تدوير المخلفات " ملف متخصص "

إعادة التدوير

 أدى التزايد المستمرو حاجات الافراد المتزايدة مع تزايد اعدادهم للمواد المعدنية و الورقية و البلاستيكية ...إلخ  إلى تزايد النفايات المتراكمة في الطبيعة دون تحليل لفترة طويلة مما يؤدي إلى تلوث البيئة مما يؤثر سلبا على الحياة على الارض بغض النظر عن التكاليف الهائلة للتخلص منها .

فلجأ الانسان في السنوات الاخيرة الى عملية كيميائية فيزيائية تسمى إعادة التدوير و هذه العملية عبارة عن إعادة تصنيع للمواد التي يمكن جمعها و إجراء التدوير عليها , مما يؤدي الى حل الكثير من المشاكل أهمها تخليص البيئة منها  لعدم قدرة الطبيعة الى تحليلها تلقائيا .

إعادة التدوير.. حيث تلتقي البيئة مع الاقتصاد

 أدرك الإنسان مدى إساءته لاستخدام عناصر الكون المختلفة حوله، كانت الدعوة إلى يوم الأرض في عام 1970. ومنذ ذلك الحين تعالت صيحات اصدقاءالبيئة، وظهرت أحزاب الخضر من البلاد، وتشكل عند الكثيرين وعي بيئي ورغبة حقيقية في وقف نزف الموارد، وظهر جيل يعرف مفردات مثل :

ثقب الاوزون , (Recycling, اعادة التدوير((Effect Green House الاحتباس الحراري (

  )  Ecological System)و النظام البيئي

، وتعلق الكثيرون بهذا التعبير الثاني رغبة في التكفير عن الذنبوبنا في حق كوكبنا المسكين.

هل تعرف القاعدة الذهبية؟

إعادة تدوير المخلفات أحد الأركان الأربعة التي تقوم عليها عملية إدارة المخلفات أو ما يعرف بالقاعدة الذهبية وهي:

1- التقليل :(Reduction) والمقصود هو تقليل المواد الخام المستخدمة، وبالتالي تقليل المخلفات، ويتم ذلك:

1.     إما باستخدام مواد خام أقل.

2.     أو باستخدام مواد خام تنتج مخلفات أقل.

3.     أو عن طريق الحدّ من المواد المستخدمة في عمليات التعبئة والتغليف، مثل: البلاستيك والورق والمعادن، وهذا يستدعي وعيًا بيئيًّا؛ فمثلاً في الولايات المتحدة الأمريكية التزم الكثير من منتجي الصابون السائل بتركيزه؛ حتى يتم تعبئته في عبوّات أصغر، أو إنتاج معجون أسنان بدون عبوته الكرتونية الخارجية، وهذا ما يطلق عليه .(wast minimization)

2- إعادة استخدام المخلفات :(Reuse) وهذا يعني - مثلاً - إعادة استخدام الزجاجات البلاستيكية للمياه المعدنية بعد تعقيمها، وإعادة ملء الزجاجات بعد استخدامها، هذا يؤدي إلى تقليل حجم المخلفات، ولكنه يستدعي وعيًا بيئيًّا لدى عامة الناس في كيفية التخلص من مخلفاتهم، والقيام بعملية فرز بسيطة لكل من المخلفات البلاستيكية والورقية والزجاجية والمعدنية قبل التخلص منها، فنجد في كل من اليابان والولايات المتحدة الأمريكية صناديق قمامة ملونة في كل منطقة وشارع؛ بحيث يتم إلقاء المخلفات الورقية في الصناديق الخضراء، والمخلفات البلاستيكية والزجاجية والمعدنية في الصناديق الزرقاء، ومخلفات الأطعمة أو ما يطلق عليه المخلفات الحيوية في الصناديق السوداء.

3- إعادة التدوير (:(Recycling والمقصود بإعادة التدوير هو إعادة استخدام المخلفات؛ لإنتاج منتجات أخرى أقل جودة من المنتج الأصلي.

