เทคโนโลยีการรีไซเคิลประเภทใดมีผลกระทบมากที่สุด?

ประเด็นที่สำคัญ

การรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการจัดการทางกายภาพและการเปลี่ยนวัสดุเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ มีความคุ้มค่ามากกว่าการรีไซเคิลทางชีวภาพ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้สิ่งมีชีวิตพิเศษในการทำลายของเสีย อย่างไรก็ตาม การรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรก็มีข้อเสียในแง่ของการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีคุณภาพต่ำ เนื่องจากลักษณะของกระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง ผลพลอยได้เหล่านี้อาจเป็นที่ต้องการน้อยลงหรือใช้งานไม่ได้สำหรับการใช้งานบางอย่าง ดังนั้นจึงอาจกระทบต่อมูลค่าโดยรวมและความสมบูรณ์ของวัสดุรีไซเคิล

การรีไซเคิลสารเคมีเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการแยกวัสดุเหลือทิ้งให้เป็นโมโนเมอร์ที่เป็นส่วนประกอบ ทำให้เกิดแนวทางที่หลากหลายมากขึ้นในการจัดการกับขยะประเภทต่างๆ วิธีการนี้รวมถึงเทคนิคต่างๆ เช่น ไพโรไลซิส แก๊สซิฟิเคชั่น และโซลโวไลซิส

เครื่องจำหน่ายสินค้าอัตโนมัติแบบย้อนกลับและโครงการจูงใจถือเป็นการส่งเสริมความพยายามในการรีไซเคิล แม้ว่าจะมีข้อจำกัดขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่ยอมรับก็ตาม นอกจากนี้ วิธีการทางเลือก เช่น การแปลงของเสียเป็นพลังงาน และการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นำเสนอโอกาสเพิ่มเติมในการปรับปรุงแนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืน

แม้ว่าองค์กรพัฒนาเอกชน (NGO) และนักเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมจะพยายามสร้างความตระหนักรู้ทั่วโลกเกี่ยวกับความสำคัญของการรีไซเคิล แต่อัตราการรีไซเคิลที่แท้จริงกลับถึงทางตันในระดับสากล นอกจากนี้ สังเกตได้ว่ามีการกำจัดของเสียประเภทต่างๆ ในพื้นที่ฝังกลบเดียวกันโดยไม่มีความแตกต่างหรือความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ สาเหตุหลักสำหรับสถานการณ์ที่ไม่เอื้ออำนวยนี้อาจเกิดจากความไม่สอดคล้องกันในขั้นตอนการรีไซเคิลและวิธีการรวบรวม ซึ่งมักจะพึ่งพาเทคโนโลยีโบราณที่ไม่แพงแต่ค่อนข้างล้าสมัย ประเทศจำนวนมากยังคงใช้แนวทางพื้นฐานดังกล่าวต่อไป

เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการรีไซเคิลยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาว่าวิธีการรีไซเคิลเฉพาะแบบใดที่มีอิทธิพลที่สำคัญที่สุดต่อการจัดการขยะและความพยายามด้านสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

การรีไซเคิลเชิงกล

การรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรเกี่ยวข้องกับการนำวัสดุที่รวบรวมมาเข้าสู่กระบวนการทางกลต่างๆ เช่น การย่อย การหลอม และการปรับรูปร่างใหม่ ซึ่งยังคงรักษาองค์ประกอบดั้งเดิมไว้ ดังนั้นจึงไม่สามารถรวมองค์ประกอบที่หลากหลายในระหว่างกระบวนการได้ โดยปกติแล้ว หน่วยงานจัดการขยะจะใช้วิธีนี้ในการแปรรูปผลิตภัณฑ์ที่ทำจากกระดาษ แก้ว โลหะ และพลาสติกเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป

การใช้วิธีการรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรแพร่หลายทั้งในภาครัฐและเอกชน เนื่องจากมีความคุ้มค่าเมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการรีไซเคิลทางเลือก แม้แต่ผู้ที่เป็นงานอดิเรกหรือ"นัก DIY"ก็สร้างเครื่องมือชั่วคราวสำหรับการแปรรูปวัสดุรีไซเคิลผ่านขั้นตอนต่างๆ เช่น การย่อย การหลอม และการขึ้นรูป

