لوله های پی وی سی: اساس زیرساخت های پایدار

پلی وینیل کلراید (PVC) یکی از محبوب ترین پلیمرها در جهان است که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. در ساختمان و ساخت و ساز، سامانه های لوله کشی PVC طیف گسترده ای از مزیت ها را ارائه می دهند، از جمله سفتی حلقه ای بسیار بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی و  مواد شیمیایی، و عمر مفید حداقل 100 سال.

از تامین آب گرفته تا حفاظت از کابل و انتقال فاضلاب و هیدروژن، لوله های PVC به شبکه های زیرساختی در سراسر جهان تبدیل شده اند.

Ove Soderberg، مدیر توسعه فرآیند در Pipelife سوئد توضیح می دهد: "PVC دارای مدول الاستیسیته بسیار بالایی است که امکان دستیابی به سفتی حلقه ای بالا و قابلیت اطمینان سامانه های لوله کشی ثقلی را فراهم می کند." و وقتی صحبت از لوله‌های  تحت فشار PVC مورد استفاده در تامین آب می‌شود، این ماده رشد باکتریایی کمتری نسبت به جایگزین‌های داکتایل دارد. همچنین دارای پایداری بالا و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون است.

آیا PVC یک انتخاب دوستدار محیط زیست است؟

لوله های پی وی سی در مقایسه با جایگزین های پلاستیکی و غیر پلاستیکی، ارزیابی چرخه عمر مطلوبی دارند. ارزیابی چرخه حیات یک تحلیل سیستمی از بار محیطی محصولات در تمام مراحل، از استخراج منابع گرفته تا تولید، استفاده و دفع است.

سودربرگ می گوید: «وقتی در مورد محتوای PVC صحبت می کنیم، تنها 43 درصد کربن است. 57 درصد دیگر نمک معمولی است، این بدان معناست که برای تولید به مواد فسیلی کمتری نیاز دارند.»

علاوه بر این، وزن نسبتاً کم محصول، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و سرویس دهی طولانی را در پی دارد،  بنابراین مزایای زیست محیطی نسبت به سایر مواد لوله کشی واضح است. اما هنوز راه بسیاری تا دایره ای بودن کامل و کاهش ردپای کربن دارد.

Zoran Davidovski، رئیس بخش تحقیق و توسعه و پایداری در Pipelife، تأکید می کند که صنعت PVC در حال حرکت و تمرکز بر پایداری است. او می‌گوید: «از یک سو، افزایش استفاده از پی وی سی بازیافتی و زیستی و از سوی دیگر، بهینه‌سازی طراحی، حمل و نقل و تولید محصول برای رسیدن به این هدف کمک می کند. در حالی که فناوری‌های فعلی هنوز برای رسیدن به  انتشار کربن صفر خالص کافی نیستند، اما ما به‌عنوان تولیدکنندگان کارهای زیادی می‌توانیم انجام دهیم و انجام داده‌ایم.»

تولید پایدار و طراحی محصول

هنگامی که صحبت از تأثیرات زیست محیطی به میان می آید، تفاوت ها حتی در میان محصولات پی وی سی معمولی می تواند بسیار متفاوت باشد. سودربرگ می‌گوید ردپای کربن به چندین عامل کلیدی بستگی دارد که منشأ مواد خام یکی از آنهاست.

به عنوان مثال، در Pipelife سوئد، 90 درصد مواد خام PVC ما از اسکاندیناوی می آید و با استفاده از انرژی های تجدید پذیر تولید می شود.

اثرات سنت و تعصب در بخش ساخت و ساز مانع دیگری است که تولید کنندگان لوله های پلاستیکی باید بر آن غلبه کنند. سوابق نشان می دهد، محصولات سنگین‌تر بادوام‌تر و قابل اعتمادتر در نظر گرفته می‌شدند. با این حال، به لطف تکامل فناوری‌های طراحی و ساخت، ایجاد محصولات سبک‌تر که به طور کامل تمام استانداردهای صنعت را برآورده می‌کنند، امکان‌پذیر است.

"کاهش کلی مواد خام مصرفی چیزی است که من انتظار دارم در سراسر این صنعت اتفاق بیفتد. سایت های تولیدی ما در حال حاضر 100٪ با انرژی های تجدید پذیر تامین می شوند و انتشار گازهای گلخانه ای مربوط به حمل و نقل باید در آینده حذف شود. استفاده از مواد خام کمتر در صورت امکان، چیزی است که تولید کنندگان می توانند آن را در نظر داشته باشند"

  به عنوان مثال، با بهینه سازی طراحی محصولات خود با استفاده از افزودنی های غیر کربنی مانند گچ."

ردپای کربن محصولات PVC به عوامل مختلفی از جمله منشاء مواد اولیه و منابع انرژی مورد استفاده در تولید بستگی دارد.

