ผลิตภัณฑ์พลาสติกบนพื้นฐานแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน
เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ
สืบเนื่องจากการบรรยายเรื่องความซับซ้อนและความสามารถในการรีไซเคิลของพลาสติก (Complexity & Recyclability Aspect) โดย ดร.อศิรา เฟื่องฟูชาติ นักวิจัยอาวุโสและผู้อำนวยการหน่วยวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง ในการฝึกอบรมหลักสูตรเข้มข้น (Intensive Course Report) ในหัวข้อ “การออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติกตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน (Designing Plastic Products in Circular Economy)” ที่จัดขึ้นเมื่อวันที่ 1–2, 9–10, 16 และ 23 มิถุนายน 2564 ผู้เขียนจึงขอดึงประเด็นสำคัญมาเล่าในรูปแบบของการถาม-ตอบ
แนวทางในการแก้ปัญหาขยะพลาสติกและไมโครพลาสติกที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมคือการเลิกใช้พลาสติกไปเลยใช่หรือไม่
การเลิกใช้พลาสติกไม่ใช่ทางออก ด้วยที่พลาสติกเป็นวัสดุที่สนับสนุนอุตสาหกรรมอื่นๆ ให้ใช้ทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพ (และการใช้วัสดุอื่นทดแทนอาจก่อปัญหามากกว่า) สิ่งที่เราควรจะทำคือเราควรใช้พลาสติกเท่าที่จำเป็น และควรผลิตเท่าที่จำเป็นด้วย เราจึงควรวางแผนหรือออกแบบตั้งแต่ต้นเพื่อตอบโจทย์ของผู้ใช้งานด้วยการใช้วัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ และพยายามคงคุณค่าของผลิตภัณฑ์และวัสดุให้ยาวนานที่สุดเพื่อไม่ให้กลายเป็นขยะ แต่ถ้าหากไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ก็ให้เปลี่ยนขยะที่เกิดขี้นนี้ให้เป็นทรัพยากรรอบสอง (secondary resources) โดยสหภาพยุโรปได้ออกคำสั่งในการบริหารจัดการขยะ (EU waste framework directive) เพื่อป้องกันและลดผลกระทบด้านลบที่เกิดจากการผลิตและการจัดการขยะ และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ซึ่งคำสั่งนี้มีการกำหนดลำดับชั้นในการจัดการขยะ (waste hierarchy) เพื่อให้ประเทศสมาชิกนำไปใช้ และไม่นานมานี้สหภาพยุโรปได้มีแผนปฏิบัติการด้านเศรษฐกิจหมุนเวียนฉบับใหม่ (the new Circular Economy Action Plan) และคำสั่งว่าด้วยการใช้พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียว (Single Use Plastics Directive) เพื่อลดปริมาณขยะพลาสติกโดยเฉพาะพลาสติกที่ใช้ครั้งเดียวทิ้ง
การกำหนดลำดับชั้นในการจัดการขยะ (waste hierarchy) มีความสำคัญอย่างไร
การกำหนดลำดับชั้นในการจัดการขยะมีความสำคัญในแง่เป็นแนวทางปฏิบัติที่เหมาะสมและดีต่อสิ่งแวดล้อม แบ่งเป็น 5 ขั้นตอนตามลำดับความสำคัญดังนี้
ขั้นตอนที่ 1 การป้องกันการเกิดขยะ (prevention) คือ การลดการสร้างขยะ (ทั้งการใช้และผลิตเท่าที่จำเป็น) และไม่ใส่สารเคมีอันตรายในผลิตภัณฑ์
ขั้นตอนที่ 2 การนำกลับมาใช้ซ้ำ (reuse) ซึ่งต้องมีระบบรับรองการใช้ซ้ำ รวมถึงการผลิตซ้ำ (remanufacturing) โดยขั้นตอนที่ 1 และ 2 เป็นทางเลือกที่ควรทำมากที่สุด
ขั้นตอนที่ 3 การรีไซเคิล (recycling) เป็นการคงคุณค่าในรูปแบบของวัสดุด้วยการนำกลับมาใช้ใหม่ในการผลิตผลิตภัณฑ์
ขั้นตอนที่ 4 การแปรรูปเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงาน (energy recovery) เป็นการนำขยะมาเป็นเชื้อเพลิงสำหรับผลิตพลังงานและความร้อน
