30 شماره آخر

  • شماره 4118 -
  • ۱۴۰۰ پنج شنبه ۲۲ مهر
روزنامه در یک نگاه
امکانات
روزنامه در یک نگاه ورق بزنید دریافت همه صفحات
تبلیغات
روزنامه شرق نارون

جایگزینی روش‌های قدیمی با الگوهای سبز

شایان صولتی

وقتی صحبت از آلودگی‌های زیست‌محیطی می‌شود، همه ما ناخودآگاه به مسائل آشناتری از قبیل آلودگی‌های ناشی از حمل‌ونقل، آلودگی‌هایی که برای تولید برق وارد محیط زیست‌مان می‌کنیم و مسائلی از این دست که کم‌وبیش به گوش‌مان خورده فکر می‌کنیم؛ اما شاید یکی از موضوعاتی که کمتر به آن پرداخته شده باشد (البته در کنار سهم آلودگی‌های ناشی از دامپروری صنعتی)، آلودگی‌ای است که از تولید محصولات ایجاد می‌شود. در این یادداشت کوتاه سعی خواهم کرد به‌طور مختصر به این موضوع بپردازم. ما محصولاتی تولید می‌کنیم که به ‌اندازه برق برای زندگی امروزی ضروری هستند و حقیقتی که با آن روبه‌رو هستیم، این است که قرار نیست دست از تولید و مصرف‌شان برداریم و حتی شاید برعکس، با افزایش جمعیت و ثروت مردم دنیا، مصرف‌شان افزایش یابد. تولید محصولات گوناگون مقادیر زیادی گازهای گلخانه‌ای منتشر می‌کند. در واقع، فرایند تولید محصولات، مسئول تولید حدود یک‌سوم تمام آلودگی‌ها در سطح جهانی است. سه ماده‌ای که در تولید محصولات و ساخت‌و‌ساز از آن بیشتر استفاده می‌شود، عبارت‌اند از: فولاد، بتن و پلاستیک که هر‌کدام از این سه ماده مزیت‌ و معایب خاص خودشان را دارند. استفاده از فولاد برای ما اهمیت ویژه‌ای دارد؛ چراکه هم از مقاومت بالایی برخوردار است و هم در دمای بالا شکل‌پذیری خوبی دارد. برای تولید فولاد به آهن و کربن خالص نیاز داریم؛ آهن به‌ خودی خود مقاومت بالایی ندارد، اما کافی‌ است مقدار مناسبی از کربن (بسته به نوع فولادی که نیاز دارید، کمتر از ۱ درصد) را به آن بیفزاییم تا اتم‌های کربن بین اتم‌های آهن جای بگیرند و مهم‌ترین ویژگی فولاد را رقم بزنند. یافتن کربن و آهن کار دشواری نیست، می‌توانید کربن را از زغال‌سنگ تهیه کنید و آهن هم یکی از عناصر فراوان در پوسته زمین است. اما آهن خالص به‌ندرت یافت می‌شود؛ وقتی برای استخراج این فلز حفاری انجام می‌دهید، در غالب موارد به‌صورت ترکیبی با اکسیژن و عناصر دیگر یافت می‌شود؛ ترکیبی موسوم به سنگ آهن. برای تولید فولاد، ابتدا باید آهن را از اکسیژن جدا کرده و بعد، به آن کربن اضافه کنید. می‌توانید با ذوب‌کردن سنگ آهن در دمای بالا (۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد) در حضور اکسیژن و نوع خاصی از