آیا پلییورتان (PU) هنوز هم بهترین ماده برای استفاده در زنجیره سرد برای دستیابی به اهداف زیستمحیطی و غلبه بر چالشهای نظارتی است؟
همه میدانیم که اسفنج پلییورتان مادهای سفت و سبک است که ساختار خانک (سلول) بسته آن، آن را به یک عایق گرمایی عالی تبدیل میکند. اما این ویژگیها، پلییورتان را از نظر زیستپایداری به یک ماده متناقض تبدیل میکند. از سوی دیگر، سیاستهای بینالمللی و افکار عمومی به طور فزایندهای در مورد حذف استفاده از تمام مواد مشتق شده از سوختهای فسیلی یا جایگزینی آنها با جایگزینهای تجدیدپذیر به منظور به حداقل رساندن انتشار CO2 و کاهش سرعت گرمایش جهانی، سختگیر هستند. این روند میتواند منجر به حذف یا جایگزینی PU در کاربردهای متنوع آن شود. از سوی دیگر، سبزترین انرژی، انرژیای است که از آن استفاده نمیکنید، بنابراین میتواند به این صورت باشد که حفظ برخی از مواد فسیلی، حداقل در کوتاهمدت، سازگارتر با محیطزیست باشد تا حذف کامل آنها، به خصوص اگر چرخههای حیات این مواد فسیلی موجود از طریق استفاده مجدد و بازیافت بسته شود.
شرکتهایی که پلییورتان و محصولات پلییورتان را عرضه میکنند، باید هزینهها و مزایای تغییر نحوه استفاده و استفاده مجدد از پلییورتان را در مقابل توسعه جایگزینهای زیستپایه برای پلییورتان در چارچوب رویکردهای زیستپایداری گستردهتر خود، متعادل کنند. در عین حال، آنها همچنین باید اقدامات خود را در چارچوب پیامهای زیستپایداری منسجم و معتبر مبتنی بر ارزشهای تجاری و عمومی قرار دهند. چگونه میتوانیم به این عمل متعادل در زنجیره سرد – آن دسته از زنجیرههای تامین که کنترل دما حیاتی است و استفاده از PU در آنها به خوبی جا افتاده است – دست یابیم؟
ورود به زنجیره سرما
همهگیری کووید به دلیل کاهش فعالیتهای تجاری و تفریحی، کاهش جهانی انتشار گازهای گلخانهای را به همراه داشت، اما همچنین شاهد افزایش دو فعالیتی بود که زنجیره سرما در آنها اهمیت دارد: خرید برخط (online) و استفاده و توزیع واکسنهای mRNA که در یخچال نگهداری میشوند.
واکسن Pfizer-BioNTech نیاز به نگهداری در یخچال بین منفی ۹۰ تا منفی ۶۰ درجه سلسیوس دارد، در حالی که واکسن Moderna را میتوان در دمای منفی ۵۰ تا منفی ۲۰ درجه سلسیوس نگهداری کرد. پس از تولید، هر دو را میتوان در دمای بهنسبت معتدل مثبت ۲ تا مثبت 8 درجه سلسیوس، واکسن Moderna تا ۳۰ روز و واکسن Pfizer-BioNTech تا ۱۰ هفته، نگهداری کرد.
طبق گفته انجمن شیمی آمریکا، در همایش فنی پلییورتانها در نشنال هاربر، مریلند، پلییورتان برای زنجیره توزیع سرد واکسنهای کووید-۱۹ ضروری است. در زمانی که انزجار عمومی نسبت به پتروشیمیها رو به افزایش است، باید از نقش PU در مبارزه با کووید-۱۹ تجلیل کرد. وقتی در مورد کووید و واکنش به آن و زنجیره تامین صحبت میشود، باید مراقب بود که خودخواهانه به نظر نرسد.
یکی دیگر از تاثیرات این بیماری همهگیر، افزایش چشمگیر خرید برخط بود که بهطور عمده نتیجه تعطیلی فروشگاههای فیزیکی در دوران قرنطینه بود.
نیاز به توزیع سرد در انجام سفارشهای برخط به اندازه واکسن کووید مشهود نیست – به خصوص که مصرفکنندگان مصرف گوشت خود را کاهش میدهند – اما با ورود به رکود جهانی که احتمالا تصمیمگیری مصرفکننده را از زیستپایداری به سمت راحتی و آسایش سوق میدهد، میتوان شاهد معکوس شدن تغییر در الزامات ذخیرهسازی بود که از قبل به دلیل جایگزینی گوشت در رژیم غذایی توسط مصرفکنندگان انعطافپذیر با جایگزینهای گیاهی در حال انجام است.