ขั้นตอนที่ 5 การฝังกลบและการเผาขยะโดยไม่ได้นำพลังงานกลับคืนมา (disposal) ซึ่งควรเป็นทางเลือกสุดท้าย
เศรษฐกิจพลาสติกใหม่คืออะไร และมีจุดมุ่งหมายอย่างไร
เศรษฐกิจพลาสติกใหม่ (new plastic economy) คือ การเสนอแนวคิดใหม่เพื่อไม่ให้พลาสติกถูกทิ้งไปเป็นขยะ โดยอาศัยหลักการของเศรษฐกิจหมุนเวียนมาประยุกต์ใช้กับระบบอุตสาหกรรมทั้งการผลิตและการบริการที่เกี่ยวข้องกับพลาสติกที่มุ่งหมาย (ตั้งใจและออกแบบตั้งแต่ต้น) ในการฟื้นสภาพและปฏิรูปฟื้นฟู (restorative and regenerative by design/intention) เศรษฐกิจพลาสติกใหม่นี้มีจุดมุ่งหมายหลัก 3 ประการ ได้แก่
1. สร้างเศรษฐกิจของพลาสติกหลังการใช้งานแบบที่มุ่งเน้นด้านประสิทธิผล โดยทำในสิ่งที่ควรและวางแผนมาแต่ต้นทางด้วยการหมุนเวียนผลิตภัณฑ์และวัสดุเพื่อให้คงคุณค่าและเกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งข้อนี้เป็นสิ่งที่สำคัญเป็นอันดับแรกของเศรษฐกิจพลาสติกใหม่ เพราะจะช่วยให้อีก 2 ข้อด้านล่างเกิดได้จริง
2. ลดการหลุดลอดของพลาสติกสู่ธรรมชาติและลดการก่อผลกระทบเชิงลบจากพลาสติก
3. ในการใช้งานใดที่เหมาะสม (ทั้งฟังก์ชันและการลดก่อผลกระทบตลอดวงจรชีวิต) ให้เปลี่ยนมาใช้พลาสติกจากแหล่งทรัพยากรหมุนเวียนแทน เช่น พลาสติกที่ผลิตจากก๊าซเรือนกระจก (GHG based plastic) หรือแหล่งชีวภาพ
จุดมุ่งหมายของเศรษฐกิจพลาสติกใหม่
ที่มา: The New Plastics Economy (2016) – Rethinking the future of plastics
ถ้าเราไม่ปรับเปลี่ยนวิถีชีวิตจากเศรษฐกิจแบบเส้นตรงไปสู่เศรษฐกิจหมุนเวียนจะเป็นอย่างไร
ถ้าเรายังคงวิถีชีวิตแบบเส้นตรงคือ ผลิต ใช้ และทิ้ง ผลกระทบเชิงลบจะทวีความรุนแรงขึ้นตามภาพ โดยเปรียบเทียบระหว่างปี 2014 กับปี 2050 เราจะต้องดึงทรัพยากรขึ้นมาเพื่อผลิตพลาสติกให้มีปริมาณสูงขึ้นถึง 4 เท่า ในมหาสมุทรอาจจะมีพลาสติกในสัดส่วนโดยน้ำหนักที่มากกว่าปลา การผลิตพลาสติกจะใช้น้ำมันที่ผลิตได้ทั้งโลกในสัดส่วนที่สูงขึ้นจาก 6% ไปเป็นประมาณ 20% และมีส่วนแบ่งในงบประมาณคาร์บอนทั่วโลก (The global carbon budget) ประมาณ 15%
การคาดการณ์การเติบโตของปริมาณพลาสติก ผลต่อสภาวะแวดล้อม และการใช้น้ำมัน
ที่มา: The New Plastics Economy (2016) – Rethinking the future of plastics
แต่ถ้าเราปรับตัวอย่างเป็นระบบตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุมเวียน มีการคาดการณ์ว่า ในปี 2040 จะสามารถลดมลภาวะจากพลาสติกในมหาสมุทร (ocean pollution) ได้ถึง 80% และลดขยะพลาสติกที่จัดการอย่างไม่ถูกต้องให้เหลือเพียง 10%
การวิเคราะห์แบบเวดจ์ (Wedges analysis) แสดงผลลัพธ์ของพลาสติกในสถานการณ์
ที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบ
ที่มา: https://www.systemiq.earth/wp-content/uploads/2020/07/Breaking-the-Plastic-Wave-One-Pager.pdf
พลาสติกประเภทใดบ้างที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้
พลาสติกเป็นชื่อเรียกโดยทั่วไปของโพลิเมอร์ที่สามารถนำไปหลอมใหม่ได้ โดยมีชื่อเต็มว่า เทอร์โมพลาสติก (thermoplastics) โดยทั่วไปพลาสติกจะผสมกับสารเติมแต่งต่างๆ และสามารถนำมาขึ้นรูปโดยการใช้แม่พิมพ์ หรือการอัดรีดให้เป็นผลิตภัณฑ์ พลาสติกเป็นโพลิเมอร์ที่มีโครงสร้างเป็นสายโซ่และหลายโมเลกุลจะเกาะเกี่ยวกัน ในขณะที่โพลิเมอร์ที่ไม่สามารถนำไปหลอมใหม่ได้เรียก เทอร์โมเซ็ต (thermosets) จะมีโครงสร้างเป็นร่างแหที่เชื่อมต่อกันดัวยพันธะเคมี
