تولید پلاستیک
پلاستیک ها محصول نوآوری بشر هستند زیرا سبک وزن، بادوام، مقاوم در برابر پوسیدگی، ارزان قیمت و قالب گیری آنها بسیار راحت است. متأسفانه، این نوآوری بهایی دارد. بسته بندی پلاستیکی آلودگی بسیار زیادی را در طی سالیان ایجاد کرده است. در نتیجه، اکوسیستم های زمین را که ما به آن وابسته هستیم، تحت تاثیر قرار داده است. به دلیل طراحی ضعیف محصول و فقدان زیرساخت های مناسب، اکثر زباله های پلاستیکی به محل های دفن زباله فرستاده می شوند یا در محیط زیست دفع می شوند. ۹/۲ میلیارد تن پلاستیک تولید شده است که تنها ۹ درصد آن به درستی بازیافت شده است.
از آنجایی که پلاستیک زیست تخریب پذیر نیست، هر تکه پلاستیکی که تا به حال ساخته شده است هنوز در این سیاره وجود دارد. خواه به میکروپلاستیک ها تجزیه شود یا نه، پلاستیکی که در اقیانوس ها ریخته می شود یا شسته می شود توسط حیوانات دریایی مصرف می شود. در کل، پلاستیک یکبار مصرف برای رفع نیاز جمعیت در حال رشد جهان به بازار عرضه شد.زبالههای پلاستیکی
آلودگی های پلاستیکی در سراسر جهان در همه جا یافت میشوند. آنها را می توانید در سراسر اقیانوس، دریاچهها، رودخانهها، در خاکها و رسوبات، در زیست توده حیوانات و جو ببینید. همه روزه در اخبار شاهد گزارش مسائل زیست محیطی موجود مانند پسماند زیست تجزیه ناپذیر، پسماند گیاهان و بالا آمدن کوه های زباله هستیم. مناطق دفن زباله محدود است و بالا بردن ظرفیت سوزاندن زباله ها را نیازمند سرمایهگذاری بالا می باشد که خود این امر ممکن است خطرات زیست محیطی را تشدید کند.
تاثیرات مدیریت پسماند و بازیافت زباله
کشورهای OECD (سازمان همکاری و توسعهٔ اقتصادی) مسبب ۱۴ درصد از آلودگی کلی پلاستیک ها هستند. در این میان، کشورهای سازمان همکاری و توسعهٔ اقتصادی ۱۱٪ درصد از نشت ماکروپلاستیک و ۳۵٪ از نشت میکروپلاستیک را تشکیل می دهند. برای کاهش این آلودگی باید یک همکاری بین المللی برای کاهش آلودگی پلاستیکی وجود داشته باشد. این همکاری باید شامل حمایت از کشورهای کم درآمد در توسعه زیرساخت های مدیریت زباله باشد.
گزارش ها حاکی از آن است که بحران پاندمی کرونا منجر به کاهش ۲/۲ درصدی استفاده از پلاستیک در سال ۲۰۲۰ با کاهش فعالیتهای اقتصادی شد. اما افزایش زبالهها، بستهبندی غذا و تجهیزات پزشکی پلاستیکی مانند ماسکها باعث افزایش زبالهها شده است. با از سرگیری فعالیت های اقتصادی در سال ۲۰۲۱، مصرف پلاستیک نیز افزایش یافته است. بیشتر پلاستیکهایی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند، پلاستیکهای بکر یا اولیه هستند که از نفت خام یا گاز ساخته میشوند. تولید جهانی پلاستیک از پلاستیک های بازیافتی – یا ثانویه – بیش از چهار برابر شده است. به عبارتی دیگر از رقم ۶/۸ میلیون تن در سال ۲۰۰۰ به ۲۹/۱ میلیون تن در سال ۲۰۱۹ رسیده است. اما این رقم هنوز تنها ۶٪ از اندازه کل تولید پلاستیک است. نمودار زیر شیب تند روند تولید پلاستیک در جهان را تا سال ۲۰۱۶ نشان می دهد.
