تأثیر منفی مواد زائد بر محیط زیست مانند آلودگی، تغییرات آب و هوا و اکوسیستم های آسیب دیده، یکی از نگرانی های جدی جامعه بین المللی امروز است. به طور مناسب، یک تغییر تدریجی از اقتصاد خطی «برداشتن، ساختن، دور انداختن» به اقتصاد دایره ای «ساخت، استفاده، بازیافت» صورت گرفته است. سیاست‌های خصوصی و دولتی در بسیاری از کشورها سخت‌گیرانه‌تر و دقیق‌تر می‌شوند و صنعت تولید به طور مداوم در حال تطبیق با این دستورالعمل‌ها است.

کاهش تأثیر مواد زائد و محصولات جانبی آنها (مانند انتشارات گلخانه‌ای، آلاینده‌های هوا و آب و زباله‌های هسته‌ای) بر محیط‌زیست از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده مجدد از مواد زائد به گونه ای که انرژی کمتری نسبت به تولید چنین موادی از ابتدا مصرف می کند، می تواند راهگشا باشد. این کار را می توان از طریق بازیافت یا بازچرخانی انجام داد.

بازیافت به تجزیه و استفاده مجدد از زباله به عنوان مواد خام برای تولید محصولات جدید اشاره دارد. از سوی دیگر، upcycling، اصطلاحی است که در سال 1994 توسط Reiner Pilz ابداع شد [1]، شامل استفاده مجدد از مواد زائد در حالت فعلی بدون نیاز به تجزیه آنها به حالت پایه است. به طور طبیعی، این فرآیند نسبت به بازیافت سنتی انرژی کمتری مصرف می کند، اگرچه چالش های خاص خود را دارد.

در این مقاله با موارد زیر آشنا خواهید شد:

• بازیافت چیست
• upcycling چیست
• مقایسه فرآیندهای بازیافت و بازچرخانی
• مواد معمولی که می توانند بازیافت یا بازیافت شوند

بازیافت چیست؟

بازیافت فرآیند تجزیه مواد زائد به مواد خام جدید برای تولید محصولات جدید است.

گفته می شود ماده ای که به راحتی قابل بازیافت است قابلیت بازیافت بالایی دارد، به این معنی که خواص مواد آن استهلاک قابل توجهی نسبت به مواد اولیه نشان نمی دهد.

هدف از بازیافت هدفی است که در گذشته بارها مورد بازبینی قرار گرفته است. اخیراً مدل 3R Reduce, Reuse, and Recycle سرعت گرفته است. روند تولید و مصرف به طور فزاینده ای این مدل را اتخاذ کرده است. تخمین زده می شود که چهل و چهار میلیون تن زباله در سال 2016 در سراسر جهان تولید شده است و از این مقدار، تنها یک پنجم بازیافت شده است. [2]. این نشان می دهد که در بازیافت چقدر جای پیشرفت وجود دارد.

بازیافت بیشتر راهی برای کاهش اثرات زیست محیطی زباله بوده است تا راهی برای حذف آن. به عنوان مثال، بازیافت انرژی جنبه ای از بازیافت است که بر تامین انرژی از مواد زائد با تبدیل زباله های غیر قابل بازیافت به انرژی حرارتی، انرژی الکتریکی یا سوخت تمرکز دارد. بخش عمده ای از فرآیندهای بازیافت در سراسر جهان را تشکیل می دهد. از آنجایی که معمولاً به شکل مواد زباله سوزانده می شود، ممکن است انتشارات سمی ایجاد کند، جنبه ای که به شدت نظارت، محدود و به طور دوره ای اندازه گیری می شود.

بزرگترین بخش بعدی بازیافت، بازیافت واقعی مواد برای استفاده مجدد است. این یک سرمایه گذاری با انگیزه زیست محیطی و اقتصادی است، زیرا مواد خام به دست آمده مستقیم از منابع طبیعی به طور فزاینده ای سخت تر می شود. برای مثال، موادی مانند آلومینیوم، بیشتر از طریق بازیافت ثانویه به دست می‌آیند تا از طریق منابع اولیه معدن.

upcycling چیست؟

Upcycling فرآیند استفاده مجدد از مواد زائد بدون شکستن آنها به حالت اولیه برای ایجاد محصولی با ارزش یا کیفیت بالاتر است.

اصطلاح upcycling نسبتاً جدید است، اما مفهوم آن کاملاً قدیمی است و معمولاً به عنوان استفاده مجدد خلاق توصیف می شود. برخلاف بازیافت، بازیافت صرفاً با هدف استفاده مجدد از مواد زائد نیست، بلکه استفاده مجدد از آنها به گونه ای است که ارزش یا کیفیت ذاتی آنها افزایش یابد.

Braungart و McDonough که بسیاری آنها را از پیشگامان upcycling می دانند، بر اهمیت برنامه ریزی برای upcycling آینده در طراحی محصولات تاکید می کنند. [3]. این اصل اغلب به عنوان نامیده می شود طراحی زباله. طراحی ضایعات را می توان از طریق چندین روش، مانند طراحی برای استفاده مجدد/بازیابی، ساخت و ساز خارج از محل، بهینه سازی مواد، و تدارک کارآمد ضایعات به دست آورد.

