با توجه به اینکه آلودگی پلاستیکی تهدید قابل توجهی برای اکوسیستم و سلامت انسان است، استراتژی‌های مختلف برای کاهش این نوع آلودگی شامل کاهش تولید پلاستیک، کاهش تولید زباله‌های پلاستیکی و بهبود طراحی مواد و محصولات اقلام پلاستیکی است.
اکنون، محققان یک معیار پایداری برای طراحی اکولوژیکی محصولات پلاستیکی که دوام کمی در محیط دارند، ایجاد کرده‌اند. طبق مطالعه جدیدی که توسط محققان موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole (WHOI) انجام شد و در مجله ACS Sustainable Chemistry & Engineering منتشر شد، رعایت این معیار می تواند مزایای زیست محیطی و اجتماعی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.
“در حالی که آلودگی پلاستیک اکوسیستم ها و سلامت انسان ها را تهدید می کند، استفاده از محصولات پلاستیکی همچنان در حال افزایش است. محدود کردن مضرات آن مستلزم استراتژی های طراحی برای محصولات پلاستیکی است که از تهدیداتی که پلاستیک ها برای محیط زیست ایجاد می کنند. بنابراین، ما یک معیار پایداری برای محیط زیست ایجاد کردیم. بر اساس این مطالعه، طراحی محصولات پلاستیکی با ماندگاری محیطی کم و عملکرد بی‌خطر.
طراحی پلاستیک های یکبار مصرف با استفاده از این رویکرد می تواند تاثیر قابل توجهی داشته باشد. تحلیل‌های انجام شده در این مطالعه می‌گویند تغییر به مواد جایگزین برای درب فنجان‌های قهوه یکبار مصرف، مانند دی استات سلولز و پلی هیدروکسی آلکانوات‌ها، می‌تواند صدها میلیون دلار هزینه‌های زیست‌محیطی را برای جامعه کاهش دهد.
به طور کلی، محصولات به گونه‌ای طراحی می‌شوند که عمدتاً با ایجاد تعادل بین نگرانی‌های زیست‌محیطی مختلف، مانند انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش منابع، سازگار با محیط‌زیست باشند، زیرا چارچوب‌ها و مجموعه‌های داده‌ای برای تخمین این نوع تأثیرات وجود دارد. انتخاب یک نوع پلاستیک بر دیگری اغلب برای دستیابی به این هدف استفاده می شود. با این حال، تا به امروز، هیچ چارچوب انتخاب مواد، پایداری محیطی، یا زمانی که یک مورد پلاستیکی در محیط زیست به عنوان آلودگی باقی می‌ماند، به عنوان یک نگرانی کلیدی زیست‌محیطی در نظر نگرفته است.
برایان جیمز، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «آنچه مهم است تعیین کنیم این است که چگونه می‌توانیم مواد، محصولات و فرآیندهای کاربردی، پایدار و خوش‌خیم را طراحی کنیم که همه اصول مهندسی مواد سبز را در دنیای آینده‌ای که قرار است در آن زندگی کنیم، در بر می‌گیرد. ، یک دانشمند و مهندس مواد که محقق فوق دکتری در دپارتمان شیمی و ژئوشیمی دریایی WHOI است. “مجموعه بعدی استراتژی ها و ابزارهایی که مهندسان، طراحان محصول و حتی مصرف کننده معمولی می توانند از آنها استفاده کنند تا بهترین انتخاب را برای محیط زیست داشته باشند، در حالی که مجبور به فداکاری در عملکرد محصول نیستند، چیست؟”
برای توسعه معیار پایداری، محققان “نرخ تخریب محیطی پلاستیک را در استراتژی‌های انتخاب مواد تثبیت کردند و شاخص‌های مواد را برای ماندگاری محیطی استخراج کردند. تجزیه و تحلیل ما مواد و خواص آنها را شناسایی می‌کند که مستحق توسعه، پذیرش و سرمایه‌گذاری برای ایجاد عملکردی و کمتر هستند. محصولات پلاستیکی تاثیرگذار بر محیط زیست،” این مطالعه اشاره می کند.
