه نهایی این است که نفت خام به چند گروه متمایز از مواد شیمیایی برای موارد مصرف گوناگون مانند بنزین و پارافین تبدیل می شود که هر یک حاوی هیدروکربن هایی در وزن و طول های مختلف هستند؛ یکی از این گروه ها نفتا است، ماده شیمیایی که به فیداستوک اولیه برای ساخت پلاستیک تبدیل خواهد شد.
نفتا برای تولید پلاستیک مانند گرد و غبار طلا است دو مورد از هیدروکربن هایی که در آن وجود دارند اتان و پروپن هستند که برای تولید محصولات پلاستیکی متداول در کره زمین از جمله نوع مورد استفاده برای قوطی شیر بسیار حیاتی اند.
قدم اول برای تولید محصولی که میتواند در ساخت پلاستیک مورد استفاده قرار گیرد این است که اتان و پروپن را از حالت هیدروکربن خام به واحدهای کوچکتر تقسیم کنیم.
برای انجام این کار روش های مختلفی وجود دارد. یک روش اعمال گرما و فشار زیاد در محیط اکسیژن صفر است. این فرآیند که " شکست حرارتی با بخار" نامیده می شود ، هیدروکربن ها را به مولکول های کوتاه تری به نام مونومر تجزیه می کند.
پایل باهتی ، محقق فوق دکترا در دانشگاه آستون با تمرکز بر مواد پلیمری پایدار ، می‌گوید: "مونومرهایی مانند اتیلن از اتان ، یا پروپیلن از پروپن به روش شکست حرارتی با بخار مستقیماً از نفتا گرفته می‌شوند".
در نهایت همین اتیلن و پروپیلن ساده به وجود آمده در فرآیند شکست حرارتی با بخار، مواد گرانبهایی هستند که برای استحکام بخشی به پلاستیک ضروری خواهند بود.
مرحله بعدی از طریق فرایندی به نام پلیمریزاسیون گسترش می یابد که در این فرآیند ترکیبات منومر منفرد از نظر شیمیایی در آرایش های جدید ترکیب می شوند و زنجیره های تکرار شونده معروف به پلیمرها را تولید می کنند. در این حالت اتیلن و پروپیلن، پلی اتیلن و پلی پروپیلن را تشکیل می دهند .(دو پلیمر متداول و تولید شده در کره زمین)
چرا این دو پلیمر بسیار محبوب هستند؟
آرایش پلی اتیلن اجازه می دهد تا از آن برای ساخت پلاستیک با چگالی مختلف و کاربردهای متنوع استفاده شود. (به این معنی که می تواند نرم و انعطاف پذیر یا محکم و مقاوم باشد)
در عین حال پیکربندی پلی پروپیلن به پلاستیک خاصیت انعطاف پذیری و ارتجاعی منحصر به فردی می‌بخشد؛ ما هر روز این نوع پلاستیک ها را در کالاهای زیادی مانند ظروف یکبار مصرف قوطی شیر، نی ، بطری آب ، کیسه های خرید ، ظروف شامپو ، درب بطری و صد ها مورد دیگر می بینیم..
پلی اتیلن و پلی پروپیلن تنها دو نوع پلاستیک مصنوعی از ده ها موردی هستند که از انواع دیگر هیدروکربن ها از منابع مختلفی جدا شده و تجزیه می شوند ( نه تنها از نفت خام بلکه از گاز طبیعی ) و برای ساخت پلاستیک استفاده می شوند. در بعضی موارد پلیمرها ممکن است از یک مونومر منفرد ساخته شده باشند؛ ( مانطور که در پلی اتیلن و پلی پروپیلن مشاهده می کنیم ) یا ممکن است شامل ترکیبی از چند نوع مونومر باشد.
علاوه بر این هر یک از این زنجیره های پلیمری به روش های مختلفی پردازش و با مواد افزودنی مختلفی ( آنتی اکسیدان ها ، مواد کف کننده ، نرم کننده ها ، بازدارنده های شعله) ترکیب می شوند که پلاستیک ها را برای انجام انواع عملکردهای خاص و متنوع تجهیز می کند.
پایل باهتی در مصاحبه خود با لایو ساینس این نکته را متذکر می‌شود که پلاستیک های مختلف باید از ویژگی های مختلفی برخوردار باشند؛ به عنوان نمونه یک بسته بندی غذا را در نظر بگیرید که باید از مواد غذایی در برابر اکسیژن و نور خورشید محافظت کند و از تخریب آن جلوگیری کند. برای این منظور نیاز است که به ترکیبات اولیه پلاستیک موادی افزوده شود تا خاصیت مورد نظر را در پلاستیک استفاده شده برای بسته بندی مواد غذایی ایجاد کند.