راهکار پیشنهادی؟
کاهش آلودگی ناشی از پلاستیک مستلزم اقدام و همکاری بین المللی برای کاهش تولید پلاستیک از جمله از طریق نوآوری، طراحی بهتر محصول و توسعه جایگزین های سازگار با محیط زیست و همچنین تلاش برای بهبود مدیریت زباله و افزایش بازیافت است. ممنوعیت و مالیات بر پلاستیک های یکبار مصرف در بیش از ۱۲۰ کشور وجود دارد. اما به اندازه کافی برای کاهش آلودگی کلی اقداماتی صورت نمی پذیرد. بیشتر مقررات محدود به مواردی مانند کیسه های پلاستیکی است که سهم کمی از زباله های پلاستیکی را تشکیل می دهند. مالیاتهای دفن زباله و سوزاندن که گزینه های بازیافت را تشویق میکند، فقط در تعداد کمی از کشورها وجود دارد. پیشنهاد میشود که از ابزارهای مانند طرحهای مسئولیت توسعهیافته تولیدکنندگان در بخش بستهبندی و کالاهای بادوام، مالیات بر دفن زباله، بازپرداخت سپرده و سیستمهای Pay-as-You-Throw (پرداخت پس از دفن پسماند) است.
بنابراین، برای ایجاد بازاری مجزا و با عملکرد مناسب برای پلاستیک های بازیافتی، که هنوز به عنوان جایگزینی برای پلاستیک بکر شناخته می شوند، باید کارهای بیشتری انجام شود. تعیین اهداف محتوای بازیافتی و سرمایه گذاری در فن آوری های بازیافت بهبود یافته می تواند به رقابتی تر و سودآورتر کردن بازارهای ثانویه کمک کند.نقش بسته بندی در صنعت غذا
متاسفانه با اینکه هنوز مشکل ضایعات به طور کامل حل نشده است، صنعت بسته بندی کماکان در حال رشد است. در این بین بسته بندی مواد غذایی بیشترین سهم بازار را تشکیل میدهد. یک سوال مهم پیش میآید. آیا بسته بندی مواد غذایی فقط نقش پر رنگ تری دارد یا باید در نگاه جامع تر تر تمامی کسب و کارهایی که از بسته بندی استفاده میکنند را به عنوان بخشی از یک زنجیره تأمین کلی در نظر گرفت؟
این قضیه حقیقت دارد که بسته بندیها نقش مهمی در صنعت غذا ایفا میکنند. بسته بندیها از مواد غذایی محافظت کرده و باعث افزایش ماندگاری آنها در طول مسیر تولید به مصرف میشوند. بنابراین از هدر رفتن آنها جلوگیری می کنند. همچنین باعث می شوند که مواد غذایی تازه تر بمانند و یا در توزیع غذا به صورت برون بر مواد غذایی برای مدت بیشتری نگه داشته شوند. اما یک تجارت هوشمند و مبتکرانه می تواند بسته بندی را انتخاب کند که فراتر از نقش کلیدی عمل کند و هم برای مشتری جذاب باشد و هم آسیبی به محیط زیست نرساند و سبز باشد. همگی این مشکلات باعث شده است که مواد پایدار و تجزیه پذیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته تا به عنوان جایگزینی برای مواد غیر قابل تجزیه در محیط زیست مورد استفاده قرار گیرند.
تحقیقات برای تولید ظروف یکبار مصرف گیاهی
کاهش وابستگی به پلاستیک و فرآورده های نفتی یک توجیه برای مطالعه زیست توده در کاربردهای کامپوزیت پلیمری شد. علاوه بر این، استفاده از زیست توده مانند کناف، نخل شکر، سنبل آبی، زنجبیل و باگاس نیشکر برای تقویت کامپوزیتها می تواند تا حدی به تجزیه زباله ها کمک کند. این امر به نوبه خود باعث کاهش مشکلات زیست محیطی مربوط به پسماند ها میشود. استفاده گسترده از بیوپلاستیک ها و پلیمرهای زیست تجزیه پذیر به جای پلاستیک های معمول به کاهش وزن زباله کمک می کند. بنابراین، مواد زیست تخریب پذیر در چرخه طبیعی “از طبیعت تا طبیعت” وارد می شوند و نقش مهمی برای پایداری محیطی خواهند داشت. کامپوزیتهای بر پایه پلیمرهای طبیعی به لحاظ زیست تجزیه پذیری و انعطاف پذیری در طراحی پایداری مزایای قابل توجهی نسبت به کامپوزیت های بر پایه نفتی که با الیاف مصنوعی تقویت شدهاند دارد.