شکل 1: پاسخ همهگیری: پلییورتان برای انتقال واکسن ضروری است.
شرکت Covestro: کاهش اندازه منافذ ریزاسفنج (microfoam)
شرکت Covestro قطعاتی برای اسفنجهای سخت پلییورتان تولید میکند که به گفتهی خودش به طور خاص برای زنجیره سرمایش مناسب هستند. مواد این شرکت در سطح جهانی برای عایقبندی انبارها، کامیونها، پیشخوانهای یخچالدار در سوپرمارکتها، یخچالها و فریزرهای شخصی استفاده میشوند. شرکت Covestro اخیرا به کاهش ۴۰ درصدی اندازه منفذهای ریزاسفنج دست یافته است که منجر به افزایش تا ۱۰ درصدی قابلیت عایقبندی اسفنج میشود.
شرکت Covestro در ماه سپتامبر 2022 اعلام کرد که با معرفی پلیاتر پلیالهای زیستپایدارتر مبتنی بر مواد اولیه زیستچرخشی، به آنچه که آن را «گامی مهم در مسیر بیطرفی اقلیمی» توصیف میکند، دست یافته است. به گفته این شرکت، Covestro اکنون علاوه بر ذخایر ایزوسیانات موجود خود، هر دو جز اسفنجهای پلییورتان را از «مواد اولیه جایگزین» تولید میکند.
اگرچه جزییات دقیق این جایگزین هنوز منتشر نشده است، به گفته این شرکت کاهش ردپای کربن ناشی از آن نسبت به مواد فسیلی قابل توجه است. نسبت موازنه بین کاهش استخراج و استفاده از سوختهای فسیلی در مقابل تغییرات در هزینههای ترابری مشخص نیست و این محاسبه، عملکرد اقتصادی این نوآوری را برای شرکت Covestro در بازارهای جهانی نامشخص تعیین خواهد کرد. شرکتهای دیگری که به دنبال این هستند، باید هزینهها و مزایای رقابت با یک ماده اولیه جایگزین بالقوه سبزتر را در مقایسه با نوآوری در جای دیگری از خطوط تولید خود بسنجند.
شرکت Rothbarth ادعا میکند که جایگزین پایهزیستی شرکت Covestro میتواند بلافاصله در خطوط تولید گنجانده شود، بدون اینکه کیفیت محصول در مقایسه با محصولات مبتنی بر سوخت فسیلی تغییری کند، که نشان میدهد مواد پایهزیستی از نظر ترکیب شیمیایی معادل پلیالهای مبتنی بر سوخت فسیلی موجود هستند. شرکت Rothbarth تاکید کرد که پلیاتر پلیالهای شرکت Covestro از مواد اولیه زیستچرخشی استفاده میکنند؛ هم این ماده و هم TDI تجدیدپذیر آنها از طریق رویکرد موازنه جرم با استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر مشتق شده از پسماندهای زیستی و بقایای گیاهی تولید میشوند. رویکرد موازنه جرم به این معنی است که سهم این مواد اولیه در محصول نهایی با محاسبه افزایش جرم در طول فرایند تولید تایید شده است. هر دو کارخانه تولیدی Maasvlakte هلند و Dormagen آلمان گواهینامه ISCC Plus را دریافت کردهاند.
شرکت Covestro، پلیاتر پلیالها را در کارخانه Dormagen با استفاده از پیشرو متوازن جرمی پروپیلناکسید از کارخانه مشترک با LyondellBasell در Maasvlakte تولید میکند. در آنجا، این دو شریک، پروپیلناکسید و تکپار استایرن را به عنوان بخشی از یک سرمایهگذاری مشترک تولید میکنند. هر دو کارخانه مطابق با استاندارد بینالمللی ISCC PLUS تایید شدهاند.