แม้ว่าการรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรจะมีข้อดี แต่ก็มีข้อเสียบางประการที่ต้องพิจารณา ข้อเสียประการหนึ่งก็คือ มักจะส่งผลให้การผลิตผลพลอยได้มีคุณภาพต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการจัดการของเสียแบบอื่นๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความรุนแรงของกระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างของวัสดุรีไซเคิลได้ เป็นผลให้ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุรีไซเคิล 100% อาจดูอ่อนแอหรือเปราะบางมากขึ้น โดยเห็นได้จากตัวอย่างถุงกระดาษและขวดพลาสติก

การรีไซเคิลสารเคมี

เครดิตรูปภาพ: IBM Research/Flickr

การรีไซเคิลทางเคมีเกี่ยวข้องกับการแยกโครงสร้างวัสดุเหลือทิ้งให้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่เรียกว่าโมโนเมอร์ โมโนเมอร์เหล่านี้จะถูกเปลี่ยนเป็นสารใหม่ที่มีคุณสมบัติแตกต่างจากของเสียเริ่มแรก ผลลัพธ์สุดท้ายคือการละทิ้งรูปแบบดั้งเดิมของวัสดุโดยสิ้นเชิง ซึ่งปัจจุบันมีอยู่ในสถานะที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

การรีไซเคิลสารเคมีมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านความสามารถในการแปรรูปวัสดุเหลือใช้ได้หลากหลายมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีทางกล น่าเสียดายที่กระบวนการรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรไม่สามารถจัดการกับของเสียที่สกปรก สกปรก หรือปนเปื้อนได้ ในหลายกรณี สิ่งอำนวยความสะดวกการจัดการขยะจะต้องกำจัดสิ่งของดังกล่าวในหลุมฝังกลบเนื่องจากไม่สามารถแปรรูปโดยใช้เครื่องจักรได้ ตัวอย่าง ได้แก่ ขวดพลาสติกที่มีของเหลวตกค้างหรือวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่ปนเปื้อนจากเนื้อดิบ

OECD รายงานว่ามีเพียงร้อยละ 9 ของ ขยะพลาสติกได้รับการรีไซเคิล ปัจจุบันมีการรีไซเคิลสารเคมีสามประเภท

ไพโรไลซิส

ไพโรไลซิสเป็นวิธีการสลายตัวด้วยความร้อนเคมีที่ปราศจากออกซิเจนที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งมีอุณหภูมิระหว่าง 752 ถึง 1,472 องศาฟาเรนไฮต์สำหรับการแปรรูปวัสดุรีไซเคิล โดยทั่วไปใช้สำหรับการจัดการขยะพลาสติกที่ซับซ้อน ไพโรไลซิสจะลดวัสดุเหล่านี้ให้เหลือระดับโมเลกุล และเปลี่ยนให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่า เช่น น้ำมันชีวภาพรีไซเคิล ซินกาส หรือสารคาร์บอน ไพโรไลซิสผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีลักษณะใกล้เคียงผลิตภัณฑ์ที่ได้มาจากแหล่งบริสุทธิ์ ซึ่งแสดงให้เห็นประสิทธิภาพของเทคนิคการรีไซเคิลสารเคมีนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการทางกลที่อาจทำให้คุณภาพของวัสดุลดลง

FHWA ระบุว่าผู้ขับขี่รถยนต์ชาวอเมริกันทิ้งยางรถยนต์จำนวน 280\+ ล้านเส้นต่อปี แต่ผู้ผลิตไม่สามารถทิ้งได้ ใช้ยางที่นำกลับมาใช้ใหม่อย่างยั่งยืนแต่ไม่ปลอดภัยอย่างไม่ระมัดระวัง Big Atom Tyre Recycling แก้ปัญหานี้ได้ด้วยกระบวนการไพโรไลซิส ทีมงานของบริษัททำการย่อยเศษยางรถยนต์ทางเคมีให้เป็นน้ำมันดิบและพลาสติก ซึ่งสามารถใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับยางรถใหม่เอี่ยมที่เชื่อถือได้