مواد زیست تجزیه پذیر به طور گسترده به عنوان یک ماتریس، عامل مهم در مخلوط شدن یا تقویت کننده بودن در بسیاری از کاربردها دارند. در توسعه روشها و مواد نوآورانه، کامپوزیتها به دلیل ویژگیهای عالی مانند سهولت ساخت، خواص مکانیکی بالاتر، پایداری حرارتی بالا و بسیاری موارد دیگر مزایای مهمی را ارائه میکنند. در کنار خواص نشاسته، خواص نرم کننده نیز نقش مهمی در مورفولوژی و خواص پلیمرهای حاصل دارد. راندمان پلیمر توسط نرم کننده هایی که برای بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی اضافه می شود به شدت بالا میرود.نشاسته ذرت
از میان نشاسته ها، ذرت یکی از فراوان ترین منابع بقایای گیاهی است که فواید مختلفی از جمله سطوح نشاسته بالا، قوام عالی، عملکرد، سهولت در دسترس بودن و زیست تخریب پذیری را دارا می باشد. طبق تحقیقات مختلفی که در جهان انجام شده است، ذرت یکی از در دسترس ترین غلات کشاورزی در جهان است.
انواع ذرت
معمولاً شش نوع ذرت وجود دارد: دنت، سنگ چخماق، پاپ، غلاف، آرد و ذرت شیرین. خواص فیزیکی- شیمیایی این گونه ها به طور قابل توجهی در شرایط محیطی مختلف متفاوت است. بر اساس گزارش Attache Reports USDA، تولید ذرت در سال ۲۰۲۰ حدود ۴/۰۴ میلیارد تن برآورد شد. این رقم ۳۱ درصد از تولید جهانی غلات را تشکیل می دهد و ذرت را به سومین غلات بزرگ غذایی تبدیل می کند. گیاه ذرت از یک یا چند ساقه تشکیل شده است که به یک ریشه کوتاه متصل می شوند. شاخه با گل آذین در هر گره به پایان می رسد. پس از برداشت، قسمت های گیاه تبدیل به زباله می شود.
ذرت منبع اصلی نشاسته می باشد. گلوکز مرتبط با آلفا که معمولاً خاصیت لغزندگی، نگهداری کننده آب و حجم دهنده دارد در کارخانجات مواد غذایی استفاده می شود. بیشتر ترکیب هسته ذرت نشاسته است که ترکیبی از شکر، پروتئین، روغن و خاکستر نیز در ترکیبات آن یافت می شود. بسیاری از الیاف طبیعی از جمله ساقه، کاه، برگ و پوسته را می توان از این گیاه استخراج کرد. در مقایسه با سایر محصولات زیستی کشاورزی، الیاف ذرت ویژگی های متفاوتی از جمله ذخیره ۹۰ درصدی و در دسترس بودن بیشتر نسبت به سایر الیاف طبیعی را دارا می باشد.
نشاسته ذرت یک بیوپلیمر نیمه کریستالی است که از ترکیبی از آمیلوز پلی ساکارید خطی (٪ ۲۸- ۲۰) و آمیلوپکتین بسیار واحد تشکیل شده است. تحقیقات بیشماری در راستای توسعه فیلمهای بیوپلیمری با فاکتورهایی که باعث قالب پذیری می شود انجام شده است که در آن از نشاسته ذرت ترموپلاستیک استفاده شد. به عنوان مثال در تحقیقی بررسی شد تا فیلم پلاستیکی را با استفاده از نشاسته ذرت و نرم کننده اوره تولید کنند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که خواص مکانیکی بیوپلیمرهای نشاسته با افزایش نرم کننده اوره افزایش می یابد.
استفاده از نرم کننده های ارگانیک در ساخت ظروف یکبار مصرف گیاهی
نرم کننده ها ترکیبات آلی (عمدتا مایعات) نسبتاً غیرفرار هستند. هنگامی که در یک پلاستیک یا الاستومر ادغام می شوند، تطبیق پذیری، گسترش، سختی و پردازش پذیری پلیمر را افزایش می دهند. نرم کننده ها از جمله پرمصرف ترین افزودنی های صنعت پلاستیک و بیوپلاستیک ها هستند. آنها معمولاً ارزان تر از سایر افزودنی های پلیمری هستند. نرم کننده های PVC، سومین پلیمر بزرگ از نظر حجم بعد از PP و PE، بیشترین کاربرد را دارند. پی وی سی به نوبه خود در تعدادی از اقلام استفاده می شود. با این حال، نرمکنندههای مختلفی در نشاسته استفاده میشود. به عنوان مثال، شکر خرما، ذرت و کاساوا برای بهبود استحکام مکانیکی و خواص حرارتی بیوفیلمها مورد استفاده قرار می گیرد.
