استفاده از بطری های PET

مقدمه بطری های PET

در هر دقیقه، یک میلیون بطری پلاستیکی پلی اتیلن ترفتالات (PET) در سراسر جهان مصرف می شود [1]. تخمین دیگر [2] این است که بیش از 480 میلیارد بطری پلاستیکی نوشیدنی در سال 2016 در سراسر جهان فروخته شد که از حدود 300 میلیارد بطری در یک دهه قبل و به حدود نیم تریلیون بطری پلاستیکی برای فروش در سال 2020 [3] و تا سال 2021 به 583.3 میلیارد رسید [4].

با این حال، بطری‌های بازیافتی تنها بخشی از بطری‌های فروخته شده را تشکیل می‌دهند و درصد خوبی از تولید روزانه تخمینی جهانی حدود یک میلیارد بطری های PET یک بار مصرف بازیافت نمی‌شوند.

به منظور پاسخگویی به مقررات زیست محیطی که به طور فزاینده ای نیاز دارند، طراحی مجدد محصولات تولید انبوه برای استفاده مجدد پایدار از علاقه زیادی است. بنابراین، در دسترس بودن چنین بطری برای برآورده کردن الزامات چند منظوره، تأثیرات مثبت چشمگیری در کاهش ضایعات پلاستیکی خواهد داشت.

این مطالعه استفاده مجدد از بطری را از دیدگاه زیست محیطی مورد استفاده قرار می دهد و صرفه جویی مفید برای چنین بطری را نشان می دهد. اگر بطری چند منظوره تولید انبوه، قابل استفاده مجدد و قابل استفاده مجدد در دسترس باشد، هدف از این تحقیق برآورد اثرات زیست محیطی چنین توسعه فنی است.

برای این منظور، روش ارزیابی از 1) تجزیه و تحلیل چرخه عمر (LCA) استفاده می کند که مواد، تولید و هزینه های انرژی حمل و نقل را در نظر می گیرد و 2) پتانسیل “پایان عمر انرژی”، اندازه گیری انرژی که احتمالاً می تواند در پایان بازیافت شود.

عمر یک محصول EOL اخیر به عنوان معیار برای این ارزیابی از هر دو دیدگاه انرژی و CO₂ استفاده می شود. برای ارزیابی، ما PET محبوب با اندازه 500 میلی لیتر در LCA و سناریوهای بالقوه پایان عمر را در نظر می گیریم.

مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: آدرس های بخش 2 تجزیه و تحلیل چرخه حیات (LCA) انجام شده برای ردیابی ردپای مواد، ساخت و حمل و نقل برای بسته های 500 میلی لیتری بطری PET را مورد بحث قرار می دهد. بخش 3: روش پایان عمر و یافته ها را که در یک بطری PET با اندازه 500 میلی لیتر اعمال می شود، توضیح می دهد.

این گزینه‌های مختلف در EOL را بررسی می‌کند: 1) دفن زباله، 2) بازیافت، یا 3) 1 بار استفاده مجدد و صرفه‌جویی نسبی انرژی و CO₂  را برای هر سناریو بازیافت اندازه‌گیری می‌کند. EduPack یک گزینه چند منظوره تحت EOL ارائه نمی دهد. بنابراین، در بحث بخش 4، ارقام پس انداز را برای چند کاربرد برون یابی می کنیم. ما همچنین پس انداز مورد انتظار در سراسر جهان را از سناریوهای EOL محاسبه می کنیم.

لینک های مرتبط:

• پریفرم استاندارد
• درب بطری
• بطری پت
• دستگاه بادکن دستی
• پریفرم 

CA) در ارتباط با بطری های PET

با استفاده از CES EduPack (از Granta Design)، LCA اولیه (ماژول پایداری سطح 3 [5]) برای تعیین اثرات نسبی حمل و نقل و استفاده در مقایسه با مواد و ساخت بطری PET 500 میلی لیتری (مواد PET پر نشده، نیمه بلوری) اجرا شد.