การแปรสภาพเป็นแก๊ส

การแปรสภาพเป็นแก๊สเป็นเทคนิคการประมวลผลด้วยความร้อนขั้นสูงที่ใช้ในการบำบัดวัสดุรีไซเคิลได้หลายประเภท รวมถึงพลาสติก ชีวมวล และขยะอินทรีย์ โดยปล่อยให้พวกมันสัมผัสกับอุณหภูมิระหว่าง 1,472 ถึง 2,192 องศาฟาเรนไฮต์ ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนมากเกินไป วิธีการนี้จะสลายวัสดุเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านปฏิกิริยาเคมีชุดหนึ่งที่นำไปสู่การสร้างซินกาส ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานได้หลากหลาย ต่างจากไพโรไลซิสตรงที่การทำให้เป็นแก๊สจำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นเนื่องจากธรรมชาติที่ซับซ้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพและประสิทธิผลเพิ่มขึ้นในการผลิตความร้อน พลังงาน และก๊าซสังเคราะห์ นอกจากนี้ยังแสดงถึงแนวทางที่ยั่งยืนในการควบคุมพลังงานจากทรัพยากรที่ถูกทิ้งร้างโดยให้น้อยที่สุด

การละลาย

การละลายเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานในการแปรรูปวัสดุรีไซเคิล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกำหนดเป้าหมายไปที่สารประกอบโพลีเอสเตอร์และโพลียูรีเทน เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวทำละลายที่เป็นกรรมสิทธิ์ในการละลายวัสดุเหลือทิ้งที่อุณหภูมิ 212 ถึง 572 องศาฟาเรนไฮต์ ตรงกันข้ามกับวิธีการรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรแบบดั้งเดิม ซึ่งไม่สามารถจัดการกับพลาสติกบางประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากความแข็งแกร่งและความเปราะบาง การละลายถือเป็นวิธีแก้ปัญหาที่น่าหวังสำหรับการแปรรูปของเสียดังกล่าว การกำจัดขยะฝังกลบเป็นแนวทางหลักที่ใช้กันมานานในโรงงานจัดการขยะเมื่อต้องจัดการกับพลาสติกที่รีไซเคิลยากเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม การละลายได้นำเสนอทางเลือกที่เป็นไปได้นอกเหนือจากการปฏิบัติแบบเดิมๆ โดยจัดให้มีสภาพแวดล้อม

แน่นอนว่าการละลายสามารถแปรรูปทั้งสารชีวภาพและขยะอินทรีย์ได้ ผลพลอยได้หลักที่ได้จากกระบวนการนี้คือเชื้อเพลิง โอลิโกเมอร์ และโมโนเมอร์ซึ่งมีประโยชน์ใช้สอยในระดับสูง สารที่นำกลับมาใช้ใหม่เหล่านี้อาจนำไปใช้ในการผลิตพลาสติกเกรดพรีเมียม เอทิลแอลกอฮอล์ และสารหล่อลื่น

แม้จะมีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรแบบเดิมอย่างปฏิเสธไม่ได้ เช่น ไพโรไลซิส การทำให้เป็นแก๊ส และการละลาย แต่น่าเสียดายที่เทคนิคขั้นสูงเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังอยู่ห่างไกลจากสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดการขยะส่วนใหญ่ เนื่องจากมีต้นทุนที่ห้ามปรามและข้อกำหนดในการบำรุงรักษาที่สำคัญ แม้ว่าอาจมีความหวังในการนำแนวทางนวัตกรรมเหล่านี้ไปใช้อย่างกว้างขวางในอนาคต แต่ก็ยังอาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าที่แนวทางเหล่านี้จะกลายเป็นเทคโนโลยีการรีไซเคิลที่โดดเด่นทั่วโลก

