تحلیل زنجیره ارزش البسه پلی استر از منظر تولید پایدار

لباس یکی از نیازهای اولیه انسان است که این نیاز و تقاضای جهانی هزاران تن پارچه، با تولید پارچه و پوشاک در هر روز براورده می شود. لباس پلی استر(PET) تولید شده از پلی اتیلن ترفتالات بر پایه مواد  نفتی پیشرو و پرچمدار منسوجات در جهان است. PET الودگی را در طول کل زنجیره ارزش خود ایجاد می کند. روند مراحل تولید، فراوری و مصرف و نهایتا پایان عمر مصرف ناپایداری منابع مختلف را سبب میگردد،کیفیت زمین، اب و هوا را آلوده میسازد، اکوسیستم ها را از بین می برد و حتی سلامت انسان را نیز به خطر می اندازد. در نوشتار پیش­رو، مراحل مختلف زنجیره ارزش برای لباس­های پلی استر بر پایه پلی­اتیلن­ترفتالات، از دیدگاه پایداری مورد بحث قرار گرفته و در هر مورد برخی توصیه ها پیشنهاد گردیده که باید در تمام مراحل زنجیره ارزش تولید منسوجات پلی استر اعمال شود تا پتانسیل تغییر معنی دار و موثر برای بهبود پایداری زیست محیطی منسوجات پلی استر در مقیاس جهانی افزایش ­یابد. در این مقاله از نفیس نخ همراه ما باشید تا به تحلیل زنجیره ارزش البسه پلی استر از منظر تولید پایدار بپردازیم. تهیه و تنظیم: خانم الهام محمدی

نگاهی به تولید جهانی منسوجات و اثرات زیست محیطی آن

حجم جهانی تولید الیاف برای تولیدات نساجی در سال 2018 به 110 میلیون تن رسید. به نحوی که پوشاک و منسوجات چهارمین صنعت بزرگ در جهان است. حدود دو سوم از تمام پارچه های نساجی مصنوعی هستند و بیش از نیمی از انها از پلی استر مبتنی بر نفت خام ساخته شده اند. تولید الیاف برای تولیدات نساجی در 20 سال گذشته دو برابر شده است، در حالیکه اغلب جمعیت تنها 25٪ در همان دوره رشد کرده است. این افزایش، که چالش های شدیدی را برای پایداری ایجاد می کند که با روند رشد سریع مد و پوشاک مرتبط است و در ان مصرف کنندگان تقریبا هر هفته انتظار محصولات جدید را در فروشگاه ها دارند.

برای مطالعه بیشتر کلیک کنید: مقدمه ای بر الیاف پلی استر بازیافتی

در سناریوی کسب و کار متداول فعلی، مقدار زباله های نساجی و مصرف منابع مربوطه و انتشار گازهای گلخانه ای تا سال 2030 50٪ افزایش خواهد یافت. به منظور جلوگیری از این معضل و بهبود پایداری منابع زیست محیطی، یک تجزیه و تحلیل جامع از زنجیره ارزش منسوجات برای شناسایی نکات کلیدی برای مداخله مورد نیاز است. پایداری زنجیره های ارزش را می توان با توجه به سه مولفه مهم ارزیابی کرد: تاثیرات اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی. اثرات زیست محیطی شامل انتشار گازهای گلخانه ای، انتشار سایر گازهای گلخانه ای به هوا، انتشار به اب و زمین، تخلیه منابع، استفاده از انرژی غیر قابل تجدید، استفاده از زمین، استفاده از اب و کاهش کیفیت اکوسیستم است. بررسی این اثرات با توجه به زنجیره ارزش البسه در ادامه ذکر گردیده است.

1. فاز تولید

زنجیره ارزش متعارف برای پوشاک پلی استر در شکل 1 خلاصه شده است. زنجیره ارزش با صنعت نفت اغاز می شود که نفت خام را برای تولید بلوک های ساختمانی مورد استفاده توسط صنایع شیمیایی برای تولید PET و سایر مواد شیمیایی (مواد افزودنی) استخراج و بازسازی می کند. سپس صنایع شیمیایی چیپس PET یا تراشه ها را به صنعت نساجی عرضه می کند که  این چیپس را با فرایند اکستروژن و ریسندگی به الیاف تبدیل می کند و سپس با فرایند بافندگی یا بی بافت و یا کشباف به پارچه تبدیل می شود. این فرایند همچنین شامل ترکیب رنگ و مواد افزودنی برای انتقال کیفیت یا ویژگی های خاص به الیاف و پارچه است. در نهایت، صنعت پوشاک پارچه را به پوشاک برش می دهد و پس از دوخت، انها را در فروشگاه های خرده فروشی در دسترس قرار می دهد.