ایجاد و اجرای یک معیار پایداری برای پایداری به دلیل فقدان داده‌های کافی برای طیف وسیعی از پلاستیک‌های مورد استفاده در کالاهای مصرفی چالش برانگیز بوده است. اخیراً دانشمندان داده های کافی در مورد نرخ تخریب محیطی واقعی انواع مختلف پلاستیک داشته اند تا بتوانند انواع مختلف خواص پلاستیک را در نظر بگیرند و آنها را در طراحی پیاده کنند.
با این داده‌ها، محققان اکنون نشان می‌دهند که در حالی که تغییر یک ماده پلاستیکی به ماده دیگر می‌تواند هزینه محصول و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد، این سوئیچ می‌تواند مزایای بسیار بیشتری را از نظر به حداقل رساندن طول عمر محیطی و ماندگاری ارائه دهد.
به عنوان مثال، اگر یک طراح محصول فقط هزینه و انتشار گازهای گلخانه ای را در نظر بگیرد، پلی لاکتیک اسید انتخاب خوبی خواهد بود. با این حال، این ماده در اقیانوس ها باقی می ماند. در مقایسه، دی استات سلولز و پلی هیدروکسی آلکانوات ها، در حالی که در حال حاضر فقط کمی گران تر از پلی لاکتیک اسید هستند، می توانند انتشار گازهای گلخانه ای کمتری داشته باشند و در اقیانوس ها باقی نمانند.
“نود و نه درصد از مقالاتی که در مورد آلودگی پلاستیکی منتشر شده اند به ما می گویند که چقدر بد است. این مقاله به روشی بسیار آینده نگرتر به این موضوع می پردازد، در مورد اینکه چگونه یک مشکل را به روش علمی معنادار حل می کنید. کریستوفر ردی، دانشمند ارشد در دپارتمان شیمی و ژئوشیمی دریایی WHOI، می‌گوید که این امر قابل دستیابی، دستیابی و از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است.
به عنوان مثال، محققان این معیار را برای طراحی مجدد یک کالای پلاستیکی یکبار مصرف روزمره، درب فنجان قهوه، اعمال کردند. در حال حاضر، سالانه میلیاردها درب فنجان قهوه یکبار مصرف استفاده می شود که حدود پنج درصد از کل زباله های پلا ستیکی جمع آوری شده توسط تلاش های پاکسازی سواحل در سراسر جهان را تشکیل می دهد. با سه درب مختلف فنجان قهوه که در حال حاضر استفاده می شود – از جمله درب های ساخته شده از اسید پلی لاکتیک، پلی پروپیلن و پلی استایرن – محققان ارزیابی کردند که کدام ماده درب در بازار بیشترین تأثیرات زیست محیطی را کاهش می دهد.
“کدامیک بهتر است: درپوشی که انتشار گازهای گلخانه ای کمی بیشتر دارد اما در محیط کمتر باقی می ماند یا درپوشی که انتشار گازهای گلخانه ای کمتری دارد اما برای مدت طولانی تری باقی می ماند؟ برای پاسخ به این، ما برای هر دو گزینه ارزش دلاری در نظر می گیریم. جیمز گفت: از نظر هزینه ساخت محصول و هزینه برای محیط زیست و خدمات اکوسیستم. صرفاً ساختن محصولاتی که به دلیل نبودن در آنجا ماندگاری کمتری دارند یا سریعتر از بین می روند، این هزینه را برای جامعه به شدت کاهش می دهد.
هنگامی که شما را مجبور به ساخت درب فنجان قهوه جدید می کنند که باید پایدار و سبز باشد، و باید بفهمید که کدام پلیمر برای محیط زیست بهتر است، در حال حاضر، سبز ممکن است میزان انرژی مصرف شده برای ساخت پلاستیک را در نظر بگیرد. یا اینکه چقدر گازهای گلخانه‌ای منتشر می‌شود. اما محاسبات فعلی برای یک طراح، ماندگاری درب را در نظر نمی‌گیرد. کاری که برایان با توسعه این معیار انجام داده است، پیشگامانه است.” نویسنده کالین وارد، دانشمند دانشیار در دپارتمان شیمی و ژئوشیمی دریایی WHOI.