زغال‌سنگ موسوم به کُک، هر دو این کارها را در آن واحد انجام دهید. در این دما، سنگ آهن و کُک، به‌ ترتیب اکسیژن و کربن آزاد می‌کنند. مقداری از کربن با آهن پیوند تشکیل داده و فولاد به‌ دست می‌آید. باقی‌مانده کربن هم با اکسیژن ترکیب شده و محصول جانبی‌ای را تشکیل می‌دهد که مطلوب ما نیست؛ یعنی دی‌اکسید‌کربن. در واقع مقدار دی‌اکسید‌کربن تولیدی در این فرایند زیاد است. تولید هر تُن فولاد، چیزی در حدود 1.8 تن دی‌اکسید‌کربن آزاد می‌کند. اما دلیل اینکه تولید فولاد را به این روش انجام می‌دهیم، چیست؟ این روش کم‌هزینه است و تا زمانی‌ که نگرانی‌ای بابت تغییرات اقلیمی نداشته باشیم، انگیزه‌ای هم برای ایجاد تغییر در روش تولید وجود نخواهد داشت. تا زمانی که قوانین به‌گونه‌ای باشند که اهرم فشاری به وجود نیاورد، متولیان تولید نیز تمایلی به تغییر در روش کم‌هزینه خود نشان نخواهند داد (البته برای ایجاد تغییر علاوه‌ بر اینکه نیاز به قوانین محدودکننده وجود دارد، باید تسهیلاتی هم در نظر گرفت که ایجاد انگیزه کند). اگر همین روند برای تولید فولاد ادامه پیدا کند، تا سال ۲۰۵۰ میزان تولید فولاد در سرتاسر دنیا حدودا به 2.8 میلیارد تن در سال خواهد رسید. این مقدار به پنج میلیارد تن دی‌اکسید‌کربنی که تا نیمه قرن حاضر تولید شده است، اضافه می‌شود؛ مگر آنکه روشی سازگار با وضعیت اقلیمی برای تولید آن پیدا کنیم. البته شاید انجام این تغییر کار بسیار دشواری به‌ نظر برسد، اما جالب است بدانید که قضیه در مورد بتن حتی از این هم دشوارتر است. برای تولید بتن، باید شن، ماسه، آب و سیمان را با هم مخلوط کنید. سه مورد اول مشکل خاصی ایجاد نمی‌کنند، اما تولید سیمان تهدیدی برای وضعیت اقلیمی محسوب می‌شود. برای تولید سیمان به کلسیم نیاز دارید. برای تولید کلسیم کار را با سنگ آهک آغاز می‌کنید که حاوی کلسیم، کربن و اکسیژن است و آن را همراه موادی دیگر در کوره می‌سوزانید. با توجه به حضور کربن و اکسیژن در این فرایند، احتمالا می‌دانید قضیه به کجا ختم خواهد شد. بعد از سوزاندن سنگ آهک، ماده‌ای باقی می‌ماند که برای‌ ما مطلوب است؛ یعنی کلسیم برای تولید سیمان. البته متأسفانه ماده‌ای هم تولید می‌شود که ‌نه‌تنها مطلوب نیست، بلکه دردسرساز هم هست؛ یعنی دی‌اکسید‌کربن. هیچ‌کس روشی غیر از این برای تولید سیمان سراغ ندارد. این یک واکنش شیمیایی است -سنگ آهک به‌ علاوه حرارت، مساوی‌ است با اکسید کلسیم به‌علاوه دی‌اکسید‌کربن- و هیچ راهی برای دور‌زدن آن وجود ندارد. این یک رابطه