พลาสติกเป็นวัสดุที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้และจะมีสัญลักษณ์ตัวเลข 1-7 เพื่อระบุชนิดของพลาสติก
ตารางแสดงพลาสติกชนิดต่างๆ ที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้
ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้จาก https://plasticsrecycling.org/images/Programs/Beyond_Bottles/Resin_ID_codes_and_recycled_products.jpg
ความสำคัญและประสิทธิภาพของการรีไซเคิลในปัจจุบัน
การรีไซเคิลมีความสำคัญในแง่เป็นจุดวกกลับที่สำคัญของ Plastic Circular Stream อย่างน้อยถ้าเราไม่สามารถรักษาคุณค่าของผลิตภัณฑ์ได้แต่ก็ยังรักษาคุณค่าของวัสดุไว้ได้ อย่างไรก็ดี แม้การรีไซเคิลเริ่มทำมานานแล้ว แต่ประสิทธิภาพการนำพลาสติกวนกลับมาใช้ใหม่ยังน้อยเพราะมักปนเปื้อนและแยกยาก โดยเฉพาะบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ใช้งานสั้นๆ เพียงครั้งเดียว (single-used plastics) ทั้งที่มีอายุขัยยาว พลาสติกที่ใช้งานกันทั่วไป (commodity plastics) เหล่านี้ มีประมาณ 60% ของปริมาณขยะ (waste stream) ซึ่งรีไซเคิลได้ทั้งหมด แต่ในทางปฏิบัติกลับมีการรีไซเคิลเพียง 14% ส่วนที่เหลือถูกนำไปฝัง เผา และหลุดลอดไปสู่สิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ยังพบว่ามีเพียง 2% เท่านั้นที่รีไซเคิลได้อย่างมีประสิทธิผล คือสามารถนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าของวัสดุที่เทียบเท่าหรือสูงกว่าเดิม
ภาพรวมของการผลิตขยะบรรจุภัณฑ์พลาสติกจากทั่วโลก
ที่มา : UNEP (2018) – SINGLE-USE PLASTICS: A Roadmap for Sustainability
ความซับซ้อนของพลาสติกมีความเชื่อมโยงอย่างไรกับการรีไซเคิล
สาเหตุที่การรีไซเคิลอย่างมีประสิทธิผลทำได้เพียง 2% นั้นเกิดจากความซับซ้อนของวัสดุและผลิตภัณฑ์ ซึ่งส่งผลต่อการคัดแยกที่ทำได้ยาก การเก็บรวบรวมได้น้อย ความสม่ำเสมอของขยะพลาสติกต่ำเพราะมาจากหลายอุตสาหกรรม การระบุชนิดของพลาสติกทำได้ยาก และเทคโนโลยีการนำกลับคืนในปัจจุบันยังไม่สามารถคงคุณภาพของวัสดุไว้ได้ ดังนั้น ความซับซ้อนของวัสดุและผลิตภัณฑ์จึงเป็นอุปสรรคต่อการปรับตัวเข้าสู่การขับเคลื่อนด้วยแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน
การเพิ่มความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์และวัสดุนำไปสู่การสูญเสียวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ
ที่มา: WEF (2014) – Towards the Circular Economy-Accelerating the scale-up across global supply chains
ความซับซ้อนของพลาสติกเกิดจากอะไร
ในทศวรรษที่ผ่านมามีการพัฒนาโพลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แล้วในช่วง 10–20 ปีที่ผ่านมายังมีการพัฒนาโพลิเมอร์เบลนด์ที่ได้จากการผสมโมโนเมอร์มากกว่า 2 ชนิด ทั้งนี้ก็เพื่อตอบสนองด้านการใช้งาน ปัจจุบันมีพลาสติกมากกว่า 80 ชนิด และแต่ละชนิดแบ่งเป็นหลายเกรดตามกระบวนการขึ้นรูปและการใช้งาน
โพลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจากการผสมโมโนเมอร์มากกว่า 2 ชนิด