شرکت Rothbarth بین « TDI تجدیدپذیر» و « MDIخنثی از نظر اقلیمی» تمایز قایل میشود و طبقهبندی دوم بر اساس ارزیابی به اصطلاح خودشان از گهواره تا دروازه، بخشی از چرخهعمر محصول از استخراج مواد اولیه (گهواره) تا کارخانه Covestro (دروازه) است. روششناسی شرکت Covestro، که بار دیگر با تجزیه و تحلیل موازنه جرم تایید شده است، مبتنی بر استانداردهای ISO 14040 و ISO 14044 است و توسط TÜV Rheinland به طور انتقادی بررسی شده است. این محاسبه، میزان جذب کربن زیستزا را در نظر میگیرد و بر اساس دادههای اولیه از زنجیره تامین انجام شده است. هیچ اقدام جبرانی، مانند جبران جذب کربن یا کاهش کربن در جای دیگری از تولید، اعمال نشد. تمرکز بر یک بخش از چرخه عمر یک محصول ممکن است از نظر تحلیلی و اقتصادی منطقی باشد، اما ادعای صریح «بیطرفی اقلیمی» نشان میدهد که دیدگاهی جامع نسبت به محصول اتخاذ شده است. بنابراین، شرکت Covestro ممکن است در آینده انسجامی را در روند زیستپایداری خود ایجاد کند، به گونهای که برای همه هموندان (ذینفعان) منطقی باشد.
شرکت Covestro اکنون قادر خواهد بود پیشبسپارهای انتخابی را برای کاربردهای مختلف ارایه دهد، به این معنی که مشاغل میتوانند مخلوطهای سفارشی از مواد اولیه جایگزین مبتنی بر سوخت فسیلی در مقابل مواد اولیه جایگزین زیستچرخشی را در اسفنجهای پلییورتان خود خریداری کنند. شرکت Covestro این را یک راهحل قطرهای مینامد، چه گویا مواد اولیه مبتنی بر سوخت فسیلی و پایه زیستی میتوانند به راحتی جایگزین یکدیگر شوند. مفهوم ضمنی این است که در واقع اختلاف هزینهای بین پلیالهای نوآورانه و موجود وجود دارد و این شرکت رویکرد ایدئولوژیکی در تحمیل نسخه سبزتر به مشتریان خود ندارد: قطعه دیگری از جورچین پیامرسانی عمومی که با توسعه بحران آبوهوا، به سختی میتوان آن را به طور دقیق تنظیم کرد. تا جایی که به زنجیره سرما مربوط میشود، اسفنج سخت PU شرکت Covestro میتواند در فرانامههای (scenario) آینده، MDI موجود خود را که از نظر اقلیمی خنثی است، با پلیاتر پلیال زیستچرخشی تا حدی که خریداران مایل به تقاضا باشند، ترکیب کند.
شرکت Covestro این قابلیت جایگزینی را «راهحل قطرهای» مینامد، چه گویا مواد اولیه برپایه سوخت فسیلی و زیستی به راحتی میتوانند جایگزین یکدیگر شوند. جایگزینهای نوآورانه از طریق پسوند CQ در نام محصول ( “C” به معنای چرخشی بودن) از همتایان فسیلی خود متمایز میشوند. به گفته این شرکت با معرفی هر دو جز اصلی پلییورتانهای مبتنی بر مواد اولیه جایگزین، به نقطه عطف مهم دیگری در مسیر بیطرفی اقلیمی رسیده است. اکنون این شرکت میتواند به مشتریان در صنایع مختلف کمک کند تا به اهداف اقلیمی خود دست یابند و گذار به اقتصاد چرخشی را هدایت کنند. در عین حال، این شرکت در حال کاهش ردپای CO2 در زنجیرههای ارزش مختلف است.
شرکت Dow: ردیابی کربن از طریق بلاکچین
به گفته بخش بهرهوری انرژی در شرکت Dow Polyurethanes، برخی از صاحبان نامهای تجاری اهداف بلندپروازانهای برای کاهش کربن تعیین میکنند و سرنوشت پایان عمر محصولاتی را که میفروشند، زیر سوال میبرند. شرکت Dow معتقد است که این صاحبان نام تجاری، پلییورتانها را به عنوان موادی میبینند که میتواند به آنها در دستیابی به آن اهداف کمک کند. این مرکز بر کل چرخه عمر به عنوان واحد ارزیابی پایداری تاکید میکند، و تاکید میکند که از طریق نوآوری و همکاری، پلییورتانها میتوانند مادهای انتخابی برای کاربردهای زنجیره سرد باشند.