4- الاسترجاع الحراري (:(Recovery وتستخدم تكنولوجيا الاسترجاع الحراري في الكثير من الدول، خاصة اليابان؛ للتخلص الآمن من المخلفات الصلبة، والمخلفات الخطرة صلبة وسائلة، والحمأة الناتجة من الصرف الصحي والصناعي، وذلك عن طريق حرق هذه المخلفات تحت ظروف تشغيل معينة مثل درجة الحرارة ومدة الاحتراق، وذلك للتحكم في الانبعاثات ومدى مطابقتها لقوانين البيئة. وتتميز هذه الطريقة بالتخلص من 90% من المواد الصلبة، وتحويلها إلى طاقة حرارية يمكن استغلالها في العمليات الصناعية أو توليد البخار أو الطاقة الكهربائية.

إعادة التدوير.. التقاء البيئة مع الاقتصاد:

إعادة تدوير الورق: تعتبر عملية اقتصادية من الدرجة الأولى؛ وذلك لأنه طبقًا لإحصائية وكالة حماية البيئة بالولايات المتحدة الأمريكية فإن إنتاج طن واحد من الورق 100% من مخلفات ورقية سوف يوفر (4100 كيلو وات/ ساعة) طاقة، وكذلك سيوفر 28 مترًا مكعبًا من المياه، بالإضافة إلى نقص في التلوث الهوائي الناتج بمقدار 24 كغم من الملوثات الهوائية. وبالرغم من ذلك، فإنه يتم في الولايات المتحدة الأمريكية إعادة تدوير 20.9 طنًّا ورقيًّا سنويًّا فقط مقابل 52.4 طنًّا من الورق يتم التخلص منها دون إعادة تدوير. أما الورق المعاد تدويره فإنه يستخدم في طباعة الجرائد اليومية.

إعادة تدوير البلاستيك: ينقسم البلاستيك إلى أنواع عديدة يمكن اختصارها في نوعين رئيسين هما البلاستيك الناشف Hard Plastic وأكياس البلاستيك Thin Film Plastic، ويتم قبل إعادة  التدوير غسل البلاستيك بمادة الصودا الكاوية المضاف إليها الماء الساخن. وبعد ذلك يتم تكسير البلاستيك الناشف وإعادة استخدامه في صنع مشابك الغسيل، والشماعات، وخراطيم الكهرباء البلاستيكية، ولا ينصح باستخدام مخلفات البلاستيك في إنتاج منتجات تتفاعل مع المواد الغذائية. أما بلاستيك الأكياس فيتم إعادة بلورته في ماكينات البلورة.

إعادة تدوير المخلفات المعدنية: وهي تتمثل أساسًا في الألومنيوم والصلب؛ حيث يمكن إعادة صهرها في مسابك الحديد ومسابك الألومنيوم، ويعتبر الصلب من المخلفات التي يمكن إعادة تدويرها بنسبة 100%، ولعدد لا نهائي من المرات، وتحتاج عملية إعادة تدوير الصلب لطاقة أقل من الطاقة اللازمة لاستخراجه من السبائك، أما تكاليف إعادة تدوير الألومنيوم فإنها تمثل 20% فقط من تكاليف تصنيعه، وتحتاج عملية إعادة تدوير الألومنيوم إلى 5% فقط من الطاقة اللازمة.

إعادة تدوير الزجاج: صناعة الزجاج من الرمال تعتبر من الصناعات المستهلكة للطاقة بشكل كبير؛ حيث تحتاج عملية التصنيع إلى درجات حرارة تصل إلى 1600ْ درجة مئوية، أما إعادة تدوير الزجاج فتحتاج إلى طاقة أقل بكثير.