ที่มา: WEF (2014) – Towards the Circular Economy-Accelerating the scale-up across global supply chains
พลาสติกแต่ละเกรดมีความแตกต่างกันดังนี้
1) โครงสร้างของสายโซ่โพลิเมอร์: น้ำหนักโมเลกุลและการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล และโคโมโนเมอร์ในโมเลกุลโพลิเมอร์
2) ตัวเสริมแรง (reinforcement) เช่น เส้นใยแก้ว เส้นใยคาร์บอน หรือตัวเติม (fillers) เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต ทัลคัม การเติมสารตัวเติมในปริมาณสูงจะกระทบต่อความถ่วงจำเพาะ ส่งผลต่อการจำแนกประเภทของพลาสติกด้วยวิธีการจม-ลอยน้ำ
3) สารเติมแต่ง (additives) การเติมสารเติมแต่ง ไม่ว่าจะเป็นสารเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน ผงสี สารหน่วงการติดไฟ สารต้านจุลชีพ หรือสารปรับปรุงสมบัติทนต่อแรงกระแทกก็จะทำให้เกิดความซับซ้อนของวัสดุ นอกจากนี้ สารเติมแต่งยังอาจเป็นอันตรายหรือเปลี่ยนเป็นสารอันตรายได้อีกด้วย ซึ่งจะส่งผลให้พลาสติกที่มีสารเหล่านี้เมื่อนำไปรีไซเคิลก็จะมีสารอันตรายตกค้าง
วิธีการจม-ลอยน้ำ
ปกติโพลิโพรพิลีน (PP) จะลอยน้ำ แต่เมื่อเติมสารตัวเติมในโพลิโพรพิลีน ในที่นี้คือทัลคัม (talcum) 20-40% จะทำให้ความถ่วงจำเพาะสูงขึ้นจนจมน้ำ ส่งผลต่อการจำแนกประเภทของพลาสติกด้วยวิธีการจม-ลอยน้ำ
การออกแบบมีความสำคัญอย่างไรต่อการรีไซเคิล ยกตัวอย่างประกอบ
การออกแบบมีส่วนสำคัญที่ทำให้การรีไซเคิลพลาสติกทำได้ง่าย คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น บริษัท Schoeller Allibert ประเทศเนเธอร์แลนด์ ผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ใส่ใจในเรื่องความยั่งยืนและยึดมั่นในเศรษฐกิจหมุนเวียน บริษัทออกแบบลังพลาสติกโปร่งสำหรับขนส่งอาหารแบบใช้ซ้ำได้ โดยคิดตั้งแต่ขั้นตอนการใช้งานไปจนถึงการรีไซเคิล ซึ่งวัสดุที่ใช้ทำผลิตภัณฑ์นี้คือพีพีรีไซเคิล (recycled PP) ที่ผลิตโดยกระบวนการที่ผ่านการรับรองของ EFSA (European Food Safety Authority) ที่เป็นหน่วยงานของยุโรปที่ให้คำแนะนำเกี่ยวกับความเสี่ยงด้านอาหารทั้งที่มีอยู่เดิมและเกิดขึ้นใหม่ เพื่อสร้างความเชื่อมั่นในระบบความปลอดภัยด้านอาหารของสหภาพยุโรป
ลังพลาสติกโปร่งสำหรับขนส่งอาหารแบบใช้ซ้ำได้ของบริษัท Schoeller Allibert ประเทศเนเธอร์แลนด์
ที่มา: https://www.partnersforinnovation.com/wp-content/uploads/2020/05/Caseguide-Designingwith-Recycled-Plastics-digitaal-spreads.pdf
การออกแบบเน้นให้ใช้งานง่าย ขนย้ายง่าย ถอดแยก และทำความสะอาดได้ง่ายเพื่อป้องกันเชื้อโรคตกค้าง เมื่อเสียหาย ทุกชิ้นส่วนก็สามารถนำกลับมารีไซเคิลเพื่อกลับไปผลิตเป็นภาชนะบรรจุ ซึ่งถือได้ว่าเป็นการรีไซเคิลแบบวงปิด (closed loop recycling) นอกจากนี้ ยังออกแบบเผื่อการแกว่งของคุณภาพพลาสติกรีไซเคิลอีกด้วย
สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการหน้าที่เฉพาะอย่าง เช่น บริเวณมือจับที่ต้องการความนิ่ม (soft grip) ก็เลือกใช้วัสดุ TPE (thermoplastic elastomer) ที่แม้จะมีผิวสัมผัสและความหนาแน่นที่แตกต่างจากพีพีที่เป็นวัสดุหลัก แต่ก็เป็นวัสดุที่ใกล้เคียงพีพี ดังนั้นหากมีการปนเปื้อนไปในพีพีที่เป็นวัสดุหลักบ้างก็ไม่เกิดความเสียหาย และการที่มีผิวสัมผัสที่แตกต่างยังช่วยให้การคัดแยกวัสดุเพื่อการรีไซเคิลทำได้ง่ายอีกด้วย
กรณีการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่เลือกใช้วัสดุจากพลาสติกสลายตัวได้ทางชีวภาพ (compostable plastics) หรือ พลาสติกแตกสลายทางชีวภาพ (biodegradable plastics) มีจุดหนึ่งที่ควรระมัดระวังคือการเลือกใช้สารเติมแต่ง ผู้ออกแบบวัสดุไม่ควรใช้สารเติมแต่งที่ใช้กับพลาสติกที่มาจากปิโตรเลียม เพราะพลาสติกชนิดนี้จะแตกตัวและย่อยสลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งไม่สามารถโอบอุ้มสารเติมแต่งเอาไว้ได้ทำให้อาจหลุดลอดและปนเปื้อนไปสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่าย นอกจากนี้ ผู้ออกแบบยังต้องตระหนักถึงการจัดการพลาสติกชนิดดังกล่าวหลังใช้งานอีกด้วย ว่าหลังการใช้งานแล้วต้องเอื้อต่อการคัดแยกออกจากพลาสติกทั่วไป และสามารถเข้าสู่ระบบของกระบวนการหมัก (composting facilities) ที่เหมาะสมได้
กระบวนการรีไซเคิลพลาสติก ถ้าจะทำให้ดี ควรทำอย่างไร
กระบวนการรีไซเคิล มีขั้นตอน และข้อพึงระวังในแต่ละขั้นตอน ดังนี้
1. ขั้นตอนการรวบรวม (collecting) ขั้นตอนนี้มีการส่งต่อกันหลายทอดทำให้มีต้นทุนสูง ดังนั้น ผู้ประกอบการต้องมีนวัตกรรมโมเดลธุรกิจ (innovation business model) ที่ชัดเจนเพื่อให้เกิดความคุ้มค่าและเกิดผลประโยชน์ต่อทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้อง
2. ขั้นตอนการตรวจสอบ (inspection) ต้องตรวจสอบให้ชัดเจนว่าวัสดุนั้นมีส่วนประกอบใดบ้าง วัสดุบางอย่างอาจทำให้แยกผิดได้ เช่น พลาสติก PET แต่ถูกหุ้มด้วยฉลากพลาสติก PE ทั้งหมด ก็อาจทำให้ระบบแยกอัตโนมัติที่ตรวจด้วย NIR (near infrared) แยกไปรวมกับพลาสติก PE ได้ เป็นต้น หรือวัสดุที่เป็นสีดำทำให้แยกได้ยากถ้าใช้ระบบอัตโนมัติ
3. ขั้นตอนการตัดบดและทำความสะอาด (chopping and washing) ควรล้างออกให้หมด โดยขนาด ความหนาและรูปทรงมีส่วนสำคัญ เพราะอาจทำให้ป้าย กาว หรือหมึกล้างออกไม่หมด
4. ขั้นตอนการแยกประเภทพลาสติกโดยการจม-ลอยน้ำ (separation by floating) มีข้อควรระวัง เช่น พลาสติกแผ่นบาง แม้ว่าพลาสติกแต่ละประเภทมีความหนาแน่นแตกต่างกัน เมื่อนำมาลอยน้ำ พลาสติกแผ่นบางที่มีความหนาแน่นสูงอาจจะลอยน้ำได้ นอกจากนี้การมีสารเติมแต่งที่มีความหนาแน่นสูงในปริมาณมากก็อาจทำให้การแยกผิดพลาดได้
5. ขั้นตอนการทำให้แห้ง (drying) หลังจากการแยกด้วยการลอยน้ำแล้ว จะนำมาทำให้แห้งด้วยเครื่องอบแห้ง
6. ขั้นตอนการคัดกรองเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน (filtering to remove contaminates) แยกกระดาษ ฉลาก และเศษปนเปื้อนขนาดเล็กออกให้มากที่สุด
7. ขั้นตอนการหลอมด้วยความร้อนและความดัน (melting by heat and pressure) ขั้นตอนนี้ควรควบคุมอุณหภูมิไม่สูงเกินไป ไม่ควรเจออากาศนาน และขณะหลอมควรกรองละเอียดอีกครั้งเพื่อกำจัดสิ่งที่ปนเปื้อนออก
8. ขั้นตอนการอัดรีดให้เป็นเส้นขนาดเล็ก (extrude into fine strands)
9. ขั้นตอนการทำเม็ดพลาสติก (pelletizing) เม็ดพลาสติกที่ได้มีคุณภาพและแทบไม่มีสิ่งปนเปื้อน สามารถพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าเทียบเท่าหรือสูงกว่าเดิมในกระบวนการต่อไป
โรงงานรีไซเคิลแยกชนิดพลาสติกได้อย่างไร
การแยกประเภทพลาสติกในระบบของโรงงานรีไซเคิลจะใช้ 2 วิธี ได้แก่
