โรงงานในฮิโรชิมะแปรรูปแก้วเหลือทิ้งเป็น Super Sol วัสดุเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอเนกประสงค์

ชีวิตใหม่ของแก้วที่ถูกทิ้ง

ญี่ปุ่นมีขวดแก้วเหลือทิ้งประมาณหนึ่งล้านตันต่อปี แม้ว่าภาชนะแก้วใสจะเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิลแบบทั่วไปได้ง่าย แต่ขวดแก้วสีมักถูกปฏิเสธจากโรงงานแปรรูปมาตรฐาน ในอดีต ภาชนะเหล่านี้จึงลงเอยที่หลุมฝังกลบ กลายเป็นทั้งภาระต่อสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรที่สูญเปล่า ในจังหวัดฮิโรชิมะ บริษัท Cocco Co., Ltd. ดำเนินโรงงานที่เปลี่ยนเส้นทางขยะเหล่านี้ไปสู่การใช้ประโยชน์รูปแบบใหม่ บริษัทแปรรูปแก้วที่ถูกปฏิเสธให้เป็น Super Sol วัสดุโฟมน้ำหนักเบาที่นำไปใช้ได้ตั้งแต่งานวิศวกรรมโยธาไปจนถึงการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม

Super Sol เป็นแนวทางที่ต่างจากการรีไซเคิลแก้วแบบดั้งเดิม แทนที่จะนำขวดแก้วใช้แล้วกลับเข้าสู่วงจรการผลิตบรรจุภัณฑ์ กระบวนการนี้เปลี่ยนแก้วให้กลายเป็นวัสดุชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพเฉพาะตัว วัสดุที่ได้มีลักษณะคล้ายหินพัมมิซสังเคราะห์ มีโครงสร้างพรุนที่ให้ข้อได้เปรียบเฉพาะด้านในงานก่อสร้าง เกษตรกรรม และบำบัดน้ำ

ปัญหาขยะแก้วสีเป็นความท้าทายของระบบรีไซเคิลทั่วโลก การหลอมแก้วต่างสีกันทำให้ได้เศษแก้วรีไซเคิลที่มีคุณภาพต่ำและไม่สม่ำเสมอ ซึ่งผู้ผลิตปฏิเสธ ในญี่ปุ่น ข้อจำกัดนี้ส่งผลต่อแก้วที่ผลิตได้ปีละหนึ่งล้านตันเป็นสัดส่วนมาก บริษัท Cocco Co., Ltd. เข้ามาแก้ปัญหาช่องว่างนี้ด้วยการรับแก้วที่ไม่มีทางเลือกรีไซเคิลที่เหมาะสม รวมถึงขวดแก้วสีที่แปรรูปได้ยากเป็นพิเศษ โรงงานยังแปรรูปแก้วจากแผงโซลาร์เซลล์ที่เสื่อมสภาพ เพื่อรองรับขยะประเภทใหม่ที่เพิ่มขึ้นเมื่อโครงสร้างพื้นฐานพลังงานหมุนเวียนหมดอายุการใช้งาน แนวทางสองด้านนี้สร้างมูลค่าจากวัสดุที่มิฉะนั้นจะต้องนำไปกำจัดอย่างถาวร แสดงให้เห็นว่านวัตกรรมอุตสาหกรรมช่วยคลี่คลายทางตันในการจัดการขยะได้อย่างไร

ผลดีต่อสิ่งแวดล้อมไม่ได้จำกัดอยู่แค่การลดปริมาณขยะ เมื่อแปรรูปแก้วเป็นวัสดุมวลรวมสำหรับงานก่อสร้างที่มีน้ำหนักเพียงหนึ่งในห้าถึงหนึ่งในหกของดินทั่วไป กระบวนการนี้ช่วยลดการปล่อยมลพิษจากการขนส่งและลดภาระต่อโครงสร้างอาคารและคันดิน วัสดุนี้ยังช่วยในการบำบัดน้ำ โดยงานวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าสามารถกำจัดสารปนเปื้อนฟอสเฟตจากน้ำเสียได้ การใช้งานเหล่านี้ทำให้ Super Sol ไม่ได้เป็นเพียงผลิตภัณฑ์รีไซเคิล แต่เป็นวัสดุที่ช่วยแก้โจทย์ทางเทคนิคเฉพาะด้านในหลายภาคส่วน

วิทยาศาสตร์เบื้องหลังกระบวนการแปรรูป

การผลิต Super Sol ประกอบด้วยกระบวนการทางความร้อนและทางกลที่ต้องควบคุมอย่างแม่นยำ เริ่มจากรวบรวมขวดแก้วที่ถูกทิ้งและแก้วจากแผงโซลาร์เซลล์ วัตถุดิบจะถูกทำให้แห้งในขั้นต้นด้วยความร้อนตกค้างจากเตาผลิต ซึ่งเป็นขั้นตอนประหยัดพลังงานที่เตรียมแก้วให้พร้อมสำหรับการบด จากนั้นคนงานจะคัดสิ่งปนเปื้อนออก ทั้งฝาพลาสติก ฉลากกระดาษ และคราบกาว โดยทำทั้งก่อนและหลังขั้นตอนบด เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีความสม่ำเสมอ