بستن حلقه: بازیافت پی وی سی

بازیافت مکانیکی ضایعات PVC در حال حاضر روند سبز پیشرو در صنعت است. با وجود تعصب بالا مبنی بر اینکه قابلیت بازیافت PVC ضعیف است، این ماده کاملاً قابل بازیافت است و کمترین تأثیر را بر عملکرد آن دارد. هر کیلوگرم PVC بازیافتی تقریباً از انتشار  2 کیلوگرم CO2 جلوگیری می کند و بیش از 770000 تن ضایعات PVC در سال 2019 بازیافت شد.

انجمن لوله‌و اتصالات پلاستیکی اروپا (TEPPFA) هدف بازیافت حداقل 900000 تن PVC در سال را تا سال 2025 را تعیین کرده است.

با این حال، مسئولیت زیست محیطی و حفاظت از سلامت عمومی باید در نظر گرفته شود. سوابق نشان می دهد، استابلایزرهای حرارتی مبتنی بر سرب توسط صنعت PVC استفاده می شد. امروزه، اینها به طور کامل در سراسر اروپا حذف شده اند و سامانه های لوله کشی PVC مدرن با بالاترین استانداردهای ایمنی مطابقت دارند. با این حال، جریان های ضایعات پی وی سی همچنان می تواند حاوی مقادیر کمی سرب باشد.

سودربرگ می‌گوید: در دهه 90، تولیدکنندگان عمده لوله‌های پی وی سی سوئد، از جمله Pipelife، گرد هم آمدند تا جایگزین سازگارتر با محیط زیست برای استابلایزر‌های سرب پیدا کنند.

Pipelife سوئد یکی از پیشگامانی بود که در سال 2001 شروع به تولید انبوه لوله های PVC با استفاده از استابلایزر های آلی و کلسیم روی کرد.

این فناوری به سرعت در نروژ و فنلاند مورد استفاده قرار گرفت و طی چند سال، Pipelife به اولین تولید کننده لوله پلاستیکی بزرگ اروپا تبدیل شد که استابلایزر های سرب را در محصولات حذف کرده بود.

قانون REACH اتحادیه اروپا – (مقررات مربوط به ثبت، ارزیابی، مجوز و محدودیت مواد شیمیایی (الزامات  بازیافت PVC را به صورتی واحد برای همه ذینفعان تعیین می کند. به عنوان بخشی از مقررات، مواد PVC بازیافتی باید دارای حداکثر محتوای سرب 1.5 درصد وزنی باشد و فقط در لایه میانی لوله‌های PVC چند لایه، که از هر دو طرف توسط PVC خالص محصور شده‌اند، استفاده می‌شود. این الزام در نوامبر 2024 اجرایی خواهد شد.

داویدوفسکی تاکید می کند که تولیدکنندگان لوله های پلاستیکی اروپایی از  قانون REACH استقبال کرده اند زیرا این مقررات زمینه برابری را ایجاد می کند.برای لوله‌های بدون فشار PVC، هدف ما افزایش مقدار مواد بازیافتی در لایه میانی تا 60 تا 70 درصد است و در عین حال تضمین ویژگی‌های فنی مطابق با بالاترین استانداردهای ساخت و ساز است.

مطالعه موردی هلند

هلند یکی از کشورهایی است که درآن لوله های بدون فشار حاوی لایه میانی پی وی سی بازیافتی در حال حاضر به یک انتخاب تبدیل شده اند. پی وی سی پرمصرف ترین ماده لوله در کشور است و حمایت عمومی قوی از کاهش ضایعات، فناوری های بازیافت و تقاضا برای محصولات دایره ای را تسریع کرده است.

در واقع، مقررات سراسری که برای تمام سیستم های فاضلاب PVC شهری وجود دارد این است که حداقل 40٪ مواد بازیافتی را در خود جای دهند. تا زمانی که لوله دارای خواص مکانیکی مورد نیاز مانند درجه سختی اسمی (SN) حداقل 8 باشد، درصد بیشتری از محتوای بازیافتی مجاز است.

هوگو لامپر، مدیر ساختمان و زیرساخت در پایپلایف هلند، می گوید: لوله های سه لایه با لایه میانی فوم ساخته شده از بازیافت پی وی سی به دهه 80 باز می گردد و این اختراع توسط Pipelife به همراه دو تولیدکننده هلندی دیگر ساخته شد و تنها 10 درصد از پی وی سی بازیافتی  استفاده می شد. اما در طول سال ها، ما کشف کردیم که چگونه می توان مقدار مواد بازیافتی را در لایه میانی افزایش داد و ضایعات بیشتری را جذب کرد.

سیستم لوله سه لایه Renofort تولید شده در کارخانه Pipelife هلند در Enkhuizen این روند را نشان می دهد. لوله های بادوام حاوی 50 درصد پی وی سی بازیافتی هستند و به گزینه ای مطلوب برای سیستم های فاضلاب و زهکشی در سراسر کشور تبدیل شده اند.

لامپر می افزاید: "ما Renofort را توسعه دادیم زیرا بسیاری از مشتریان درخواست لوله SN8  با محتوای مواد بازیافتی بالاتر از حد معمول داشتند."

سیستم لوله فاضلاب سه لایه Renofort حاوی 50٪ پی وی سی بازیافت شده است و به طور گسترده در سراسر هلند استفاده می شود.