1. วิธีการแยกชนิดพลาสติกตามโครงสร้างเคมีด้วย NIR ร่วมกับระบบพ่นลม จะใช้แยกพลาสติกชิ้นใหญ่
2. วิธีการแยกด้วยวิธีการจม-ลอยน้ำ อาศัยความหนาแน่นที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่จะใช้กับพลาสติกที่ถูกตัดเป็นชิ้นเล็กๆ (flakes)
ทั้ง 2 วิธีมีประสิทธิภาพที่ต่างกัน ดังนั้น การออกแบบก็ต้องทำให้สอดคล้องกับวิธีการที่ใช้แยกขยะพลาสติกเพื่อให้การรีไซเคิลมีประสิทธิภาพเพราะไม่มีวิธีใดสามารถแยกได้ดี 100%
ประเทศอังกฤษมีการเก็บข้อมูลไว้ดูรายละเอียดได้ที่ https://www.academia.edu/5023812/Domestic_Mixed_Plastics_Packaging_Waste_Management_Options
การรีไซเคิลได้ของผลิตภัณฑ์พลาสติกคำนึงถึงเรื่องใดบ้าง
การรีไซเคิลได้ของผลิตภัณฑ์พลาสติก ไม่ได้มองแค่ตัววัสดุเท่านั้น โดยทั่วไปมีการพิจารณาใน 3 ด้าน ได้แก่
1. เชิงเทคนิค ได้แก่ การเลือกใช้วัสดุทั้งวัสดุหลัก วัสดุรอง และวัสดุที่ใช้ตกแต่ง โดยวัสดุรองและวัสดุที่ใช้ตกแต่งต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการนำไปรีไซเคิลของวัสดุหลัก การออกแบบให้คำนึงถึงหน้าที่การใช้งานจนถึงสิ้นอายุการผลิต และการเอื้อต่อการจัดเก็บและคัดแยก
2. เชิงระบบโครงสร้างพื้นฐานและการขนส่ง ต้องสอดคล้องกับระบบของการรีไซเคิล
3. เชิงเศรษฐศาสตร์ ควรมีการประเมินต้นทุนและผลประโยชน์ มีโมเดลธุรกิจ และมีผลกำไร
ตัวอย่าง Design Guide ของแต่ละประเทศเป็นอย่างไรบ้าง ยกตัวอย่างประกอบ
Design Guide ของประเทศสหรัฐอเมริกามีข้อปฏิบัติใน 2 เรื่องที่สำคัญ คือ 1) Design Guide เกี่ยวกับการพิจารณาการรีไซเคิลได้ของพลาสติก (plastic recyclability) ซึ่งจะมองไปที่กลุ่มผลิตภัณฑ์ และ 2) โปรแกรมการออกแบบพลาสติกรีไซเคิล (design for recyclability program) เน้นที่เม็ดพลาสติก
ตัวอย่างของประเทศสหรัฐอเมริกา
– ป้ายหรือฉลากของขวดน้ำ PET ควรเป็นโพลิโพรพิลีน (PP) หรือโพลิเอทิลิน (PE) เพราะโรงงานในสหรัฐอเมริกาจะแยกด้วยวิธีจม-ลอยของน้ำ และป้ายที่แยกออกมาได้จะสามารถนำไปรีไซเคิลหรือเผาเป็นพลังงาน
– แคมเปญ “ไม่เอาฝาออก (keep cap on)” ขวดน้ำที่ทิ้งต้องมีฝาติดอยู่ เนื่องจากทั้งป้ายและฝามีขนาดเล็ก มีน้ำหนักน้อยกว่า 5% ของผลิตภัณฑ์หากเอาฝาออกอาจหลุดลอดไปในสิ่งแวดล้อมได้ง่ายกว่าการอยู่รวมเป็นชิ้นใหญ่ ซึ่งโรงงานสามารถแยกป้ายและฝาออกเพื่อนำไปรีไซเคิล โดยสามารถสร้างรายได้ในส่วนนี้ด้วย
– แคมเปญ “How2Recycle” ของ GREENBLUE ที่พิจารณาครอบคลุมทั้งเรื่องกฎหมาย วิธีการเก็บ การแยก กระบวนการนำกลับมาใช้ใหม่ และตลาด เป็นต้น บนป้ายจะมีคำแนะนำก่อนทิ้ง เช่น ทำอย่างไร ทิ้งที่ไหน ซึ่งป้ายจะเป็นประโยชน์ต่อทั้งผู้ใช้และผู้กำจัด
ตัวอย่างของสหภาพยุโรป
(ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ https://greenblue.org/, https://how2recycle.info/guide)
สหภาพยุโรปนิยมใช้บรรจุภัณฑ์แบบคงรูป (rigid packaging) มากถึง 60% ขณะที่ใช้บรรจุภัณฑ์แบบอ่อนตัว (flexible packaging) ประเภทฟิล์ม ฟอยล์ และกระดาษ 40% ดังนั้นจะมีข้อแนะนำสำหรับบรรจุภัณฑ์แบบคงรูปค่อนข้างมาก ยกตัวอย่าง นิยมใช้ label มากกว่าฉลากหุ้ม (sleeve) เพราะไม่ขัดขวางการคัดแยกด้วยวิธี NIR หรือตา หรือทั้ง label และฉลากหุ้มควรเป็น PE หรือ PP เพราะ PVC หรือ PETG (polyethylene terephthalate) แยกยาก และอาจส่งผลต่อคุณภาพของ PET หากปนเปื้อนในกระบวนการรีไซเคิลแม้เพียงปริมาณน้อย