شرکت Dow، به عنوان یک تامینکننده مواد اولیه، میتواند فرایندهای نوآورانهای را ارایه دهد که امکان تولید محصولاتی با ردپای کربن کمتر و/یا محتوای زیستی یا بازیافتی را فراهم میکند. این شرکت متعهد به پرداختن به چالشهای زیستپایداری در هر مرحله از چرخه عمر محصول، از جمله پایان عمر آن، است. و قبلا در مقیاس صنعتی نشان داده است که پلییورتانهای پایان عمر در صورت وجود زیستبوم مناسب، قابل بازیافت هستند.
این شرکت معتقد است که پیشرفت معنادار به سوی آیندهای کمکربن و چرخشی تنها با همکاری در سراسر زنجیره ارزش، با اهداف روشن، ارتباط ساده با مصرفکنندگان و اجرای مقررات حاصل میشود.
شرکت Dow همچنین عایقهای سبک و کارآمد حرارتی، یعنی Voratec و Voracor، ارایه میدهد که باعث بهبود بهرهوری انرژی محصولات نهایی شده و آنها را با ردههای انرژی فعلی و آینده مطابقت میدهد. این راهکارها مزیت افزوده عدم تخریب لایه ازون (ODP) و پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) پایین، چگالی اسفنج مصرفی کم و در نتیجه افزایش بهرهوری را دارند.
رقمی شدن (digitalization) حوزه دیگری است که نقش یاریگری در پیشبرد چالشهای زیستپایداری ایفا میکند – برای مثال، با استفاده از دادهها و ابزارهای رقمی برای ردیابی ردپای کربن و مصرف انرژی در طول چرخه عمر محصول، یا ایجاد زنجیرههای تامین چرخشی از طریق شفافیت و قابلیت ردیابی بهتر محصول. شرکت Dow اخیرا یک طرح آزمایشی بلاکچین (blockchain) را راهاندازی کرده است تا در عین حفظ محرمانگی در برنامه بازیافت تشک خود، شفافیت را نیز افزایش دهد. شرکت Dow با استفاده از بلاکچین میتواند اطمینان حاصل کند که محتویات این محصول در هر مرحله از چرخه عمر آن به طور ایمن قابل شناسایی است و به هر یک از شرکای زنجیره ارزش اطلاعات لازم را برای تصمیمگیری در مورد مناسبترین اقدام برای تشکهایی که در غیر این صورت به خاکچال ختم میشدند، میدهد.
این شرکت مطمئن است که پلییورتانها همچنان نقش حیاتی خود را در صنعت زنجیره سرد ایفا خواهند کرد و فرصتی را برای کاهش ردپای کربن محصول فراهم میکنند و در عین حال به بهبود بهرهوری انرژی محصولات نهایی کمک میکنند. این شرکت همچنان با زنجیره ارزش همکاری نزدیکی دارد تا راهحلهای پلییورتان را که از نتایج زیستپایداری بهتر در جبهههای مختلف پشتیبانی میکنند، نوآوری کند.
مواد یا رویهها: شرکتهای پلییورتان ابتدا باید کجا نوآوری کنند؟
انگیزه برای زیستپایداری از بین نمیرود و قوانین بینالمللی فقط در یک جهت حرکت خواهند کرد: به سمت الزامات سختگیرانهتر از نظر به حداقل رساندن مصرف و ضایعات سوختهای فسیلی، به حداکثر رساندن بهرهوری انرژی و استفاده چرخشی از مواد. شرکتهای تولیدکننده پلییورتان باید در سطح تولید مواد اولیه و/یا در سطح آمادی و زنجیره تامین نوآوری کنند. زنجیره سرد همچنان یک مکان مهم برای مداخله در نوآوری زیستپایداری است و تامینکنندگان پلییورتان باید انتخاب کنند که چقدر در مداخله خود در این مکان فعال باشند، چه از نظر ارایه مواد و خدمات و چه از نظر نحوه ابلاغ رویکرد زیستپایداری خود. کسبوکارها، مانند مصرفکنندگان، کاهش سطح ابهام و سبزشویی (greenwashing) ناشی از داستانهای زیستپایداری پلییورتان را تحمل خواهند کرد.
منبع:
John Weston, “PU keeps its cool,” Urethanes Technology International, October/November 2022, Page 22-25.
برگردان: مهندس رویا پورشوشتر
Roya.p7@gmail.com