بازیافت شیمیایی پی وی سی

بازیافت شیمیایی یک رویکرد نوآورانه برای پردازش ضایعات پلاستیکی است که در حال حاضر به دلیل محتوای بالای مواد افزودنی، آلودگی یا مواد مخلوط برای بازیافت مکانیکی مناسب نیستند. تفاوت دیگر با بازیافت مکانیکی این است که پلیمرهای بازیافت شده شیمیایی کیفیتی مشابه با جایگزین های اصلی خود دارند.

در سراسر اروپا، چندین فناوری بازیافت شیمیایی در حال حاضر در حال آزمایش و تحقیق هستند.

دیویدوسکی می‌گوید: «بازیافت شیمیایی انرژی بر است، اما در آینده ممکن است برای پردازش جریان‌های خاصی از ضایعات غیرقابل بازیافت استفاده شود». "علاوه بر این، بازیافت شیمیایی PVC به دلیل  اینکه محتوای کلر بیشتری دارند، پیچیده‌تر است. در حال حاضر، ما شاهد پیشرفت سریع‌تری در صنعت پلی‌الفین هستیم؛ بازیافت شیمیایی PVC همچنان یک سوال باز است."

با این وجود، پیشرفت هایی حاصل شده است و فرآیندهای بازیافت شیمیایی مانند تجزیه در اثر حرارت یا هیدرولیز که همچنین مستلزم بازیابی کلر هستند، اکنون در حال توسعه هستند. در آینده، چنین فناوری‌هایی ممکن است جایگزینی برای ضایعات غیرقابل بازیافت مکانیکی که سوزانده یا در محل‌های دفن زباله انبارش می‌شوند، باشند.

مواد پی وی سی زیستی دارای خواص و کاربردی مشابه PVC معمولی هستند و می توانند در فرآیندهای تولیدی موجود استفاده شوند.

پی وی سی با ویژگی زیستی: وقتی پلاستیک ها بدون استفاده از منابع فسیلی تولید می شوند

یکی دیگر از گزینه‌های کاهش ردپای کربن محصولات PVC، تامین این مواد از مشتقات گیاهی تجدیدپذیر است. نمونه هایی از منابع زیست توده غیرغذایی که در تولید پی وی سی به عنوان جایگزین نفت استفاده می شوند، نیشکر، خمیر چوب یا روغن پخت و پز مصرف شده هستند.

مواد پی وی سی زیستی، از همان خواص و کاربرد PVC معمولی برخوردار است و می تواند در فرآیندهای تولید موجود بر اساس مفهوم تعادل جرم ادغام شود Pipelife.  در حال حاضر تا 100٪ لوله های PVC را با ویژگی های زیستی برای مشتریان در کشورهای شمال اروپا و هلند ارائه می دهد، و برای گسترش این پیشنهاد به بازارهای دیگر، در آینده نزدیک برنامه ریزی شده است.

داویدوفسکی توضیح می دهد که استفاده از مواد خام تجدیدپذیر در حال حاضر تنها فناوری موجود است که می تواند برای اعمال فشار استفاده شود و منجر به تولید PVC خنثی یا حتی کربن منفی می شود.

او می افزاید: "PVC زیستی در مقایسه با مواد معمولی گران تر است. با این حال، ما مشتریانی داریم که ارزش این مواد را قدردانی می کنند و ما محصول را عرضه می کنیم."

آیا می‌توانیم لوله‌های PVC بدون فسیل بیشتری داشته باشیم؟

در حالی که قیمت PVC زیستی ممکن است با افزایش تقاضا و در دسترس بودن کاهش یابد، محدودیت هایی برای تولید مواد خام مشتق شده زیستی بدون رقابت با زنجیره غذایی وجود دارد. بنابراین، بعید است که چنین محصولاتی به تنها راه حل برای نیازهای صنعت PVC تبدیل شوند.

600 متر لوله فاضلاب از PVC زیستی در ساخت یک پیش دبستانی در گوتنبرگ سوئد استفاده شد. در مجموع، بیش از 80 درصد از کل لوله‌های مورد استفاده در این پروژه فاقد منابع فسیلی بودند که به کاهش 49.5 درصدی CO2 کمک کرد.

آینده PVC : چالش ها و تعهدات

صنعت PVC در راستای پایداری و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سراسر زنجیره تولید گام برداشته است، اما چالش ها همچنان باقی است. داویدوسکی اذعان می کند که استفاده از درس های آموخته شده و اطمینان از پذیرش سریع فناوری های نوظهور برای تبدیل صنعت پی وی سی اروپا به یک اقتصاد دایره ای کم کربن بسیار مهم است.

"پیشرفت قابل توجهی هم در زمینه کاهش انتشار و هم افزایش بازیافت پذیری به دست آمده است، اما هنوز موانعی از نظر سیاسی، اقتصادی و فناوری وجود دارد که باید برطرف شوند.  غلبه بر این چالش ها مستلزم همکاری نزدیک و مسئولیت مشترک بین تولید کنندگان، مشتریان و نهادهای قانونگذار است. "