แหล่งข้อมูลของประเทศในกลุ่ม EU อื่นสามารถดูได้ที่ (COTREP France)
https://www.cotrep.fr/content/uploads/sites/3/2019/02/cotrep-guidelines-recyclability.pdf, (Design Guidelines: PET bottles ของ UK) https://ecodesign.bpf.co.uk/resources
ฉลากรีไซเคิลหรือสัญลักษณ์บอกการทิ้งขยะอย่างถูกวิธีของโครงการ “How2Recycle” ประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นอย่างไร หมายถึงอะไรบ้าง
ตัวอย่างของฉลากหรือสัญลักษณ์รีไซเคิลของบรรจุภัณฑ์พลาสติกของโครงการ “How2Recycle” ที่ช่วยเรื่องการคัดแยกขยะ อธิบายวิธีการรีไซเคิลให้แก่ผู้บริโภคเข้าใจได้อย่างชัดเจน ซึ่งมีส่วนสำคัญในการนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพจากภาพตัวอย่างแสดงข้อมูลต่างๆ ได้แก่
– ต้องทำอย่างไรก่อนทิ้ง เช่น นำไปล้างน้ำก่อนทิ้ง ควรเทน้ำออกให้หมดก่อนทิ้ง แยกทิ้งฝาหรือเก็บฝาไว้ก่อนทิ้ง เป็นต้น
– บอกประเภทของวัสดุทำมาจากอะไร เช่น พลาสติก แก้ว กระดาษ จากตัวอย่างนี้คือพลาสติก
– ชิ้นส่วนนี้เป็นชิ้นส่วนไหน หรือชิ้นส่วนอะไร เนื่องจาก 1 ชิ้นอาจมีชิ้นส่วนที่รีไซเคิลได้ต่างกัน
– ทิ้งอย่างไร ที่ไหนรับทิ้งบ้าง
– มีสัญลักษณ์บอกชัดเจนว่าสามารถรีไซเคิลได้ และถ้าต้องการรู้ข้อมูลเพิ่มเติมให้เข้าไปดูที่ how2recycle.info
ออกแบบอย่างไรให้เป็นไปตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน
การออกแบบต้องคำนึงถึงการรีไซเคิลได้ (design for recyclability) ควรมองให้ครอบคลุมถึงเรื่องการหมุนเวียน (circularity) ตลอดวงจรชีวิตของวัสดุ (material lifecycle) และการพัฒนาอย่างยั่งยืนด้วย (sustainability) โดยต้องคำนึงถึงการเลือกวัสดุ การเลือกประเภทของบรรจุภัณฑ์ หรือการผลิตพลาสติกชนิดไหนที่สามารถตอบโจทย์ตลอดวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์และวัสดุตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนได้
 | Value Hill: “เนินเขาแห่งคุณค่า” การใช้ทรัพยากรในการผลิตผลิตภัณฑ์ตั้งแต่การสกัด ผลิต ประกอบ จำหน่าย และใช้งาน มีการใช้ทรัพยากรเข้าไปเพื่อเพิ่มคุณค่าของทรัพยากรขึ้นไป เหมือนการใช้กำลังในการไต่เนินเขาขึ้นไปในแต่ละลำดับขั้น การดูแลรักษาและซ่อมแซมให้ใช้ได้นานที่สุดจะเป็นการคงคุณค่าของทรัพยากรไว้ เมื่อหมดสภาพการใช้งานแล้ว ควรมีระบบที่ช่วยคงคุณค่าทรัพยากรให้ได้มากที่สุด |
ตัวอย่างเช่น เริ่มด้วยระบบนำกลับมาใช้ใหม่ (reuse) ที่สร้างคุณค่าของทรัพยากรให้กลับไปใช้เหมือนเดิมอีกครั้ง แต่ถ้าขั้นแรกไม่ได้ ก็มองขั้นถัดไป คือกระบวนการปรับปรุงใหม่ (refurbish) เพื่อนำไปขาย ถ้าไม่ได้อีกก็ลงมาที่ขั้นการผลิตใหม่ (remanufacture) เพื่อประกอบแล้วนำไปขาย แล้วจึงมองค่อยมองขั้นสุดท้ายคือการรีไซเคิลที่จะได้วัสดุเพื่อทดแทนการสกัด แล้วมาผลิต ประกอบ และขายอีกครั้ง จึงมองได้เหมือนการตกเนินเขาคุณค่าลงมาแล้วต้องเข็นขึ้นเนินเขาคุณค่านี้ใหม่
และในส่วนของสารเคมี ให้อ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ 12 แนวคิดเคมีสีเขียว ได้ที่ https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html
ประเทศไทยมีแนวโน้มที่จะได้ใช้บรรจุภัณฑ์อาหารจากวัสดุรีไซเคิล 100% หรือไม่ อย่างไร?
