به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، زباله زیستی به هر گونه زباله تجزیه‌پذیر زیستی گفته می‌شود که توسط مردم، خانه‌ها، رستوران‌ها و پارک‌ها تولید می‌شود. بخش عمده‌ای از این زباله‌ها راهی دفن‌گاه‌های زباله می‌شود و به ایجاد مشکلات بزرگ زیست‌محیطی می‌انجامد.
زباله‌های زیستی یک معضل کلیدی در اتحادیه اروپا است و برای دست‌یابی به راهکارهایی جایگزین برای دفن آن‌ها در سراسر اروپا ابتکارات بسیاری به‌کار گرفته شده است. سالانه بیش از ۱۲۰ میلیون تن زباله زیستی در اتحادیه اروپا دور ریخته می‌شود که یک معضل زیست‌محیطی به‌شمار می‌رود و رفع آن به راهکارهای جایگزین برای بازیافت آن‌ها نیاز دارد.
اسکالیبر (SCALIBUR) نام کلان‌پروژه‌ای در اروپا است که برای دست‌یابی به این راهکارها و با هدف توسعه فناوری‌های جدید برای ارتقای مدیریت زباله‌های زیستی پیاده‌سازی شد.
اسکالیبر؛ آینده بازیابی پسماندهای زیستی
اسکالیبر طیف وسیعی از فناوری‌های نوآورانه را برای تولید محصولاتی با ارزش افزوده بالا نشان داد و با گرد هم آوردن شهرداری‌ها، شرکت‌های مدیریت پسماند، توسعه‌دهندگان فناوری، سازمان‌های تحقیقاتی، خانوارها و نمایندگان سیاست‌گذاری، جهان را به سمت نوآوری در مدیریت زباله‌ها هدایت کرد.
اسکالیبر به‌طور گسترده بهبود جمع‌آوری و مدیریت زباله‌های زیستی مبتنی بر معرفی فناوری‌های نوآورانه را برای اندازه‌گیری کیفیت مواد آلی، بهینه‌سازی مسیرهای جمع‌آوری و پیاده‌سازی سیستم‌های نوآورانه نظارت بر زباله‌های زیستی، همچنین ایجاد محصولات با ارزش بالا مبتنی بر توسعه فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی جدید را مورد بررسی قرار داد که قادر به تجزیه پسماندها برای به‌دست آوردن مواد خام جدید بود.
شهرهای مورد آزمایش برای اجرای اسکالیبر
اسکالیبر با هدف بازیافت زباله‌های زیستی شهری با تبدیل آن‌ها به مواد زیستی قابل استفاده، در سه شهر آزمایشی مادرید (اسپانیا)، آلبانو (ایتالیا) و کوزانی (یونان) اجرا شد. فناوری‌های به‌کار رفته در هر یک از این شهرها با دیگری اندکی تفاوت داشت. مادرید اقداماتی را در زمینه آگاهی اجتماعی، مرتب‌سازی، پیش‌پردازش و تفکیک پسماندها مورد آزمایش قرار داد و آلبانو و کوزانی فناوری‌هایی را در زمینه جمع‌آوری، حمل‌ونقل و تفکیک پیاده‌سازی کردند.
نتایج به‌دست‌آمده از پروژه اسکالیبر پیشرفت‌های مهمی را در هر شهر نشان داد. در مادرید کمپین‌های آگاهی و آموزشی که به افزایش محتوای مواد آلی منجر می‌شد، از ۷۵ درصد به حدود ۸۳ درصد رسید. در کوزانی با توجه به بهینه‌سازی مسیرها، مسافت طی‌شده برای جمع‌آوری یک تن زباله آلی ۶۴ درصد کاهش داشت و در آلبانو مقدار کل زباله‌های جمع‌آوری شده شاهد کاهش ۶.۳۸ درصدی بود و میزان مواد آلی جمع‌آوری‌شده در این زباله‌ها از ۲۵.۵۹ درصد به ۲۹.۴۹ درصد افزایش یافت. آلبانو همچنین با توجه به بهینه‌سازی مسیر جمع‌آوری زباله‌ها، با کاهش ۱۵.۱۵ درصدی مسافت طی‌شده برای جمع‌آوری و درنتیجه کاهش مصرف سوخت روبه‌رو شد.
خطوط عمل پروژه اسکالیبر
اسکالیبر روی سه بخش زباله‌های زیستی متمرکز بود. اول، بخش آلی زباله‌های جامد شهری (OFMSW) که شامل مواد شیمیایی کالاها، پلاستیک‌ها و آفت‌کش‌های زیستی از زباله‌های خانگی بود. دوم، بخش زباله‌های زیستی هورکا (HORECA) که پسماندهای آلی، پروتئین‌ها، لیپیدها و کیتین حاصل از ضایعات خرده‌فروشی‌ها، هتل‌ها، رستوران‌ها، کترینگ‌ها و کافه‌ها را در بر می‌گرفت. بخش سوم نیز پوشش‌دهنده پسماندهای زیستی و بیوپلاستیک‌های لجن فاضلاب شهری بود که پس از تصفیه فاضلاب به دست می‌آید. در طول مراحل توسعه و اجرای این پروژه، پایداری محصولات و فرآیندهای مورد استفاده نیز ارزیابی شد.