یک‌به‌یک است. به‌ازای تولید یک تن سیمان، یک تن دی‌اکسید‌کربن تولید می‌شود و درست مثل فولاد دلیلی وجود ندارد که بخواهیم به متوقف‌کردن تولید سیمان فکر کنیم. پلاستیک در مقایسه با فولاد و سیمان، عضو کوچکی از این گروه محسوب می‌شود. اگرچه بشر از هزاران سال قبل از پلاستیک‌های طبیعی نظیر کائوچو استفاده می‌کرده، اما پلاستیک‌های مصنوعی به‌ لطف پیشرفت‌های محقق‌شده در مهندسی شیمی، در دهه ۵۰ پا به عرصه وجود گذاشتند. امروزه بیش از ۲۴ نوع پلاستیک وجود دارد که انواع مختلفی مثل پلی‌پروپیلن موجود در ظرف ماست و انواع دیگری مانند پلاستیک موجود در رنگ اکریلیک، روغن‌جلا، پودر رختشویی، میکروپلاستیک موجود در صابون و شامپو را دربر می‌گیرند. تمامی آنها در یک ویژگی اشتراک دارند؛ همه آنها حاوی کربن هستند. واقعیت این است که کربن در تولید بیشتر مواد مختلف کاربرد دارد؛ زیرا اتم‌هایش به‌راحتی با دامنه وسیعی از عناصر پیوند تشکیل می‌دهند. سؤالی که ممکن است به وجود آید، این است که شرکت‌های تولیدکننده پلاستیک، کربن مورد نیازشان را از کجا تأمین می‌کنند؟ آنها کربن را از پالایش نفت، زغال‌سنگ یا گاز طبیعی و سپس فراوری محصولات پالایش‌شده به‌ روش‌های گوناگون تأمین می‌کنند. همین توضیح نشان می‌دهد که چرا پلاستیک ارزان است. پلاستیک هم مانند فولاد و سیمان، به این دلیل ارزان است که سوخت‌های فسیلی ارزان هستند. اما پلاستیک در یک مورد بنیانی با فولاد و سیمان تفاوت دارد. وقتی ما فولاد و سیمان تولید می‌کنیم، دی‌اکسید‌کربن به‌عنوان محصول جانبی اجتناب‌ناپذیر، آزاد می‌شود اما وقتی پلاستیک تولید می‌کنیم حدود نیمی از کربن در ساختار مولکولی پلاستیک باقی می‌ماند (بسته به نوع پلاستیک، درصد مربوطه قدری متفاوت است، اما می‌توان حدود ۵۰ درصد کربن را تخمین زد). کربن تمایل زیادی به ایجاد پیوند با اکسیژن و هیدروژن دارد، اما تمایل چندانی به جداشدن از آنها نشان نمی‌دهد. پلاستیک برای تجزیه‌شدن صدها سال زمان نیاز دارد. این یک معضل زیست‌محیطی است؛ زیرا پلاستیکی که سر از اقیانوس‌ها درمی‌آورد، به‌ مدت یک قرن یا بیشتر در آنجا باقی می‌ماند و باید هرچه سریع‌تر برای رفع آن اقدامی کرد. در یادداشت‌های بعدی به راهکارهایی که دانشمندان برای حل این معضل به آن رسیده‌اند، خواهم پرداخت، اما برای جمع‌بندی باید بگویم درست است که توسعه و پیشرفت موضوعاتی مهم و کلیدی هستند، اما باید از دانش و تکنولوژی استفاده کنیم تا روش‌های جدید سبز را جایگزین روش‌های آسیب‌زای پیشین (فعلی) کنیم.