(ข้อมูลจาก PACKAGING INDUSTRIAL INTELLIGENCE UNIT) เมื่อวันที่ 8 ก.พ. 2564 องค์การอาหารและยา (อย.) ร่วมกับสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ และมหาวิทยาลัยมหิดลจัดสัมมนาออนไลน์เรื่องกฎระเบียบและการประเมินความปลอดภัยสำหรับวัสดุสัมผัสอาหารจากพลาสติกรีไซเคิล rPET และได้ประชาสัมพันธ์ (ร่าง) หลักเกณฑ์ เงื่อนไข และแนวทางการประเมินประสิทธิภาพของกระบวนการรีไซเคิลพลาสติกและความปลอดภัยของเม็ดพลาสติกรีไซเคิลสำหรับวัสดุสัมผัสอาหาร คาดว่าอนาคตอันใกล้จะมีกฎระเบียบสำหรับ rPET เพื่อใช้เป็นวัสดุสัมผัสอาหาร
ข้อมูลเพิ่มเติม PET เป็นพลาสติกที่มีการแพร่ (diffusion) ของสารปนเปื้อนได้ยากกว่า polyolefins (PE, PP) ในสหรัฐอเมริกาได้มีการศึกษาอย่างละเอียด พบว่าขวดใส่สินค้าอุปโภคหรือการนำขวดน้ำไปใส่ของที่ไม่ใช่เครื่องดื่ม (non-food) ตามสถิติมีจำนวนเพียง < 1% ที่ปนเข้ามาในระบบสายพานของขวด PET ที่ป้อนเข้าสู่โรงงาน และมีการพิสูจน์ว่าสามารถใช้เทคโนโลยี “super clean” ดึงสารปนเปื้อนและสารเคมีโมเลกุลเล็ก ออกไปได้จึงมีคุณภาพพอที่จะสามารถใช้เป็นวัสดุสัมผัสอาหารได้
ส่วน polyolefins การแพร่เกิดได้ง่ายกว่า ทำให้สารเคมีและกลิ่นติดง่าย แต่ก็มีข้อโต้แย้งว่าสามารถดึงสารเคมีโมเลกุลเล็กและกลิ่นออกได้ง่ายเช่นกัน บางบริษัทในต่างประเทศสามารถทำให้วัสดุมีคุณภาพดีพอที่จะสัมผัสอาหารได้ด้วย
เนื่องจากนำมาใช้เป็นวัสดุสัมผัสอาหารจึงต้องมีการตรวจสอบกระบวนการ การจัดการระบบของโรงงาน และสารตกค้างเป็นสำคัญ ทั้งนี้อาจทำการทดสอบ “challenge testing” ซึ่งเป็นวิธีการทดสอบความปลอดภัยของพลาสติกรีไซเคิล โดยการนำสารเคมีที่เป็นตัวแทนของสารปนเปื้อนประเภทต่างๆ มาทำกระบวนการปนเปื้อนในห้องปฏิบัติการ จากนั้นนำพลาสติกที่ได้มาผ่านกระบวนการล้างและหลอมใหม่เพื่อแสดงถึงประสิทธิภาพของกระบวนการที่ใช้ในการดึงเอาสารปนเปื้อนเหล่านั้นออก ซึ่งการทดสอบนี้จะไม่ครอบคลุมถึงสารที่อาจจะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาต่างๆ หรือ การเสื่อมสภาพระหว่างกระบวนการ นอกจากนี้ยังมีการทดสอบการแพร่กระจายของสารจากบรรจุภัณฑ์สู่อาหาร หรือ “migration test” ด้วย ซึ่งวิธีนี้จะใช้สารสกัดหรือตัวทำละลายที่เป็นตัวแทนอาหาร (food simulant)[1] ในการทดสอบว่าเพื่อดูปริมาณสาร เช่น สารเติมแต่ง สารปนเปื้อน และสารตกค้างที่ละลายออกมา
__________________________________________________________________________________________
[1] สารสกัดหรือตัวทำละลายที่เป็นตัวแทนอาหาร (food simulant)[1] เช่น นอร์มัลเฮปเทน (n-heptane) แทนน้ำมันหรืออาหารที่มีไขมัน, เอทานอล 20% (v/v) แทนอาหารที่มีแอลกอฮอล์, น้ำกลั่นแทนอาหารที่มี pH มากกว่า 5 และกรดอะซิติก 4% (v/v) แทนอาหารที่มี pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 (ที่มา: https://www.fda.moph.go.th/sites/food/FileNews/2563/624/03.pdf)