استفاده از نرم کننده ها یکی از محبوب ترین روش ها است. زیرا نرم کننده های مایع ارزان قیمت به فرمول این اجازه می دهد تا فرمولاسیون های مختلفی را (از نیمه سفت تا بسیار انعطاف پذیر، بسته به کمیت) فرموله کند. نرم کننده ها بیشتر در استرهایی که از واکنش های الکلی اسیدها یا انیدریدهای اسیدی تشکیل می شوند استفاده می شوند. بنابراین، مزایای استفاده از نرم کننده شامل افزایش ازدیاد طول، نرمی، حلالیت، روانکاری در سطح، کاهش ویسکوزیته، بهبود پایداری حرارتی و انعطاف پذیری می باشد.تصور مصرف کننده از ظروف یکبار مصرف گیاهی
نگرانی مصرف کنندگان در مورد محیط زیست در سالهای اخیر افزایش یافته است. تحقیقات نشان میدهد که مصرفکنندگان ارزش بیشتری برای ویژگیهای پس از استفاده از محصولات مانند زیست تخریب پذیری، قابلیت بازیافت و کمپوستپذیری قائل میشوند. زیرا آنها هر روز بیشتر از دیروز در مورد مسائل پایداری اطلاعات کسب میکنند. اخیراً دانشمندان کشف کردند که پلاستیکهای رها شده در اقیانوسها از سایر چالشهای زیست محیطی موجود در جهان از اهمیت بیشتری برخوردار است. همچنین مصرف کنندگان تمایل بیشتری برای کاهش استفاده از پلاستیکهای غیر ضروری نشان دادند.
مصرف کنندگان همچنین ممکن است در مورد اثرات زیست محیطی نحوه تولید ظروف یکبار مصرف و منبع ذرت و سلولز نگران باشند. به عنوان مثال، اکنون ظروف یکبار مصرف از محصولات جانبی کشاورزی مانند سلولز باگاس از نیشکر یا سلولز کاه گندم حاصل از تولید دانه گندم و نشاسته ذرت قالب گیری و تولید می شود. در موارد دیگر، سلولز از گیاهان سریع رشد مانند بامبو که برای تولید محصولات فیبر زیستی جایگزین مانند ظروف یکبار مصرف رشد می کنند، به دست می آید.تعریف USDA برای محصولات گیاهی
در چند مورد، وزارت کشاورزی ایالات متحده (USDA) محصولات گیاهی را تایید کرده است. وزارت کشاورزی ایالات متحده محصولات گیاهی را اینگونه تعریف می کند: «… مشتق شده از گیاهان و سایر مواد کشاورزی، دریایی و جنگلی که تجدید پذیر باشند. این محصولات جایگزینی برای محصولات متعارف مشتق شده از نفت است. آنها شامل طیف متنوعی از محصولات مانند روان کننده ها، مواد شوینده، جوهر، کود و بیوپلاستیکها میباشند.
ویژگیهای ظرف گیاهی مناسب
شرکتهای مواد غذایی که در بستهبندی سازگار با محیط زیست فعالیت میکنند باید یک برچسب مؤثر بر روی بستهبندی محصولات خود داشته باشند و اطلاعات واضحی در مورد هرگونه مزیت ارائه کنند. بدون ارتباط خوب، بسته بندی نمی تواند برای شرکت های صنایع غذایی و محیط زیست سودی داشته باشد. همچنین ظروف گیاهی باید هوشمندانه طراحی شوند. طراحی این ظروف باید ساده باشد و بتواند پیام هر برند را به وضوح توسط کلمات، حروف، شکلها، رنگها یا الگو ها منتقل کند. علاوه بر این، ظرف گیاهی باید با اندازه های مناسب به بازار عرضه شود. اندازه ظروف گیاهی بسیار در صنعت بستهبندی حائز اهمیت است. چرا که اندازه مناسب می تواند از تولید ضایعات غذا و همچنین پسماندهای دور ریختنی جلوگیری کند. تمامی موارد فوق تاثیر بسزایی بر رفتار مصرف کننده و تمایل آن به خرید ظروف گیاهی دارد.
از میان ظروف گیاهی موجود در بازار ایران، ظروف یکبار مصرف گیاهی به زیست تمامی ویژگی های فوق را دارند. برند به زیست دارای گواهی نامههای معتبر بین المللی، استانداردهای داخلی و پروانه بهداشتی ساخت از سازمان غذا و دارو میباشد. محصولات به زیست در برابر آب و حرارت مقاوم بوده و پسماند این محصولات کاملا غیر سمی میباشد. این محصولات همچنین تا ۳ بار قابل استفاده مجدد می باشند.