ارسال دیدگاه شما

روزنامه شرق
عنوان صفحه‌ها

شماره 4116

تاریخ ۱۴۰۰/۷/۱۹

نور نوشت
کارتون

جایگزینی روش‌های قدیمی با الگوهای سبز

شایان صولتی

وقتی صحبت از آلودگی‌های زیست‌محیطی می‌شود، همه ما ناخودآگاه به مسائل آشناتری از قبیل آلودگی‌های ناشی از حمل‌ونقل، آلودگی‌هایی که برای تولید برق وارد محیط زیست‌مان می‌کنیم و مسائلی از این دست که کم‌وبیش به گوش‌مان خورده فکر می‌کنیم؛ اما شاید یکی از موضوعاتی که کمتر به آن پرداخته شده باشد (البته در کنار سهم آلودگی‌های ناشی از دامپروری صنعتی)، آلودگی‌ای است که از تولید محصولات ایجاد می‌شود. در این یادداشت کوتاه سعی خواهم کرد به‌طور مختصر به این موضوع بپردازم. ما محصولاتی تولید می‌کنیم که به ‌اندازه برق برای زندگی امروزی ضروری هستند و حقیقتی که با آن روبه‌رو هستیم، این است که قرار نیست دست از تولید و مصرف‌شان برداریم و حتی شاید برعکس، با افزایش جمعیت و ثروت مردم دنیا، مصرف‌شان افزایش یابد. تولید محصولات گوناگون مقادیر زیادی گازهای گلخانه‌ای منتشر می‌کند. در واقع، فرایند تولید محصولات، مسئول تولید حدود یک‌سوم تمام آلودگی‌ها در سطح جهانی است. سه ماده‌ای که در تولید محصولات و ساخت‌و‌ساز از آن بیشتر استفاده می‌شود، عبارت‌اند از: فولاد، بتن و پلاستیک که هر‌کدام از این سه ماده مزیت‌ و معایب خاص خودشان را دارند. استفاده از فولاد برای ما اهمیت ویژه‌ای دارد؛ چراکه هم از مقاومت بالایی برخوردار است و هم در دمای بالا شکل‌پذیری خوبی دارد. برای تولید فولاد به آهن و کربن خالص نیاز داریم؛ آهن به‌ خودی خود مقاومت بالایی ندارد، اما کافی‌ است مقدار مناسبی از کربن (بسته به نوع فولادی که نیاز دارید، کمتر از ۱ درصد) را به آن بیفزاییم تا اتم‌های کربن بین اتم‌های آهن جای بگیرند و مهم‌ترین ویژگی فولاد را رقم بزنند. یافتن کربن و آهن کار دشواری نیست، می‌توانید کربن را از زغال‌سنگ تهیه کنید و آهن هم یکی از عناصر فراوان در پوسته زمین است. اما آهن خالص به‌ندرت یافت می‌شود؛ وقتی برای استخراج این فلز حفاری انجام می‌دهید، در غالب موارد به‌صورت ترکیبی با اکسیژن و عناصر دیگر یافت می‌شود؛ ترکیبی موسوم به سنگ آهن. برای تولید فولاد، ابتدا باید آهن را از اکسیژن جدا کرده و بعد، به آن کربن اضافه کنید. می‌توانید با ذوب‌کردن سنگ آهن در دمای بالا (۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد) در حضور اکسیژن و نوع خاصی از زغال‌سنگ موسوم به کُک، هر دو این کارها را در آن واحد انجام دهید. در این دما، سنگ آهن و کُک، به‌ ترتیب اکسیژن و کربن آزاد می‌کنند. مقداری از کربن با آهن پیوند تشکیل داده و فولاد به‌ دست می‌آید. باقی‌مانده کربن هم با اکسیژن ترکیب شده و محصول جانبی‌ای را تشکیل می‌دهد که مطلوب ما نیست؛ یعنی دی‌اکسید‌کربن. در واقع مقدار دی‌اکسید‌کربن تولیدی در این فرایند زیاد است. تولید هر تُن فولاد، چیزی در حدود 1.8 تن دی‌اکسید‌کربن آزاد می‌کند. اما دلیل اینکه تولید فولاد را به این روش انجام می‌دهیم، چیست؟ این روش کم‌هزینه است و تا زمانی‌ که نگرانی‌ای بابت تغییرات اقلیمی نداشته باشیم، انگیزه‌ای هم برای ایجاد تغییر در روش تولید وجود نخواهد داشت. تا زمانی که قوانین به‌گونه‌ای باشند که اهرم فشاری به وجود نیاورد، متولیان تولید نیز تمایلی به تغییر در روش کم‌هزینه خود نشان نخواهند داد (البته برای ایجاد تغییر علاوه‌ بر اینکه نیاز به قوانین محدودکننده وجود دارد، باید تسهیلاتی هم در نظر گرفت که ایجاد انگیزه کند). اگر همین روند برای تولید فولاد ادامه پیدا کند، تا سال ۲۰۵۰ میزان تولید فولاد در سرتاسر دنیا حدودا به 2.8 میلیارد تن در سال خواهد رسید. این مقدار به پنج میلیارد تن دی‌اکسید‌کربنی که تا نیمه قرن حاضر تولید شده