“آنچه در مورد این مطالعه مهم است این است که به تغییر روایت از تعریف مشکل آلودگی پلاستیکی به دستیابی به راه حل هایی برای این مشکل کمک می کند. پلاستیک ها مواد بسیار مفیدی هستند — آنها به این زودی راه به جایی نمی برند. اما همه میزان آن را قبول دارند. وارد گفت: چارچوب ارائه شده در این مطالعه اولین گام مهم برای حل این مشکل با طراحی موادی است که به طور همزمان نیازهای مصرف کنندگان را برآورده می کند و در صورت نشت اتفاقی در محیط باقی نمی ماند.
جیمز خاطرنشان کرد که از طریق استراتژی‌های متفکرانه برای اتخاذ تصمیمات طراحی خوب، “دانشمندان، مهندسان و طراحان این فرصت را دارند که تاثیر قابل‌توجهی در بحران آلودگی پلا ستیکی داشته باشند. معیارها و روش‌های توسعه‌یافته در این مطالعه می‌توانند تصمیمات طراحی و اولویت‌های تحقیقاتی را برای رسیدن به هدف هدایت کنند. این هدف.”
این کار توسط برنامه تحصیلی پسادکتری در WHOI، با بودجه ارائه شده توسط بورسیه تحصیلی پسا دکتری وستون هاولند جونیور حمایت شد. پشتیبانی اضافی توسط صندوق چشم انداز اقیانوس WHOI 2030، بنیاد ملی علوم ایالات متحده، مؤسسه سیور، و ابتکار دریایی مارس (برنامه ای از مارس لیمیتد، برمودا) از طریق برنامه شتاب دهنده نوآوری میکروپلاستیک دریایی WHOI ارائه شد.
خوراکی های کلیدی:
• محققان یک معیار پایداری برای طراحی اکولوژیکی محصولات پلاستیکی که ماندگاری کمی در محیط دارند ایجاد کرده اند. طبق مطالعه جدیدی که توسط محققان موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole انجام شده است، رعایت این معیار می تواند مزایای زیست محیطی و اجتماعی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.
• با مقایسه شاخص‌های تأثیر زیست‌محیطی پلاستیک‌های موجود در بازار و جایگزین‌های پیشنهادی، محققان نشان می‌دهند که محاسبه ماندگاری زیست‌محیطی پلاستیک‌ها در طراحی می‌تواند به مزایای اجتماعی صدها میلیون دلار برای یک محصول مصرف‌کننده منفرد تبدیل شود. این تجزیه و تحلیل مواد و خواص آنها را که مستحق توسعه، پذیرش و سرمایه‌گذاری برای ایجاد محصولات پلاستیکی کاربردی و کمتر بر محیط‌زیست هستند، شناسایی می‌کند.
• به طور کلی، محصولات به گونه‌ای طراحی می‌شوند که در درجه اول با ایجاد تعادل بین نگرانی‌های زیست‌محیطی مختلف، مانند انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش منابع، سازگار با محیط‌زیست باشند، زیرا چارچوب‌ها و مجموعه‌های داده‌ای برای تخمین این نوع تأثیرات وجود دارد. تا به امروز، هیچ چارچوب انتخاب مواد، پایداری محیطی، یا زمانی که یک مورد پلاستیکی در محیط زیست به عنوان آلودگی باقی می‌ماند، به‌عنوان یک نگرانی کلیدی زیست‌محیطی در نظر نگرفته است.
• دانشمندان، مهندسان و طراحان فرصتی برای مداخله در مهار آلودگی پلاستیکی دارند. معیارها و روش های ارائه شده می تواند تصمیمات طراحی و اولویت های تحقیقاتی آنها را به سمت این ایده آل ها هدایت کند. این چارچوب با تحقیقات بیشتر در مورد اثرات زیست محیطی پلاستیک، به ویژه از طریق اندازه گیری قوی تخریب پلاستیک در شرایط محیطی واقعی، به بهبود خود ادامه خواهد داد. در نهایت، به حداقل رساندن ماندگاری محصولات پلاستیکی بدمدیریت شده به فرمولاسیون پلاستیکی نوآورانه و عوامل شکل محصول، همراه با تلاش هماهنگ در طول چرخه عمر پلاستیک برای کاهش نشت نیاز دارد.