ตู้หยอดเหรียญแบบย้อนกลับ

เครดิตรูปภาพ: Donald_Trung/Wikimedia Commons

Reverse Vending Machines (RVM) เป็นโซลูชันเชิงปฏิบัติที่มุ่งส่งเสริมการรีไซเคิลโดยการเปิดโอกาสให้บุคคลทั่วไปแลกเปลี่ยนวัสดุรีไซเคิลได้ เช่น ภาชนะแก้วเปล่า ขวดพลาสติก และกระป๋องอะลูมิเนียมเพื่อรับรางวัล รางวัลเหล่านี้อาจรวมถึงคูปอง บัตรส่วนลด หรือค่าตอบแทนเป็นตัวเงิน เพื่อใช้ประโยชน์จากสิทธิประโยชน์เหล่านี้ เราเพียงแค่ใส่ของรีไซเคิลลงในเครื่อง รับรางวัล และดูขณะที่อุปกรณ์คัดแยกขยะโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับระบบนี้คือการปฏิบัติตามประเภทรีไซเคิลที่ยอมรับอย่างเข้มงวด เนื่องจากมีการใช้วิธีการประมวลผลแบบแมนนวลอย่างแพร่หลายในโรงงานจัดการขยะ จึงมีความเสี่ยงอย่างมากที่จะเกิดการปนเปื้อนจากวัสดุรีไซเคิลที่ไม่สามารถยอมรับได้

เพื่อส่งเสริมความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม แบรนด์ค้าปลีกได้ใช้กลยุทธ์ที่คล้ายกันซึ่งสนับสนุนให้ลูกค้าเข้าร่วมในโครงการรีไซเคิล ตัวอย่างเช่น Apple ได้ริเริ่มโครงการรีไซเคิลโดยมอบรางวัลและส่วนลดพิเศษให้กับบุคคลที่ส่งคืนผลิตภัณฑ์ Apple ที่ล้าสมัยไปยังจุดรับสินค้าที่กำหนด การทำเช่นนี้จะทำให้ทั้งบริษัทและลูกค้ามีส่วนร่วมในการลดของเสียและอนุรักษ์ทรัพยากร

ขยะเป็นพลังงาน (WtE)

ขยะเป็นพลังงานเป็นกระบวนการที่แปลงของเสียจากชุมชน อุตสาหกรรม และเกษตรกรรมให้เป็นพลังงานที่ใช้ได้ โดยผ่านการควบคุมการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง วิธีนี้จะสร้างผลพลอยได้ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ความร้อนและไฟฟ้า การนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในวงกว้างมีศักยภาพในการเพิ่มการเข้าถึงแหล่งพลังงานทดแทนสำหรับชุมชนทั่วโลก

แม้ว่ากระบวนการจากขยะไปเป็นพลังงาน (WtE) และกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สมีความคล้ายคลึงกันในการแปลงวัสดุเหลือใช้ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่ากระบวนการเหล่านี้ใช้วิธีการทางเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การทำให้เป็นแก๊สเกี่ยวข้องกับการทำให้วัสดุเหลือทิ้งได้รับความร้อนสูงในสภาพแวดล้อมที่มีปริมาณออกซิเจนจำกัด ในขณะที่ WtE เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้โดยตรงของวัสดุรีไซเคิล นอกจากนี้ ควรสังเกตว่าเทคโนโลยี WtE ไม่สามารถผลิตก๊าซสังเคราะห์ (ซินกาส) ซึ่งเป็นผลผลิตหลักจากโรงงานแปรสภาพเป็นแก๊สได้

การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

เนื่องจากการพึ่งพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น สมาร์ทโฟน สกู๊ตเตอร์ และยานพาหนะไฟฟ้าของเรายังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่จ่ายพลังงานให้กับส่วนประกอบที่จำเป็นของชีวิตยุคใหม่ก็เช่นกัน

IEA รายงานว่าความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจาก 330 เป็น 550 GWh ใน และในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้น อาจมีอันตรายน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล การผลิตในปริมาณมากจะทำให้โครงการขุดเพิ่มขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ

วิธีการที่ดีกว่าคือนำแนวทางปฏิบัติในการรีไซเคิลแบตเตอรี่อย่างรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อมมาใช้ โดยอนุญาตให้ผู้ผลิตลิเธียมไอออนหยุดการใช้วัตถุดิบโดยอำนวยความสะดวกในการดำเนินการในศูนย์กำจัดและรีไซเคิลแบตเตอรี่

ไพโรเมทัลโลหกรรม

กระบวนการไพโรเมทัลโลจิคัลเป็นส่วนหนึ่งของเทคนิคไพโรไลซิส ซึ่งเกี่ยวข้องกับการนำแบตเตอรี่รีไซเคิลไปไว้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้นภายในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากปริมาณออกซิเจนมากเกินไป ด้วยแนวทางนี้ โรงงานรีไซเคิลเฉพาะทางจึงสามารถแยกธาตุดินที่หลากหลายออกจากวัสดุที่สลายตัวได้ อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดที่สำคัญประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการทำไพโรเมทัลโลหกรรมคือการสร้างไนโตรเจนออกไซด์และสารประกอบซัลเฟอร์เป็นผลพลอยได้จากการเผาไหม้ ซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างเข้มงวดในโรงงานดังกล่าว

วิทยาโลหะวิทยา

ไฮโดรเมทัลโลวิทยาเป็นอีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากไพโรเมทัลโลวิทยา เนื่องจากเป็นกระบวนการที่อุณหภูมิต่ำซึ่งมุ่งเป้าไปที่การละลายแบตเตอรี่รีไซเคิลภายในตัวทำละลายเฉพาะ ในขณะเดียวกัน โรงงานรีไซเคิลก็ทราบกันว่าสามารถแยกโลหะดินออกหลังจากการย่อยสลายได้ อย่างไรก็ตาม หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับวิทยาโลหะวิทยาคือการสร้างน้ำทิ้ง ซึ่งจำเป็นต้องกำจัดทิ้งอย่างปลอดภัยและระมัดระวังโดยสถานบำบัด

การรีไซเคิลโดยตรง

การตกแต่งแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วใหม่ผ่านการรีไซเคิลโดยตรงเกี่ยวข้องกับการประมวลผลส่วนประกอบทางกลไกเพื่อคืนสภาพให้อยู่ในสภาพใช้งานได้ วิธีการนี้นำเสนอโซลูชันที่ราคาไม่แพงและพร้อมใช้งาน แม้ว่าจะมีข้อจำกัดว่าแบตเตอรี่ที่ปรับสภาพแล้วไม่สามารถนำมาใช้ในวัตถุประสงค์เริ่มแรกได้ แต่จะทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเสริมเท่านั้น

มีส่วนร่วมด้วยการรู้วิธีกำจัดแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งาน C&EN รายงานว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพียงห้าเปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ถูกรีไซเคิลเนื่องจากผู้บริโภคและผู้ผลิตปฏิบัติตามความประมาทเลินเล่อ วิธีการกำจัด

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจะยังคงปรับปรุงระบบรีไซเคิลต่อไป

แม้ว่าอัตราการรีไซเคิลทั่วโลกอาจยังไม่มีการปรับปรุงให้ดีขึ้นในทันที แต่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับครัวเรือน องค์กรเอกชน สถาบันที่ไม่แสวงหาผลกำไร และหน่วยงานของรัฐในการร่วมมือกันในการนำเทคโนโลยีรีไซเคิลที่มีประสิทธิภาพไปใช้ และรวมเทคโนโลยีเหล่านี้เข้ากับกลยุทธ์การจัดการขยะตามลำดับ น่าเสียดายที่ระบบคัดแยกที่ล้ำสมัยจำนวนมากยังคงถูกใช้งานน้อยเกินไป สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าวิธีการรีไซเคิลที่มีประสิทธิภาพเหล่านี้มีไว้เพื่อบรรเทาผลกระทบที่เป็นอันตรายบางประการอันเป็นผลมาจากปริมาณขยะที่เกิดจากสังคมที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ความพยายามอย่างต่อเนื่องในการลดการใช้พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวก็ควรยังคงเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกเช่นกัน