إعادة تدوير المخلفات الحيوية: وتتمثل المخلفات الحيوية في بقايا الأطعمة ونواتج تقليم الأشجار والحقول، ويُعاد تدوير هذه المخلفات في وحدات تصنيع السماد العضوي لإنتاج مواد ذات قيمة سمادية عالية، ويتم ذلك بعدة طرق:

المعالجة بالتخمر الهوائي (طريقة الكمر) :erobic Fermentation وتعتمد هذه الطريقة على عوامل كثيرة، منها: الرطوبة، ونسبة الكربون إلى النيتروجين، وطريقة تكسير المخلفات، ومنها أساليب كثيرة مثل الكمر بتيّارات الهواء الطبيعي Passive Composting، وطريقة الكمر بالهواء القصري Forced Aeration ، وطريقة الكمر الطبيعي  .Natural Composting

عملية التخمر اللاهوائي (البيوجاز)  :Anaerobic Fermentation وتتميز هذه الطريقة بإنتاج غاز البيوجاز (الغاز الحيوي) في أثناء عملية التحلل اللاهوائي، بالإضافة إلى الماء الناتج. ولقد تطورت وحدات البيوجاز في العشرين سنة الماضية بدرجة كبيرة؛ فوصل عدد وحداتها في الصين إلى 7 ملايين وحدة، وفي الهند 120 ألف وحدة، وفي كوريا الجنوبية 50 ألف وحدة، وتعتبر تكنولوجيا البيوجاز من التكنولوجيات الاقتصادية؛ حيث يولد المتر المكعب الواحد من غاز البيوجاز 1.25 كيلو وات/ساعة، وهي طاقة كافية لتشغيل موتور قوته حصان واحد لمدة ساعتين، هذا فضلاً عن الآثار البيئية الإيجابية؛ حيث يتم إبادة قدر كبير من الطفيليات والميكروبات المرضية في أثناء عملية التخمر اللاهوائي.

عملية التخمر بالديدان Vermi composting : في هذه الطريقة تقوم الديدان بدور هام في تحويل المخلفات العضوية إلى سماد عضوي بجودة عالية تحت ظروف ملائمة من الرطوبة والحرارة والتهوية، ووجد أن سماد الديدان ذو كفاءة عالية وخالٍ من بذور الحشائش، ومفكك وخفيف الوزن، ويمكن استخدامه كتربة صناعية في المشاتل، كما أن العملية ذاتها غير ملوثة للبيئة واقتصادية وغير مستهلكة للطاقة.

*  ( أهمية إعادة التدوير في حماية البيئة )

1)   المحافظة على الموارد وتقليل الاستهلاك (تقليل انسياب المواد واستهلاك الطاقة) .

2) حماية الأراضي الزراعية وأماكن رمي المخلفات.

3)  حماية البيئة من المواد والانبعاثات السامة.

ولإنجاح عملية إعادة التدوير يجب مراعاة وتحقيق المتطلبات البيئية والتقنية والاقتصادية العامة بالإضافة للمتطلبات الفنية الخاصة بكل منتوج والتنسيق بينها أثناء عملية تصميم المنتوج.

* تعريفات ومبادئ إعادة التدويرودورها في حماية البيئة والتقليل من التلوث وقواعد وإرشادات للتصميم المساعد لإعادة التدوير.

1 يترافق التطور والنشاط الصناعي والاقتصادي والاجتماعي بالتلوث البيئي. فمع دخول الصناعة والتقنية كل مجالات الحياة (والمتمثل في الأجهزة والمعدات والسلع الاستهلاكية) وتغير أسلوب وشكل الحياة ، تزداد أيضا مشاكل التلوث البيئي والتي تتكون خلال مراحل حياة المنتوج التالية:

 - استخراج وتصنيع المواد الخام.

  -تصنيع المنتجات

  - استخدام المنتجات .

- التخلص من المخلفات والمنتوجات القديمة " الخردة ".