زنجیره ارزش متعارف برای پوشاک پلی استر

انتشار گازهای گلخانه ای معادل 27.2 کیلوگرم CO2  برای هر کیلوگرم پارچه پلی استر بافته شده است. علاوه بر این، مدیریت ضعیف پسماند در امتداد زنجیره تامین می تواند الودگی خاک و اب را از طریق انتشار مستقیم فاضلاب حاوی رنگ ها و مواد شیمیایی به اب های اطراف ایجاد کندکه علاوه بر آلودگی محیط زیست، سلامت افرادافراد در ان محیط ها را نیز به خطر می اندازد.

• فرآیند سنتز پلیمر

اتیلن گلیکول و TPA با تراکم واکنش نشان می دهند تا واحدهای اتیلن ترفتالات را تشکیل دهند، که سپس از طریق پیوندهای استر (CO−O) برای تشکیل زنجیره های طولانی PET (شکل 2) متصل می شوند.

سنتز پلی استر

فرایند تراکم پلی اتیلن نیاز به درجه حرارت بالا (تا 290 °C) که منجر به انتشار CO2 قابل توجه میگردد. همچنین فرایند شامل استفاده از کاتالیزور مانند اکسیدهای فلزی یا استات فلزی است که پساب ان حاوی مواد شیمیایی است و آلوده کننده است.

بیشتر بدانید: خلاصه اصول پلی استر

•  مرحله تولید نساجی

چیپس PET ذوب می شود، اکسترود می شود و به فیلامنت ها ریسیده میشود. سپس در معرض هوا خنک شده و بهبود خواص مکانیکی میابد. سپس فیلامنتها کشیده می شوند. روش های مختلفی برای رسیدن به نخ با ویژگی های خاص وجود دارد. انها را می توان از الیاف کوتاه یا نخهای فیلامنتی اماده کرد. سپس نخ ها بافته می شوند تا پارچه ای تولید کنند که به لباس تبدیل می شود.

• مرحله رنگرزی و تکمیل

رنگدانه ها و رنگ ها را می توان در مراحل مختلف تولید به منسوجات اعمال کرد. انها را را می توان با پلیمر ذوب شده مخلوط کرد یا با استفاده از تکنیک های مختلف که  اثرات زیست محیطی انها متفاوت است، به الیاف، نخ ها، پارچه ها یا پوشاک اضافه کرد. تقریبا 20٪ از الودگی اب جهانی به رنگرزی و تکمیل محصولات نساجی نسبت داده می شود. در کالای پلی استر نیاز به دمای بالا و مواد افزودنی یکی دیگر از عوامل مشکل زا برای محیط زیست است.

در فرایند های تکمیل نیزمواد شیمیایی مختلفی به کار میرود. از جمله مواد شوینده، ضداتش، ضد لکه، نرم کننده ها و کریر ها بسیاری از این مواد شیمیایی برای سلامت انسان خطرناک هستند، به طور متوسط، تولید 1 کیلوگرم منسوجات 0.58 کیلوگرم مواد شیمیایی مصرف می کند. باقی مانده های این ترکیبات (که تمایل به تجزیه زیستی ندارند) ممکن است به طور مستقیم به محیطی که در ان گسترش می یابد، حتی وارد زنجیره غذایی شود.

برای اطلاع بیشتر کلیک کنید: رنگ چیست؟

یک روش استفاده از رنگهای طبیعی و روش جدیدتر برای رنگرزی پارچه های مصنوعی یا پوشاک از CO2 فوق بحرانی به عنوان حلال استفاده می کند. با این حال، فشار بالا برای تولید CO2 فوق بحرانی (170 تا 270 بار) مورد نیاز است که مصرف انرژی را افزایش می دهد. روش دیگر رنگرزی  توده ای است که در ان رنگدانه ها همراه با پلیمر ذوب شده اکسترود می شوند تا الیاف حاصل از به صورت رنگی تولید گردد. این موجب صرفه جویی در اب، انرژی و استفاده بیشتر از مواد شیمیایی می شود و بنابراین اثرات زیست محیطی 30 تا 50 درصد کمتر از رنگرزی معمولی است. تولید الیاف غیر رنگی اسان تر است و بعدا انها را بر اساس تقاضا رنگ می کند، بنابراین رنگرزی توده به طور گسترده ای در صنعت استفاده نمی شود.

2. مرحله توزیع

مراحل مختلف در زنجیره ارزش نساجی اغلب در کشورها یا مناطق مختلف انجام می شود. همه کشورها ذخایر نفتی ندارند. اغلب، مواد تولیدی در هر مرحله برای تبدیلات بعدی به مکان دیگری منتقل میشوند، حمل و نقل مواد خام، نخ ها، پارچه ها و پوشاک و تمام مواد شیمیایی مورد نیاز در هر مرحله، منجر به ایجاد ردپای کربن و گرم شدن کره زمین میشود. به طور کلی بهترین رویکرد برای کاهش اثرات زیست محیطی هزینه های حمل و نقل، ایجاد زنجیره های تامین کوتاه تر بین صنایع درگیر در تولید نساجی است.