در رابطه با چرخه مجدد، طراحی ضایعات را می توان با طراحی محصولاتی انجام داد که می توانند به راحتی مونتاژ یا جدا شوند و در صورت نیاز می توانند توسعه های بعدی را در خود جای دهند. [4]. اقدامات خاصی باید برای تسهیل در جداسازی قطعات، تعمیر، تغییر کاربری و استفاده مجدد از محصولات سریعتر و آسانتر انجام شود.

ارزیابی اثرات زیست محیطی مواد ضروری است، و یکی از رایج ترین روش ها برای انجام این کار، ارزیابی چرخه حیات (LCA) است. LCA یک تجزیه و تحلیل از گهواره تا گور است که به تعیین تأثیرات زیست محیطی در هر نقطه از چرخه عمر محصول، از تامین مواد اولیه تا تولید محصول و منتهی به دفع در پایان چرخه عمر آن کمک می کند. استانداردهایی وجود دارند که می توانند تولیدکنندگان محصول را در فرآیندهای تولید خود راهنمایی کنند تا اصول بازیافت را در خود بگنجانند.

برخی از شرکت‌ها، مانند سابیک، حتی شروع به ازدواج دو فرآیند بازیافت و بازیافت برای ایجاد مواد جدید پایدار برای تولید کرده‌اند. سابیک با بازگردانی پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی پس از مصرف (rPET) به رزین های مرکب پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) با ارزش بالاتر، می تواند خواص مواد را افزایش دهد و در عین حال عمر مفید محصولات PET را افزایش داده و به کاهش ضایعات پلاستیکی کمک کند.

Lavergne یکی دیگر از شرکت هایی است که بازیافت و بازیافت را با هم ازدواج می کند. به عنوان مثال، آنها محصولات مبتنی بر PET مانند بطری ها و بسته بندی مواد غذایی یکبار مصرف را می گیرند و آنها را به PET بازیافتی تبدیل می کنند. آنها همچنین می توانند مواد موجود در سری VYPET™ خود را به ترکیبات پلی استر برای استفاده مجدد در صنعت خودروسازی، قطعات الکتریکی و الکترونیکی و در داخل لوازم خانگی چرخه کنند.

عوامل در نظر گرفته شده در ارزیابی چرخه زندگی [5]

تفاوت بین بازیافت و بازیابی چیست؟

جدول زیر تفاوت بین دو فرآیند بازیافت و بازیافت را نشان می دهد و مزایا، معایب و چالش های آنها را در اجرای آنها برجسته می کند. [6].

بازیافت	استفاده مجدد
بازیافت به دلیل فعالیت هایی مانند حمل و نقل، تمیز کردن، مرتب سازی، ذوب، خالص سازی، دانه بندی و اکسترود کردن، مقدار نسبتا زیادی انرژی در فرآیند خود مصرف می کند.	Upcycling انرژی نسبتا کمی مصرف می کند زیرا فرآیندهای درگیر معمولاً فقط شامل تمیز کردن و مونتاژ / جداسازی قطعات می شود.
محصولات بازیافتی، مانند پلاستیک، معمولاً به دلیل آلودگی و جداسازی ناکارآمد، کیفیت پایین‌تری نسبت به محصولاتی دارند که از مواد اولیه استفاده می‌کنند.	محصولات Upcycled معمولاً کیفیت مشابه یا بالاتری نسبت به محصولاتی دارند که از مواد اولیه استفاده می کنند.
یکی از جنبه های بازیافت، بازیافت انرژی است که می تواند زباله های سمی تولید کند.	بالا بردن چرخه مقدار قابل توجهی کمتری از زباله های سمی تولید می کند.
فرآیند بازیافت نسبتاً ساده است.	به دلیل ماهیت بسیار متنوع و متفاوت مواد زائد، فرآیند چرخه‌سازی می‌تواند بسیار پیچیده باشد.
بازیافت را می توان برای طیف وسیع تری از مواد مانند پلاستیک، فلزات و کاغذ اعمال کرد زیرا مواد زائد را می توان به اشکال ساده تری تقسیم کرد.	Upcycling از نظر دامنه کاربرد محدود است، زیرا مواد زائد باید به جای موادی که از آنها ساخته شده اند، “همانطور که هستند” در نظر گرفته شوند.
بازیافت را می توان در مقیاس بزرگ انجام داد زیرا دارای زیرساخت های ایجاد شده برای جمع آوری، تجزیه و استفاده مجدد از مواد بازیافتی است.	Upcycling هنوز در مرحله توسعه نیافته است و از نظر زنجیره تامین، شبکه سازی و تولید فله راه طولانی در پیش دارد.
بسیاری از فرآیندهای بازیافت را می توان خودکار کرد.	اتوماسیون چرخه بالا دشوار است زیرا محصولات جدید اغلب منحصر به فرد هستند.
یک بازار آماده برای محصولات بازیافتی وجود دارد.	محصولات upcycled به اندازه محصولات بازیافتی برای تولید تجاری قابل دوام نیستند.