بالرغم من المزايا المتعددة للصناعة وما تقدمه وتوفره من خدمات إلا أنها تسبب في أنواع متعـددة من التلوث البيئي وما ينتج عنه من مضار . فمعظم العمليات الصناعية والتقنية سواء كانت لإنتاج أو لاستخدام منتوج تؤدى إلى تكون العديد من الملوثـــات ومنهـا:

تلوث الهواء ومياه الصرف والمخلفات الصلبة. وفي حياتنا اليومية نجد أننا نستخدم العـديـد من المنتـوجات والســلــع التي ينطبــق عليهــا نفس الشيء. في الشكل والجدول رقم (1)  كمية المخلفات التي تتكون خلال إنتاج  بعض أنواع المنتوجات.

شكل (1) الصناعة والمخلفات

جدول (1)      كمية المخلفات التي تتكون نتيجة لإنتاج بعض أنواع المنتوجات

* نلاحظ من الجدول و الشكل(1) ان كمية المخلفات كبيرة جدا بالنظر الى كمية المنتج .

2  استراتيجيات حماية البيئة

1.2.         استخدام تقنيات إنتاج نظيفة

تشتمل هذه الاستراتيجية على النقاط التالية:

 1) التقليل من تكون الملوثات البيئية والمخلفات .

 2)العمل على من استخدام المواد ذات الأثر البيئي .

 3)العمل على استخدام تقنيات مناسبة لمنع انسياب المواد الملوثة للهواء والماء والتربة    من خلال تركيب واستخدام المصفيات المناسبة .  

4)التخلص الملائم بيئيا من النفايات والرواسب الناتجة عن هذه المصفيات .

بالإضافة لهذه النقاط يجب مراعاة مرحلة استخدام المنتج وما ينتج عنها من ملوثات ومخلفات كما يجب و الاهتمام بعمليات التقييم البيئي ( تقييم الوحدات الإنتاجية / تقييم دورة حياة المنتج) ،لما توفره من معلومات عن التلوث ومصادره والتي من خلالها يمكن مقارنة الإمكانيات والتقنيات الإنتاجية والخدمة واختيار الحلول والبدائل الأفضل وتحسين النقاط الحرجة .

2.2 تكوين الدوائر المغلقة ( إعادة التدوير)

كل عملية تصنيعية أو تشغيلية تتم على المواد الخام ترفع من قيمة هذه المواد وكل عملية استخدام  لهذه المواد أو أي منتج منها ترفع من فعالية هذه المواد.

فعن طريق الرفع من فعالية المواد ، من خلال إطالة عمر المنتج / المادة (إعادة الاستخدام / إعادة التصنيع) ، يتم التقليل من انسياب واستهلاك المواد والطاقة ومن التكاليف والتلوث البيئي شكل (2).

شكل (2) الرفع من فاعلية المواد والمنتوجات

3.2.         التخلص الملائم بيئيا من النفايات والمخلفات .

لضمان حماية البيئة من كل المخلفات التي لايمكن الاستفادة منها أو تجنبها يجب التخلص منها بالطرق الملائمة للبيئة. ويشمل ذلك:

 * الحرق لإنتاج طاقة حرارية تستخدم في عدة مجالات وللتقليل من حجم المخلفات  النهائية مع ضرورة مراعاة الغازات والمخلفات الناتجة عن عملية    الحرق.

* ردم باستخدام أماكن رمي خاصة يراعى فيها عدم الإضرار بالتربة أو المياه الجوفية أو الهواء الجوى.

 *كل الأمور المذكورة أعلاه هي عبارة عن أوليات في عملية التدوير

 3  إعادة التدوير

بالنسبة للصناعة فإن أحد التحديات حاليا هو التعامل مع مشكلة استنزاف الموارد غير المتجددة وازدياد كمية المخلفات والتلوث البيئي والبحث عن بدائل وحلول.

الفكرة الجوهرية لإعادة التدوير هي استحداث أو استكمال الدوائر المغلقة للاستفادة من المنتوجات والمخلفات وذلك بإعادة استخدامها أو تصنيعها(انظر الشكل (3).