• خرده فروشی و مصرف

خرده فروشی مشاغل را در سراسر جهان (9٪ از کل اشتغال در اروپا در سال 2010) فراهم می کند و یکی از دروازه های اصلی بازار کار است. اخیرا، مد پایدار به عنوان بخشی از جنبش مد اهسته ظهور کرده است که در ان بر اساس یک فرایند تولید اخلاقی، تاثیر زیست محیطی کم، دوام پوشاک، و بازیافت پوشاک یعنی اصول اقتصاد دورانی عمل میشود.

بازیافت و یا استفاده از لباس های دست دوم. توسط زارا و H & M نمونه هایی از این استراتژی است که بخشی از تولیداتشان از لباس های بازیافتی ساخته شده است. سایر مدل های کسب و کار از جمله اجاره یا اشتراک لباس به جای فروش انها طول عمر یک لباس را افزایش می دهد و دفع مناسب را در پایان چرخه ان تضمین می کند.

3. مصرف آب

مصرف اب توسط ماشین لباسشویی در مناطق مختلف جهان بر اساس داده های منتشر شده تا سال 2006 مورد ارزیابی قرار گرفته است. متوسط مصرف اب در هر شستشو در اروپا 60 لیتر (جایی که ماشین لباسشویی محور افقی غالب است) و 144 لیتر در امریکای شمالی (جایی که ماشین های محور عمودی شایع تر هستند) بود. بر اساس فرکانس های فرضی لباسشویی، این نشان دهنده 10،000 لیتر در سال برای خانواده های اروپایی و 41،000 لیتر در سال در امریکای شمالی است.

می توان از اب خاکستری برای توالت ها و شستن لباس ها استفاده کرد، اگرچه شایع ترین کاربرد ابیاری باغی / کشاورزی و کاربردهای صنعتی است. جمع اوری اب باران برای لباس های شسته شده نیز پیشنهاد شده است. استفاده از اب باران برای لباسشویی نیز می تواند دوز لازم مواد شوینده را تا 62٪ کاهش دهد و تاثیر مثبتی بر محیط زیست داشته باشد.

4.  مصرف انرژی

متوسط مصرف انرژی برای یک بار شستشو در 60 °C در یک دستگاه دارای مصرف 0.78 کیلووات ساعت در هر شستشو است. اما شستشو در دمای پایینتر (40 °C به جای 60 °C) میتواند مصرف برق را 23٪ کاهش می دهد. خشک کن ها حدود 5 برابر بیشتر از ماشین لباسشویی انرژی مصرف می کنند همچنین این مقدار می تواند به 15 برابر بیشتر برای پارچه های پنبه ای افزایش یابد، که خشک شدن ان سخت­تر از پلی استر است. خشک کردن در هوا به طور قابل توجه مصرف انرژی را در مرحله استفاده از هر لباس کاهش می دهد. اموزش مصرف کننده در مورد انتخاب های پایدار برای به حداقل رساندن مصرف انرژی در این مرحله ضروری است.

5. اثرات زیست محیطی مربوط به مواد شوینده

تاثیر کلی محیط زیستی لباسشویی بستگی به نوع و مقدار مواد شوینده مورد استفاده دارد، هم از نظر منابع مصرف شده در طول تولید و هم از نظر الودگی اب و زمین در هنگام دفع فاضلاب دارد. در میان چهار شکل مواد شوینده (مایع، پودر، کپسول و قرص)، تولید قرص ها بیشترین انتشار گازهای گلخانه ای را تولید می کند. مقادیر قابل توجهی از مواد شوینده حتی پس از پردازش هنوز در محیط زیست قرار می گیرند و اکوسیستم های ابزی و زمینی را در معرض خطر قرار می دهند و به شدت به حیوانات و گیاهان ابزی اسیب میرسانند.

اثرات زیست محیطی مربوط به مواد شوینده

• انتشار میکرو الیاف

تمام منسوجات تا حدودی پرز تولید می کنند، که مقدار تولید شده بستگی به خواص نساجی مانند مواد لیف، ویژگی های نخ، ساخت پارچه و مصرف دارد. پارامترهای نساجی شامل نخ های با پیچ و تاب میکروالیاف کمتری را تولید میکنند. پارچه های تولید شده با نخهای اسپان (الیاف کوتاه) نسبت به پارچه هایی فیلامنتی، میکروالیاف بیشتری ازاد میکنند. منسوجات برش قیچی 30 برابر میکروالیاف بیشتری از منسوجات برش لیزری دارند. پنبه میکروالیاف بیشتری نسبت به پلی استر ازاد می کند. پارامترهای غیرنساجی از جمله چرخه شستشو یک عامل اساسی در انتشار میکروالیاف است. همچنین نسبت حجم اب بالاتر به پوشاک در فرایند های شستشو در رهایش بیشتر میکرو الیاف موثر است.