مواد معمولی که می توانند بازیافت یا بازیافت شوند

برخی از مواد برای بازیافت و بازچرخانی بیشتر از سایرین قابل استفاده هستند. از رایج ترین مواد بازیافتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بتن
• فلزات (مانند فولاد و آلومینیوم)
• پلاستیک (مانند PET، PP، PBT و PLA)
• منسوجات
• چوب
• شیشه
• کاغذ

بازیافت پذیری یکی از اعضای این گروه از مواد، در مقایسه با عضو دیگر، می تواند به آن مزیت مهمی در انتخاب مواد بدهد. برخی از مواد خام را می‌توان از طریق روش‌های اختصاصی بازچرخانی به دست آورد، و سایر مواد به سادگی به گونه‌ای تولید می‌شوند که بازیافت آنها را نسبتاً آسان می‌کند.

کیسه های کاغذی قهوه ای به عنوان جایگزینی برای کیسه های پلاستیکی استفاده می شود تا بتوان آنها را راحت تر بازیافت کرد. نی های پلاستیکی در صورت امکان با نی های فلزی جایگزین می شوند زیرا می توانند چندین بار مورد استفاده مجدد قرار گیرند و در مرحله پایان عمر به راحتی بازیافت شوند.

با این حال، بازیافت یا بازیافت برخی از محصولات به دلیل ماهیت بسیار خاص طراحی/کاربرد آنها یا ماهیت مواد مورد استفاده در ساخت آنها، دشوار است. برای مثال، بازیافت فوم پلی استایرن دشوار و غیراقتصادی است، زیرا عمدتاً از هوا تشکیل شده و اغلب آلوده است.

بازیافت محصولاتی که مواد غیر مشابه را ترکیب می کنند نیز چالش برانگیز است زیرا جداسازی آنها دشوار است. بازیافت پلاستیک‌هایی مانند PET، HDPE و PVC آسان‌تر است، زیرا معمولاً به عنوان ظروف مایع یا مواد لوله‌کشی عمل می‌کنند. پلاستیک های دیگر مانند LDPE اغلب به عنوان لوله های فشرده و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شوند، به این معنی که اغلب به حدی آلوده هستند که بازیافت آنها به انرژی بیشتری نیاز دارد تا تولید آنها از ابتدا. همین امر در مورد محصولات دو ماده مانند مواد مقوای براق (که برای ساخت اقلامی مانند جعبه آبمیوه استفاده می شود) صدق می کند، که به سختی تفکیک آنها به اجزای تشکیل دهنده آنها دشوار است.

با این حال، برخی از محصولاتی که قابل بازیافت نیستند، می‌توانند در عوض دوباره چرخه شوند و بالعکس. فوم پلی استایرن ذکر شده در بالا (که معمولاً به عنوان فوم استایرن شناخته می شود) را می توان به جای بازیافت مجدد، در حالی که لوله ها و سیم های مسی را می توان به راحتی به جای بازیافت مجدد، بازیافت کرد.

جدول زیر فهرستی از مواد پلیمری روی Matmatch را نشان می‌دهد که یا بازیافت یا به‌روزرسانی می‌شوند.

[1] شو، جیانگ و پینگ گو. “پنج اصل طراحی مجدد محصولات زباله تحت مفهوم upcycling.” 2015 انجمن بین المللی انرژی، محیط زیست علوم و مواد. آتلانتیس پرس، 2015.

[2] کالوو، سارا و همکاران پرداختن به تغییر اجتماعی پایدار برای همه: کسب‌وکارهای خلاق اجتماعی مبتنی بر نوآوری برای دگرگونی رژیم‌های فنی-اجتماعی. مجله بین المللی تحقیقات محیطی و بهداشت عمومی 17.7 (2020): 2527.

[3] مک دونا، ویلیام و مایکل برانگارت. “بازسازی روشی که ما چیزها را می سازیم: گهواره به گهواره.” نیویورک: نورث پوینت پرس. شابک 1224942886 (2002): 104.

[4] طرح، اقدام منابع زباله. “طراحی زباله. راهنمای تیم طراحی برای مهندسی عمران. قسمت 1، راهنمای طراحی.” موسسه مهندسین عمران (1391).

[5] Oyenuga، Abioye A.، Rao Bhamidimarri، و محقق PD. “ایده‌های ارتقای چرخه برای مدیریت ضایعات ساخت و ساز پایدار و تخریب: چالش‌ها، فرصت‌ها و مرزها.” مجله بین المللی تحقیقات نوآورانه در علوم، مهندسی و فناوری 6.3 (2017).

[6] سونگ، کیونگیون و کیونگیون سونگ. “مروری در upcycling: مجموعه ادبیات فعلی، شکاف های دانش و راهی به جلو.” آکادمی جهانی علوم، مهندسی و فناوری، 2015.