برای در نظر گرفتن شرایط حمل و نقل واقعی، تعداد 46000 بطری به عنوان بسته ای در نظر گرفته می شود که در کامیون 14 تنی 2 محور قرار می گیرد. فقط مواد (PET و آب حاوی) انرژی، ساخت و حمل و نقل در این سطح استفاده می شود (بدون پتانسیل EOL). فاز حمل و نقل با استفاده از فواصل واقعی که کارخانه بطری‌سازی فرضی را پوشش می‌دهد تا سه نقطه اصلی فروش که تقریباً 280 کیلومتر است، مدل‌سازی شد.

علاوه بر این، روش حمل و نقل به عنوان یک کامیون 14 تنی (2 محور) انتخاب شد که می تواند تا 46000 بطری را روی هم قرار دهد. استفاده از تبرید به مدت 2 روز (در سال) با توان متوسط ​​120 وات ارائه شده از برآورد منبع برق مستقر در لبنان نشان داده شد.

وزن هر بطری 14 گرم و حاوی 500 گرم آب تخمین زده شده است. در مرحله استفاده، تنها حالت استاتیکی در نظر گرفته می شود که در آن از تبرید پودری الکتریکی بطری ها استفاده می شود. شکل 1 این مقادیر ورودی مورد استفاده در LCA را فهرست می کند.

شکل 1. مقادیر ورودی برای تجزیه و تحلیل LCS 500 میلی لیتر PET (و آب حاوی) برای سهم نسبی انرژی، تولید و حمل و نقل PET.

شکل 2 نمودار و جدولی را نشان می دهد که نتایج تجزیه و تحلیل LCA را برای ورودی داده در شکل 1 (500 میلی لیتر PET و آب حاوی) برای سهم نسبی انرژی، ساخت و حمل و نقل تجسم یافته PET (بدون پتانسیل EOL) نشان می دهد. یافته‌ها نشان می‌دهند که سهم انرژی و CO₂  اندک در حمل و نقل و استفاده روزانه در مقایسه با مواد و ساخت.

شکل 1 برای یک PET 500 میلی لیتری (و آب حاوی) برای سهم نسبی انرژی، ساخت و حمل و نقل PET (بدون پتانسیل EOL).

تجزیه و تحلیل پایان زندگی (EOL)

این تجزیه و تحلیل در این بخش، مقایسه پتانسیل EOL را برای یک بطری در نظر می گیرد. این تحلیل همچنین از ماژول پایداری سطح 3 CES Edupack استفاده می کند. تجزیه و تحلیل بر روی یک بطری 500 میلی لیتری (مواد PET پر نشده، نیمه کریستالی) با در نظر گرفتن انرژی، تولید و پتانسیل EOL انجام می شود.

در مورد دوم، مزایای استفاده مجدد از بطری با مقایسه استفاده مجدد (CES Edupack فقط یک بار استفاده مجدد را امکان پذیر می کند) در مقابل گزینه های دفن زباله و بازیافت آشکار شد. برای این سه سناریو EOL، شکل های 3، 4 و 5 به ترتیب تخمین های انرژی و CO₂  را برای پتانسیل های EOL دفن زباله، بازیافت و یک بار استفاده مجدد نشان می دهند.

شکل 3. نتایج برای برآورد انرژی و CO₂  برای گزینه EOL پتانسیل – محل دفن زباله.

شکل 4. نتایج برآورد انرژی و CO₂  برای گزینه EOL پتانسیل-بازیافت.

شکل 5. نتایج برای برآورد انرژی و CO₂  برای گزینه EOL بالقوه – یک بار استفاده مجدد.

بحث

جدول 1 یافته های مطالعه EOL را در ارتباط با بطری های PET خلاصه می کند (بخش 3). برای هر یک از بطری های PET 500 میلی لیتری، گزینه بازیافت EOL، صرفه جویی در انرژی 0.53- مگاژول انجام می شود، در حالی که برای گزینه یک بار استفاده مجدد، صرفه جویی در انرژی 0.925- مگاژول تحقق می یابد.