است، اضافه می‌شود؛ مگر آنکه روشی سازگار با وضعیت اقلیمی برای تولید آن پیدا کنیم. البته شاید انجام این تغییر کار بسیار دشواری به‌ نظر برسد، اما جالب است بدانید که قضیه در مورد بتن حتی از این هم دشوارتر است. برای تولید بتن، باید شن، ماسه، آب و سیمان را با هم مخلوط کنید. سه مورد اول مشکل خاصی ایجاد نمی‌کنند، اما تولید سیمان تهدیدی برای وضعیت اقلیمی محسوب می‌شود. برای تولید سیمان به کلسیم نیاز دارید. برای تولید کلسیم کار را با سنگ آهک آغاز می‌کنید که حاوی کلسیم، کربن و اکسیژن است و آن را همراه موادی دیگر در کوره می‌سوزانید. با توجه به حضور کربن و اکسیژن در این فرایند، احتمالا می‌دانید قضیه به کجا ختم خواهد شد. بعد از سوزاندن سنگ آهک، ماده‌ای باقی می‌ماند که برای‌ ما مطلوب است؛ یعنی کلسیم برای تولید سیمان. البته متأسفانه ماده‌ای هم تولید می‌شود که ‌نه‌تنها مطلوب نیست، بلکه دردسرساز هم هست؛ یعنی دی‌اکسید‌کربن. هیچ‌کس روشی غیر از این برای تولید سیمان سراغ ندارد. این یک واکنش شیمیایی است -سنگ آهک به‌ علاوه حرارت، مساوی‌ است با اکسید کلسیم به‌علاوه دی‌اکسید‌کربن- و هیچ راهی برای دور‌زدن آن وجود ندارد. این یک رابطه یک‌به‌یک است. به‌ازای تولید یک تن سیمان، یک تن دی‌اکسید‌کربن تولید می‌شود و درست مثل فولاد دلیلی وجود ندارد که بخواهیم به متوقف‌کردن تولید سیمان فکر کنیم. پلاستیک در مقایسه با فولاد و سیمان، عضو کوچکی از این گروه محسوب می‌شود. اگرچه بشر از هزاران سال قبل از پلاستیک‌های طبیعی نظیر کائوچو استفاده می‌کرده، اما پلاستیک‌های مصنوعی به‌ لطف پیشرفت‌های محقق‌شده در مهندسی شیمی، در دهه ۵۰ پا به عرصه وجود گذاشتند. امروزه بیش از ۲۴ نوع پلاستیک وجود دارد که انواع مختلفی مثل پلی‌پروپیلن موجود در ظرف ماست و انواع دیگری مانند پلاستیک موجود در رنگ اکریلیک، روغن‌جلا، پودر رختشویی، میکروپلاستیک موجود در صابون و شامپو را دربر می‌گیرند. تمامی آنها در یک ویژگی اشتراک دارند؛ همه آنها حاوی کربن هستند. واقعیت این است که کربن در تولید بیشتر مواد مختلف کاربرد دارد؛ زیرا اتم‌هایش به‌راحتی با دامنه وسیعی از عناصر پیوند تشکیل می‌دهند. سؤالی که ممکن است به وجود آید، این است که شرکت‌های تولیدکننده پلاستیک، کربن مورد نیازشان را از کجا تأمین می‌کنند؟ آنها کربن را از پالایش نفت، زغال‌سنگ یا گاز طبیعی و سپس فراوری محصولات پالایش‌شده به‌ روش‌های گوناگون تأمین می‌کنند. همین توضیح نشان می‌دهد که چرا پلاستیک ارزان است. پلاستیک هم مانند فولاد و سیمان، به این دلیل ارزان است که سوخت‌های فسیلی ارزان هستند. اما پلاستیک در یک مورد بنیانی با فولاد و سیمان تفاوت دارد. وقتی ما فولاد و سیمان تولید می‌کنیم، دی‌اکسید‌کربن به‌عنوان محصول جانبی اجتناب‌ناپذیر، آزاد می‌شود اما وقتی پلاستیک تولید می‌کنیم حدود نیمی از کربن در ساختار مولکولی پلاستیک باقی می‌ماند (بسته به نوع پلاستیک، درصد مربوطه قدری متفاوت است، اما می‌توان حدود ۵۰ درصد کربن را تخمین زد). کربن تمایل زیادی به ایجاد پیوند با اکسیژن و هیدروژن دارد، اما تمایل چندانی به جداشدن از آنها نشان نمی‌دهد. پلاستیک برای تجزیه‌شدن صدها سال زمان نیاز دارد. این یک معضل زیست‌محیطی است؛ زیرا پلاستیکی که سر از اقیانوس‌ها درمی‌آورد، به‌ مدت یک قرن یا بیشتر در آنجا باقی می‌ماند و باید هرچه سریع‌تر برای رفع آن اقدامی کرد. در یادداشت‌های بعدی به راهکارهایی که دانشمندان برای حل این معضل به آن رسیده‌اند، خواهم پرداخت، اما برای جمع‌بندی باید بگویم درست است که توسعه و پیشرفت موضوعاتی مهم و کلیدی هستند، اما باید از دانش و تکنولوژی استفاده کنیم تا روش‌های جدید سبز را جایگزین روش‌های آسیب‌زای پیشین (فعلی) کنیم.

ارسال دیدگاه شما