طبقه بندی فرایندهای بازیافت از دیدگاه اقتصاد چرخه‌ای

امروزه 5 فرایند اصلی بازیافت برای پلاستیک‌ها در انتهای عمر خود تعریف شده است.

علاوه براین 5 راه، سه مسیر دیگر برای حذف پسماندهای پلاستیکی ممکن است که این سه مسیر عبارتند از سوزاندن (همراه یا بدون بازیابی انرژی)، انتقال پسماند به مکان‌های مخصوص زباله‌های پلاستیکی و تبدیل  پلاستیک به سوخت (PTF).

فرایند‌های بازیافت در دو زیرشاخه بازیافت مکانیکی و بازیافت پیشرفته طبقه بندی می‌شوند. زیرگروه‌های اصلی بازیافت پیشرفته عبارتند از بازیافت انحلالی (روش فیزیکی) و بازیافت شیمیایی که این مورد خود طی سه مسیر احتمالی انجام می‌شود. اولین مسیر ممکن در بازیافت شیمیایی پلیمرزدایی (depolymerization) است که در آن زنجیر پلیمری به اجزای سازنده خود تجزیه می‌شود. پرولیز (که تحت عنوان بازیافت مواد اولیه نیز شناخته می‌شود) و تبدیل به گاز نیز به عنوان راه دوم و سوم شناخته می‌شوند.

بنا بر نوع محصولی که در انتهای فرایند بازیافت به دست می‌آید، فرایندهای بازیافت در حلقه‌های (loop) مختلفی طبقه بندی می‌شوند: حلقه پلیمر، حلقه مونومر و حلقه مولکولی. دو فرایند بازیافت انحلالی و مکانیکی جزو فرایندهای حلقه پلیمری به شمار می‌روند. به این معنا که در انتهای این فرایندها، محصول به دست آمده پلیمری است که خالص شده‌ی پلیمر خوراک در ابتدای فرایند است. در مقابل، در فرایند بازیافت به روش پلیمرزدایی، پلیمر به مونومرهای سازنده خود تجزیه می‌شود و لذا این فرایند، در طبقه حلقه مونومری جای می‌گیرد. در مراحل بعدی نیز این مونومرها برای تولید مجدد پلیمر به کار گرفته می‌شوند. برای مثال PET از جمله پلیمرهایی است که در حین فرایند بازیافت به مونومرهای بیس(2-هیدروکسی اتیل) ترفتالات (BHET) تبدیل می‌شود که این مونومرها پس از خالص سازی می‌توانند مجدد پلیمریزه شوند و PET را مجددا با کیفیتی نزدیک به کیفیت اولیه به وجود آورند.

در نهایت، پیرولیز و تبدیل به گاز دو فرایند بازیافت هستند که در گروه حلقه مولکولی قرار می‌گیرند چرا که پسماند خوراک دهی شده در این فرایند به مولکول‌های کوچکتر و گروه‌های مولکولی همچون نفتا تبدیل می‌شوند. سپس این مولکول‌های کوچکتر به واحدهای عملیاتی دیگر خوراک دهی می‌‌شوند و توسط آن‌ها پلاستیک اولیه یا پلاستیک دیگری تشکیل می‌شوند. برای مثال نفتا کوچک مولکولی است که از پیرولیز پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استایرن حاصل می‌شود. این کوچک مولکول در ادامه به کراکر بخار (steam cracker) خوراک دهی می‌شود و مونومرهای اتیلن و پلی پروپیلن تشکیل می‌شوند. سپس این مونومرها به عنوان خوراک وارد واحدهای پلیمریزاسیون شده و پلی پروپیلن و پلی اتیلن مجدد با تکنولوژی پلاستیک به پلاستیک (PTP) تولید می‌شوند.

فرایند تبدیل به گاز نیز روند مشابهی دارد؛ به این صورت که پلاستیک تبدیل به گازهایی همچون هیدروژن، کربن مونوکسید و... می‌شود. این گازها در مراحل بعدی می‌توانند متانول تولید کرده و طی فرایند تبدیل متانول به الفین (MTO) الفین را نیز به وجود آورند. در نهایت الفین تولید شده طی فرایندهای پلیمریزاسیون به پلی الفین مد نظر تبدیل می‌گردد.

در مطالعه فرایندهای مختلف بازیافت، شناخت چالش‌ها و محدودیت هر نوع فرایند حائز اهمیت است. در حال حاضر PET شفاف، HDPE و PP مهمترین محصولاتی هستند که در اغلب کشورهای جهان به شکل مکانیکی بازیافت می‌شوند. تکنولوژی بازیافت انحلالی تا به اکنون روی پلاستیک‌هایی همچون PET، PP، PE، PS و PVC انجام شده است. اما تمرکز فرایند پلیمرزدایی بیشتر روی PET (به ویژه PET رنگ شده و یا کدر) بوده و قابلیت تولید PET شفاف در انتهای فرایند را به ما می‌دهد. در کل باید گفت فرایند پلیمرزدایی بر سایر پلیمرهای قابل هیدرولیز همچون پلی آمیدها نیز قابل انجام است. فرایند بازیافت از طریق پیرولیز می‌تواند روی PE، PP و PS (پلی استایرن) انجام و در کل پلاستیک‌های هیدروکربنی انجام شود. در نهایت فرایند تبدیل به گاز می‌تواند روی هر نوع پلاستیکی، از قبیل پلاستیک هیدروکربنی همچون پلی اتیلن و پلاستیک‌های حاوی هترواتم‌هایی مثل نیتروژن و اکسیژن همچون PET و نایلون انجام شود.

در نتیجه باید در انتخاب فرایند بازیافت، مواردی همچون نوع پلاستیک مد نظر، هزینه‌های بازیافت و سهولت فرایند را در نظر داشت و با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف بهینه‌ترین انتخاب را انجام داد. در چنین صورتی اقتصاد چرخه‌ای در عین کمک به کاهش هزینه‌های تولید، به حذف و کاهش پسماند و آلودگی ناشی از زباله‌های پلاستیکی کمک به سزایی خواهد کرد.