این یافته ها در ارتباط با بطری های PET با مقایسه مقادیر تولید CO₂  برای این سناریوهای EOL از استفاده مجدد پشتیبانی می کند. ردپای 0.0117- کیلوگرم CO₂  و 0.0331- کیلوگرم CO₂  به ترتیب برای گزینه بازیافت و گزینه استفاده مجدد یک بار مشاهده می شود. البته، گزینه استفاده مجدد چندگانه به نسبت این مقادیر تخمینی را افزایش می دهد.

شکل 6 برآوردهای انرژی مقایسه شده را برای پتانسیل های EOL دفن زباله، بازیافت و یک بار استفاده مجدد به ترتیب نشان می دهد.

شکل 6. نتایج تخمین انرژی برای پتانسیل های EOL محل دفن زباله، بازیافت و یک بار استفاده مجدد.

شکل 7 تخمین ردپای CO₂ را به ترتیب برای پتانسیل های EOL محل دفن زباله، بازیافت و استفاده مجدد یک بار نشان می دهد.

شکل 7. نتایج برای تخمین ردپای CO₂  برای پتانسیل های EOL دفن زباله، بازیافت و یک بار استفاده مجدد.

یافته‌ها نشان می‌دهند که استفاده مجدد یک بار مصرف از بطری های PET، حدود 1 مگا ژول (0.925 مگا ژول) را در هر بطری PET 500 میلی‌لیتری صرفه‌جویی می‌کند که در نتیجه 74 درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی در مقایسه با گزینه بازیافت می‌شود. تا آنجا که تولید CO₂، یک بار استفاده مجدد منجر به 182٪ کمتر CO₂  نسبت به گزینه بازیافت می شود.

مضرب های متناسبی از این مقادیر را می توان برای استفاده های متعدد از یک بطری PET به دست آورد. به عنوان مثال، پنج بار استفاده مجدد از بطری های PET منجر به صرفه جویی سالانه انرژی در سراسر جهان به میزان 1.82 اگزا ژول می شود.

نتیجه گیری مربوط به استفاده از بطری های PET

یافته های این مطالعه صرفه جویی در انرژی و CO₂  را از 3 سناریو مختلف EOL برآورد می کند: دفن زباله، بازیافت و 1 بار استفاده مجدد از 500 میلی لیتر بطری های PET. یافته‌ها از سناریوی استفاده مجدد EOL با توجه به صرفه‌جویی درگیر پشتیبانی می‌کنند.

کاهش صرفه جویی از 1 بطری (بخش 3) تا حدود 1 میلیارد بطری که هر روز در سراسر جهان تولید و مصرف می شود، مزایای قابل توجهی را که از عرضه چنین بطری هایی به عنوان محصول چند منظوره حاصل می شود را نشان می دهد. این امر به کاهش تأثیرات زیست محیطی عظیم چنین محصول پرمصرف در سراسر جهان کمک می کند و از طریق ایجاد چنین محصولی چند منظوره در سراسر جهان در دسترس خواهد بود.

تشکر و قدردانی

نویسندگان مایل هستند از حمایت مالی دانشکده مهندسی مارون سمعان در AUB که بدون آن این کار امکان پذیر نبود، قدردانی کنند.

منابع

https://www.forbes.com/sites/trevornace/2017/07/26/million-plastic-bottles-minute-91-not-recycled/#53878244292c (accessed May 01, 2019)

https://pantamera.nu/pantsystem/statistik/pantstatistik (accessed May 01, 2019)

Bhunjun, A. How many plastic bottles are wasted every day? Retrieved from https://metro.co.uk/2018/02/06/how-many-plastic-bottles-are-wasted-everyday-7291184/ (accessed May 01, 2019

Euromonitor International’s global packaging trends Euromonitor International. https://www.euromonitor.com/ (accessed May 01, 2019)

http://support.grantadesign.com/resources/cesedupack/2018/help/topic.htm#t=html/eco/ecodata_reduceimpact.htm#manustrat