شكل (3)  أنواع ودورات إعادة التدوير

4 أنواع إعادة التدوير

  *إعادة تدوير المنتج (product recycling):

     تعتبر حلا وبديلا للإنتاج الجديد ويمكن تطبيقها على الإنتاج الكامل أو المكونات والأجزاء كالآتي:

    1- إعادة تدوير المنتج مع المحافظة على شكله وبنيانه والقيمة العالية له بعد صيانته أو تطويره  وإعادة استخدامه لنفس الوظائف والمهام أو غيرها

2- إعادة تدوير المنتج بعد تفكيكه وإدخال مكوناته وأجزائه لعملية التجميع ويعتبر هذا النوع أقل قيمة من النوع السابق.

*إعادة تدوير المواد (material recycling):

  الاستفادة من المواد الداخلة في صناعة أي منتج (إعادة التصنيع ) في صناعات مماثلة أو مختلفة بعد فصل المواد الداخلة في صناعته عن بعضها   البعض مع مراعاة شروط حماية البيئة كالآتي:

 1- إعادة تدوير المواد من خلال إعادة تصنيعها واستخدامها كمواد تشغيل

2- إعادة تدوير المواد من خلال معالجتها كيميائيا أو حراريا لتصنيع مواد خام جديدة

5. دور إعادة التدوير في حماية البيئة

تساهم إعادة التدوير في المحافظة على البيئة والتقليل من التلوث من خلال دورها في الآتي:

   1-المحافظة على موارد المواد والطاقة .

   2- تقليل الاستهلاك من خلال إطالة عمر المنتج.

   3- تقليل الاستهلاك من خلال إعادة التصنيع .

   4 -تقليل الاستهلاك من خلال الرفع من كفاءة العمليات الإنتاجية

   5 - توفير الطاقة من خلال التقليل من العمليات الإنتاجية.

  6- حماية الأراضي المستخدمة  كمكبات لرمي القمامة من خلال التقليل من المخلفات.

  7- حماية البيئة من المواد الضارة والسامة الناتجة عن الصناعات الاستخراجية والتحويلية.

6.متطلبات التصميم المساعد لإعادة التدوير

لضمان نجاح أي منتوج في تحقيق المتطلبات البيئية والتقنية والاقتصادية لإعادة التدوير وحماية البيئة والمتطلبات الفنية والاقتصادية الأخرى يجب مراعاة كل هذه المتطلبات ، والتي تتعارض مع بعضها في بعض الأحيان ، أثناء عملية التصميم وذلك بشكل متواز ومتزامن.

1,6  المتطلبات البيئية

تعتبر عملية إعادة التدوير لغرض الحصول على المواد الثانوية ( مواد التشغيل ) ملائمة بيئيا عندما يكون استهلاك الطاقة والمواد والإنبعاثات وتلوث الماء والهواء والتربة أقل منها أثناء إنتاج مواد جديده بنفس المواصفات .

أهم التساؤلات التي تطرح في مجال المتطلبات البيئية أثناء عملية تطوير وتصميم أي منتج جديد:    

 * هل طرق إنتاج المنتج واستخدامه قليلة التأثير البيئي وتحافظ على الموارد ؟

* هل من الممكن تغيير طرق الإنتاج إلى أخرى أكثر ملائمة للبيئة ؟

* هل من الممكن تفكيك المنتج إلى أجزاء يمكن الاستفادة منها وإعادة تدويرها ؟

 *ما هي الأجزاء التي يمكن إعادة استخدامها ؟

 * ما هي الأجزاء التي يمكن إعادة تصنيعها ؟

 *ما هي العمليات الإنتاجية اللازمة لإعادة الاستخدام أو إعادة التصنيع ؟

  *ما هي الأجزاء التي لا يمكن إعادة تدويرها ويجب بالتالي التخلص منها ؟

  *ما هي التكلفة المطلوبة لإعادة التدوير والتخلص من المخلفات والبقايا ؟

 *هل من الممكن تحميل تكلفة المتطلبات البيئية على سعر المنتج النهائي ؟

 *هل من الممكن تقليل التكلفة بإجراء تعديلات على التصميم وتجنب استخدام بعض المواد ؟