بهبود جمع‌آوری و مدیریت پسماندهای زیستی
برای پیاده‌سازی پروژه اسکالیبر، ابتدا یک سیستم نوآورانه از حسگرها روی سطل‌های زباله توسعه یافت. این سیستم نه‌تنها سطح پر شدن بلکه سطح تخریب مواد آلی را در زمان واقعی اندازه‌گیری می‌کرد و امکان شناسایی خودکار نیاز یا فقدان نیاز برای جمع‌آوری زباله‌ها را فراهم می‌آورد. این اطلاعات برای بهینه‌سازی مسیرهای جمع‌آوری پسماند مفید است، در زمان جمع‌آوری صرفه‌جویی می‌کند و به عنوان کلید تضمین شرایط لازم در فرآیندهای ارزش‌گذاری بعدی، فراهم‌آورنده بهترین کیفیت در کل فرآیند ساماندهی مواد آلی است. کنترل اطلاعات ارائه‌شده توسط حسگرها توسط یک پلت‌فرم فناوری اطلاعات انجام می‌گرفت که شهرهای آزمایشی خود مسئولیت توسعه و آزمایش آن را برعهده داشتند.
اسکالیبر توسعه فرآیندهای پیش‌تصفیه نوآورانه برای آماده‌سازی مواد آلی مورداستفاده در فرآیندهای بعدی هیدرولیز شامل نظارت، جداسازی دستی، تریتوراسیون، جداسازی ترومل، جداسازی الکترومغناطیسی، همگن‌سازی، تثبیت و خشک کردن را نیز مورد مطالعه قرار داد.
بررسی عمیق مشکلات اصلی شهرها و طبقه‌بندی آن‌ها به دسته‌های آگاهی اجتماعی، جمع‌آوری، حمل‌ونقل، مرتب‌سازی، پیش‌پردازش و شناسایی از دیگر اقدامات اسکالیبر بود و پس از دسته‌بندی، فهرستی از بهترین شیوه‌ها برای ساماندهی هر یک از این موضوعات تهیه شد که شامل توضیحات، دستورالعمل اجرا، یک مثال و مزایای زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی مورد انتظار از آن‌ها بود.
محصولات با ارزش بالا از زباله‌های زیستی
هدف از بازیافت هورکا و زباله‌های شهری در اسکالیبر، توسعه محصولات جدید از پسماندهایی بود که راهی دفنگاه زباله می‌شود. برای این کار، فرآیندهای مختلفی مانند هیدرولیز آنزیمی ضایعات و پرورش حشرات روی پسماندها انجام شد.
ارزش‌گذاری بخش آلی پسماندهای جامد شهری برای استخراج تبدیل جز به جز قند موجود با هدف تولید محصولات مختلف زیستی (آفت‌کش‌ها و پلی‌استرها) با هیدرولیز آنزیمی زباله‌های زیستی آغاز می‌شود. در اسکالیبر یک آنزیم کوکتل طراحی‌شده برای رسیدگی به هیدرولیز اجزای کربوهیدرات سلولز و نشاسته مورد استفاده قرار گرفت. پس از آن یک فرآیند هیدرولیز آنزیمی با استفاده از بار جامد بالا برای تولید یک جز مذاب غنی‌شده با قند ارتقا یافت و اعتبارسنجی شد.
از این فرآیند دو محصول تولید شد که بخش جامد آن برای تولید آفت‌کش‌های زیستی و کسر مایع غنی‌شده با قندها برای سنتز پلی‌استرها و آفت‌کش‌های زیستی مورد استفاده قرار گرفت. قند غلیظ به‌دست‌آمده نیز برای تولید پلی‌استرهای زیست‌تخریب‌پذیر برای بسته‌بندی مواد غذایی و کیسه‌های زباله در نظر گرفته شد.
این محصولات به کاهش مقدار مواد بکر کمک می‌کند و در عین حال استفاده از محصولات قابل کمپوست را افزایش می‌دهد. استفاده از بسته‌بندی‌های قابل کمپوست با ایجاد ابتکارات دایره‌ای، گذار به یک اقتصاد سبزتر و انعطاف‌پذیرتر را تسریع می‌کند که قادر به ارائه پاسخ‌های پایدار به نیازهای مناطق مختلف است.