در نتیجه می توان گفت این افزودنی ها هستند که به پلیمر خاصیت می‌بخشند و منجر به تشکیل پلاستیک هایی با ویژگی های متنوع می شوند.
این اصلاحات نهایی سبب ایجاد تنوع عظیمی از محصولات پلاستیکی می‌شود که کمک زیادی به تولید و ذخیره سازی مواد غذایی ، مواد آرایشی ، فناوری ، پزشکی و مراقبت های بهداشتی می کند.
حالا بیایید یک بار دیگر و به صورت اجمالی روند تولید پلاستیک را بررسی کنیم تا به نکته مورد نظر مان (دلیل پایداری پلاستیک و عدم تجزیه آن در محیط زیست )برسیم.
پلاستیکی که از نفت و گاز طبیعی سنتز می شود با جداسازی هیدروکربن ها و تجزیه آنها به قطعات تشکیل شده و سپس بازسازی این قطعات به صورت تشکیلات کاملاً جدیدی که قبلاً در طبیعت دیده نشده است، تولید می‌شود. به بیان ساده فرآیند تولید پلاستیک سبب ایجاد ماده بیگانه ای شده که برای میکروب ها در آب و خاک زمین ناآشناست. ستون فقرات کربن موجود در پلاستیک سنتز شده توسط باکتری های خاک شناخته نمی شود و آنها نمی توانند پلاستیک را تجزیه و تبددیل به آب و دی اکسید کربن کنند..
ردشاو در این خصوص بیان می‌دارد که تجزیه انواع مختلف پلاستیک در محل های دفن زباله ممکن است قرنها طول بکشد و این بدان معناست که بسیاری از آنچه در طول زندگی ما تولید شده است تقریباً در شکل اصلی خود باقی مانده و تجزیه نشده است. البته پایداری پلاستیک ها در محیط زیست فقط بخشی از معضلی خواهد بود که حضور انبوه پلاستیک ها در محل های دفن زباله برای ما ایجاد کرده است؛ همانطور که تحت تأثیر آفتاب ، آب و باد ، پلاستیک مشتق شده از نفت و گاز طبیعی به تدریج از هم می پاشد مواد شیمیایی اضافه شده در هنگام تولید را به محیط باز می گرداند و گازهای گلخانه ای موجود در آن را آزاد می کند. حجم زیاد آلودگی های پلاستیکی یکبار مصرف ، همراه با تداوم تولید آن و تأثیر مداوم بر محیط زیست که می تواند برای قرن ها ادامه داشته باشد ، فاجعه زیست محیطی را ایجاد کرده است که امروز شاهد آن هستیم.
ممکن است راهی برای رهایی از این زباله های در حال تولید وجود داشته باشد؟
ردشاو معتقد است پلاستیک های زیست تخریب پذیر (که کانون تحقیقات وی هستند ) می توانند یک راه حل بالقوه باشند. ساختن پلاستیک زیست تخریب پذیر لزوماً به معنای تولید آن از منابع زیست پایه مانند نشاسته ذرت نیست. (اگرچه این می تواند راه حلی باشد) به طور خاص ساخت پلاستیک از پلیمرهایی است که می توانند توسط میکروب های موجود در آب و خاک تجزیه شود.
برای اینکه اصلاح ساختاری پلاستیک توان ایجاد تأثیر واقعی در سیاره ما را داشته باشد پلیمرهای قابل تجزیه شیمیایی باید جایگزین مواردی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن بر پایه نفت شوند و در عین حال خصوصیاتی مانند مقاومت و انعطاف پذیری را حفظ کنند تا رضایت مصرف کنندگان این کالا ها را نیز جلب کنند و به تدریج جایگزین پلاستیک های ساخته شده از مواد نفتی شوند. البته به دلیل آنکه هزینه ساخت پلاستیک از مواد نفتی بسیار کمتر از تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر است و در نتیجه قیمت بیشتری نسبت به پلاستیک های معمولی خواهند داشت برای راضی کردن تولید کنندگان به تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر و راضی کردن مصرف کنندگان به مصرف آنها راه طولانی ای در پیش خواهیم داشت.