 *ما أهمية المنتج الملائم للبيئة بالنسبة للزبون ؟

 *ما هي القوانين واللوائح الواجب مراعاتها ؟

2,6المتطلبات التقنية

لمعالجة المخلفات وإعادة تدويرها يجب البحث عن التقنيات المناسبة والتي يمكن من خلالها إنتاج مواد تشغيل تتساوى مع المواد الجديدة من ناحية المواصفات، أو استخدام المخلفات لإنتاج  منتوجات أخرى أقل درجة نوعية ( downcycling ) في حالة تواجد إمكانية التسويق والقبول لدى المستهلك. وتعتمد إعادة التدويروجودة المواد المنتجة بشكل كبير على عدة عوامل ومتطلبات تقنية  شكل (4)

 3,6 المتطلبات الاقتصادية

تعتبر مسألة التكلفة الاقتصادية لعملية إعادة التدوير عنصراً هاما يجب أخذه في الاعتبار لأن العديد من التقنيات والإمكانيات المتاحة يتم تجنبها نظراً لارتفاع تكلفتها. وهي تعتمد بشكل رئيسي على شكل وتركيبة المنتج والمواد الداخلة في صناعته. فكلما ازدادت درجة التفكيك والفرز للمكونات والمواد وبالتالي تكاليفها انخفض الربح الذي يمكن تحقيقه  شكل (5).

شكل (5) التكاليف والعوائد لعملية إعادة التدوير

7  قواعد وإرشادات للتصميم

من خلال استعراض المتطلبات البيئية والتقنية والاقتصادية  يمكن استخلاص المواصفات والمتطلبات المساعدة لإعادة التدوير والمتمثلة في عدة خواص هي:

 1) خاصية التغيير والتطوير

2)خاصية التفكيك

3)خاصية المواد

1-  خاصية التغيير والتطوير

كل ما يمكن إعادة  استخدامه لا يجب تصنيعه من جديد ويوفر بالتالي مواد خام وطاقة وتكلفة. ومع زيادة عمر المنتوج وطول مدة الاستعمال تقل كمية المخلفات. أهم شروط عملية إعادة الاستعمال هي تطبيق مفهوم توحيد القياس (standardization) للمكونات والأجزاء.

ولإنجاح عملية إعادة تدوير المنتوج يجب السعي لتطبيق الاستراتيجية الهندسية التالية شكل (6).

 فوائد ومزايا استخدام المنتوج لمدة طويلة (إعادة تدوير المنتوج):

 * التقليل من كمية المواد المستعملة / الزمن

 *الرفع من فعالية المواد  ( عدد الوظائف المتحققة / كمية المواد المستعملة )

 *التقليل من كمية الفضلات / الزمن

 *الحفاظ على قيمة المنتج لمدة أطول

 *التقليل من تلوث البيئة

شكل (6) الاستراتيجية الهندسية لإعادة تدوير المنتوج

2 -  خاصية التفكيك

تتمثل أهمية خاصية التفكيك وفصل المكونات والمواد في الآتي:

*  تفكيك الأجهزة والمعدات ونزع المكونات والأجزاء لإجراء الصيانة أو الاستبدال أو التطوير

*  تفكيك المنتج كليا للمواد الداخلة في صناعته وفصلها عن بعضها البعض لإعادة تصنيعها

أهم النقاط التي يجب مراعاتها هي:

     *الحد الأدنى من تكاليف التفكيك

     * الحد الأقصى من المواد القابلة لإعادة التدوير مع مراعاة الحد الأدنى من التكاليف

    *الحد الأدنى من تكاليف التخلص من المواد الخطرة ومعالجتها.

جدول (2) إرشادات وقواعد تصميميه  لخاصية  التفكيك

3  خاصية المواد

 تتطلب هذه الخاصية استعمال مواد يمكن فصلها عن بعضها بشكل بسيط وسريع وبدون استعمال مواد خطرة وتجنب وتعدد مدخلات العملية الإنتاجية والعمل على إنتاج منتجات مصنعة من مادة واحدة فقط.

dir