میکروالیاف منتشر شده در طول مرحله استفاده در همه جا شامل خاک، اب ، و حتی کوه ها گسترش مییابد، و حتی وارد زنجیره غذایی شامل بسیاری از ارگانیسم ها از جمله محصولات میوه و سبزیجات نیز میگردد. آلودگی هوای داخل و خارج از منازل، به صورت گرد و غبار و نیز الوده کردن غذا، استنشاق میکروالیاف از هوا، الودگی دریاها و اقیانوس ها و ورود به بدن ماهی ها، الودگی خاک و ورود به بدن دام  طیور از طریق خوراک از زمین یا مواد غذایی از اثرات دیگر ان است. انسان از طریق تماس، استنشاق و مصرف مواد غذایی و نوشیدنی­ها در معرض آلودگی قرار می گیرند.

انتشار میکرو الیاف

6. مرحله پایان چرخه مصرف

در پایان عمر مصرف البسه، میتوان لباس های با قابلیت استفاده مجدد و قابل بازیافت را ارزیابی و مرتب نمود، یا با زباله های خانگی سوزاند یا در زمین دفن نمود. از دست رفتن منابع ارزش لباس‌های دور ریخته‌شده با تولید لباس‌های جدید بار زیست‌ محیطی بسیار بالاتری نسبت به فرآیند دفع دارد. اگر لباس های دور ریخته شده قابل استفاده مجدد یا بازیافت باشد، تولید لباس های جدید غیر ضروری خواهد بوده و مواد اولیه حفظ می شود. عمر عملی پوشاک را می توان با انتقال ان به صاحب جدید از طریق فروشگاه های دست دوم یا موسسات خیریه گسترش داد.

سوزاندن به معنی تخریب حراتی زباله است که می تواند تحت شرایط کنترل شده یا کنترل نشده، در حضوریا عدم وجود اکسیژن و با یا بدون بازیابی انرژی انجام شود. زباله های سوزانده شده حذف نمی شوند، بلکه به گازهای سمی و خاکستر باقی مانده خطرناک تبدیل می شوند که نیاز به روش های دفع بیشتر دارند.

برای مطالعه بیشتر کلیک نمایید: کلیاتی پیرامون تاثیر حرارت بر الیاف پلی استر

بازیافت منسوجات مصنوعی یک مفهوم گسترده است، اما تمام بازیافت شامل درجه ای از تخریب است. بازیافت نساجی از بازیابی پارچه یا الیاف تا تخریب مواد برای بازیابی پلیمرها یا حتی مونومرها، منجر به اجتناب از سوزاندن یا دفن در زمین میگردد. با وجود این موارد، مواد بازیافتی همچنان ناخوشایند هستند و مواد اصلی معمولا ترجیح داده می شوند. باز یافت میتواند مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، و یا زیستی انزیمی باشد که هریک مزایا و معایب خود را داراست.

نتیجه گیری

ایجاد تولیدات پایدار نیاز به مشارکت ذینفعان متعدد شامل دولت ها و سازمان های غیر دولتی، صنعت، محققان و مصرف کنندگان. و نیز اقدامات جدید از طریق ترکیبی از قوانین، مشوق های اقتصادی، بودجه، اموزش و ارتباطات دارد. اولویت اصلی حذف تدریجی سوخت های فسیلی در هر مرحله از زنجیره ارزش است. از نظر مواد، پلیمرها، مواد شیمیایی خطرناک و رنگ ها باید با جایگزین های ایمن بازیافت شده، زیستی یا مبتنی بر CO2 جایگزین شوند. علاوه بر این، روش های تولید که نیاز به اب کمتر و مواد شیمیایی کمتری دارند باید از طریق طراحی هوشمند مبتنی بر اقتصاد دورانی تشویق شوند.

قوانین جدید، مشوق های اقتصادی، بودجه و اموزش برای تشویق پایداری ضروریست. دولت ها باید محرک­های تغییر باشند تا اطمینان حاصل شود که شرکت ها با قوانین ملی و بین المللی مطابقت دارند. صنعت نیز باید با این تغییرات سازگار شود و  با اتخاذ مدل‌های کسب‌وکار جدید به نفع مد آهسته و پایدار و نه سریع و بیهوده، استراتژی‌های خود را بازنگری کند و تغییر مسیر دهد. خرید اگاهانه را می­توان با اجرای استانداردهای برچسب زیست محیطی و با ترویج مدل های کسب و کار بر اساس لباس های دست دوم و بازیافتی به دست اورد.