حشراتی مانند مگس‌های سرباز سیاه نیز می‌توانند به روشی بسیار کارآمد ضایعات آشپزخانه‌ای یا مواد ارگانیک را به زیست‌توده‌های غنی از پروتئین، لیپید و کیتین تبدیل کنند. کیتین نوعی پلیمر زیستی با کاربردهای مفید فراوان است و نحوه آماده‌سازی آن به‌عنوان یک ماده زیستی، با توجه به شرایط فرآیند و کاربردهای بالقوه متفاوت است.
کیتین در پروژه اسکالیبر به‌طور بهینه از طریق فرآیندهای دمینرالیزاسیون، پروتئین‌زدایی و رنگ‌زدایی استخراج شد و برای تهیه نانوالیاف مورد استفاده قرار گرفت. به این ترتیب پتانسیل حشرات برای فراهم آوردن کیتین مورد نیاز برای الیاف مورد استفاده در مواد غذایی و زیست‌پزشکی یا کاربردهای آرایشی با بهره‌گیری از روش‌های شیمیایی نشان داده شد.
لجن فاضلاب
توسعه فرآیندهایی برای تولید محصولات جدید با ارزش افزوده بالا مانند پلیمرهای زیستی، بیوگاز و آفت‌کش‌های زیستی هدف این بخش بود. در چارچوب این پروژه یک راه‌حل فناورانه برای افزایش کارایی در فرآیند هضم بی‌هوازی لجن در تصفیه‌خانه آب طراحی و توسعه داده شد.
طی اجرای آزمایشی راکتور بیوالکتروشیمیایی، پتانسیل فناوری‌های جدید الکتروشیمیایی برای کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن در جو و تبدیل آن به محصولات با ارزش مشخص شد. طی فرآیند هضم بی‌هوازی نیز یک جریان بیوگاز غنی از متان و دی‌اکسیدکربن تولید می‌شود. در اسکالیبر، یک راکتور بیوالکتروشیمیایی با هدف استفاده مجدد از جریان دی‌اکسیدکربن برای تبدیل به محصولاتی با ارزش افزوده بالا (اسید استیک) طراحی شد.
هضم دوگانه در فرآیند تصفیه لجن فاضلاب شامل فعالیت یک راکتور می‌شود که هیدرولیز لجن مورد تصفیه را برعهده دارد. طی این فرآیند، غلظت اسیدهای چرب فرار (VFA) که تجزیه‌پذیری زیستی بالایی دارند افزایش می‌یابد و محصول جانبی آن هیدروژن است. لجن فاضلاب شهری نیز از نظر میکروبیولوژیکی فعال و سرشار از باکتری‌هایی است که توانایی ذخیره بیوپلیمرها را دارند. تخمیر کسر آلی زباله‌های جامد شهری یا لجن‌های فاضلاب هم می‌تواند به‌عنوان بستری برای باکتری‌ها به‌منظور تجمع این بیوپلیمرهای ارزشمند VFA ایجاد کند.
اسکالیبر روش‌هایی را برای تفکیک و بهبود تولید و بازیافت "پلی‌هیدروکسی‌آلکانوآت" PHA با استفاده از لجن فعال زباله و اسیدهای چرب فرار توسعه داد. PHA یک پلی‌استر زیست تخریب‌پذیر با خواص ترموپلاستیک مشابه پلیمرهای مبتنی بر سوخت فسیلی است که می‌تواند در تولید پلاستیک‌های زیستی باکیفیت مورد استفاده قرار گیرد.
دستاوردهای اسکالیبر
اسکالیبر نشان‌دهنده گامی رو به جلو در مسیر اقتصاد دایره‌ای است. این پروژه به مدت چهار سال به بررسی و توسعه فن‌آوری‌های جدید پرداخت که قادر به بهبود مدیریت پسماند و تولید محصولات با ارزش بالا مانند پلاستیک‌ها، آفت‌کش‌ها و مواد زیستی بود. این پروژه از حجم زباله‌های زیستی در دفنگاه‌ها می‌کاهد، به اقتصادهای مدور شهری کمک می‌کند، توسعه و جذب محصولات جدید مبتنی بر زیست را مورد حمایت قرار می‌دهد و با تقویت نوآوری‌های اجتماعی و مدل‌های جدید کسب‌وکار پایدار همراه است. شهروندان در پیش‌زمینه اسکالیبر قرار دارند و مشارکت فعال آن‌ها در پروژه با هدف بهبود درک کلی از محصولات ساخته‌شده از زباله‌ها، به پایدارتر کردن شهرها و تضمین رفاه آینده بشر کمک می‌کند.
معرفی فناوری‌های اسکالیبر در بازار نه‌تنها فرصتی برای تصفیه بهتر زباله‌های زیستی که راهی برای توسعه زنجیره‌های ارزش جدید و بهبود فرصت‌های صنعتی به‌ویژه با در نظر گرفتن حجم بالای زباله‌های زیستی است.
ترجمه از: مریم زمانی، خبرنگار ایمنا
نظر شما