ขั้นตอนบดจะทำให้ขวดแก้วแตกเป็นอนุภาคละเอียดขนาดประมาณ 200 ไมครอน โดยใช้ลูกบดเซรามิกเพื่อให้ได้ขนาดเม็ดสม่ำเสมอ กระบวนการร่อนช่วยควบคุมมาตรฐานของผงแก้วที่ได้ จากนั้นช่างเทคนิคจะผสมผงแก้วกับสารเติมแต่งเฉพาะของบริษัท ก่อนป้อนส่วนผสมเข้าสู่สายการเผา ที่นั่น อุณหภูมิ 800 ถึง 900 องศาเซลเซียสทำให้วัสดุขยายตัว เกิดเป็นโครงสร้างน้ำหนักเบาคล้ายโฟมซึ่งเป็นลักษณะเด่นของ Super Sol กระบวนการซินเทอริงนี้คล้ายกับการก่อตัวตามธรรมชาติของหินพัมมิซภูเขาไฟ โดยกักฟองก๊าซไว้ภายในเนื้อแก้ว ทำให้เกิดอนุภาคที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 ถึง 75 มิลลิเมตร

วัสดุที่ได้มีค่าความถ่วงจำเพาะและอัตราการดูดซึมน้ำที่ปรับให้เหมาะกับการใช้งานแต่ละประเภท ต่างจากวัสดุมวลรวมทั่วไป Super Sol มีรูขนาดเล็กจำนวนนับไม่ถ้วนซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการขยายตัว รูพรุนเหล่านี้ทำให้วัสดุมีคุณสมบัติโดดเด่นทั้งด้านความเบาและความแข็งแรงเชิงโครงสร้าง ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้รับการรับรอง Eco Mark ในญี่ปุ่น ยืนยันว่าวัสดุนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประกอบด้วยองค์ประกอบจากดินธรรมชาติ ลักษณะเป็นวัสดุอนินทรีย์จากแร่ธาตุช่วยให้มีความคงตัวทางกายภาพและเคมี โดยไม่เสี่ยงต่อการกัดกร่อน

การใช้งานด้านวิศวกรรมและสิ่งแวดล้อม

โครงการวิศวกรรมโยธาเป็นตลาดหลักของ Super Sol วัสดุนี้ใช้เป็นวัสดุถมที่มีน้ำหนักเบาสำหรับคันดินและงานถมกลับ โดยความหนาแน่นที่ต่ำลงช่วยลดแรงกดบนกำแพงกันดินและฐานราก วิศวกรสามารถผสมวัสดุนี้กับหินบดเพื่อให้ได้น้ำหนักต่อหน่วยปริมาตรตามต้องการระหว่าง 4 ถึง 11 กิโลนิวตันต่อลูกบาศก์เมตร ทำให้ควบคุมคุณสมบัติเชิงโครงสร้างได้อย่างแม่นยำ คุณสมบัติระบายน้ำทำให้วัสดุนี้มีประโยชน์ต่อโครงการเพิ่มพื้นที่สีเขียวและงานเกษตรกรรม โดยช่วยให้อากาศถ่ายเทในดินได้ดีขึ้นพร้อมกับกักเก็บน้ำ

นอกเหนือจากงานก่อสร้าง งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดยังเผยให้เห็นการใช้งานด้านสิ่งแวดล้อมที่มีแนวโน้มดี งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิศึกษาการใช้แก้วโฟมที่ได้จาก Super Sol และเติมเหล็กกับแลนทานัม เพื่อกำจัดฟอสเฟตจากน้ำเสีย นักวิจัยปรับปรุงวัสดุด้วยการเติมเหล็ก 0.1 เปอร์เซ็นต์และแลนทานัม 1 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นเผาที่อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส สารดูดซับที่ได้มีความสามารถดูดซับฟอสเฟตสูงสุด 1.3 มิลลิกรัมต่อกรัม และกำจัดฟอสเฟตจากน้ำเสียชุมชนได้อย่างมีประสิทธิภาพถึง 99.2 เปอร์เซ็นต์ภายใน 24 ชั่วโมง

การใช้งานนี้ช่วยแก้ปัญหาคุณภาพน้ำที่สำคัญ การปล่อยฟอสฟอรัสจากแหล่งชุมชนและเกษตรกรรมในปริมาณมากทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชัน นำไปสู่การเพิ่มจำนวนของสาหร่ายที่เป็นอันตรายและความเสื่อมโทรมของระบบนิเวศทางน้ำ สารดูดซับแก้วโฟมเป็นทางเลือกต้นทุนต่ำสำหรับบำบัดน้ำเสียในพื้นที่ชนบทและภูมิภาคกำลังพัฒนาที่ขาดโครงสร้างพื้นฐานระบบบำบัดน้ำเสียขั้นสูง งานวิจัยระบุว่าวัสดุนี้ทำงานได้ดีเป็นพิเศษเมื่อมีฟอสเฟตความเข้มข้นต่ำ ซึ่งเป็นระดับที่พบได้ทั่วไปในน้ำเสียชุมชน และมีค่าคงที่สมดุลสูงกว่าสารดูดซับที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้

การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ กรวดเพื่อความปลอดภัย วัสดุปรับปรุงดินอนินทรีย์สำหรับพืชสวน และวัสดุปลูกพืชในระบบไฮโดรคัลเจอร์ วัสดุนี้ใช้งานได้สะดวก ติดตั้งในพื้นที่จำกัดและภูมิประเทศไม่เรียบได้โดยไม่ต้องรอให้วัสดุบ่มเป็นเวลานานหรือใช้เทคนิคก่อสร้างขั้นสูง คนงานสามารถติดตั้งได้ด้วยการปรับระดับและบดอัดอย่างง่าย ช่วยลดต้นทุนแรงงานและระยะเวลาดำเนินโครงการ

การรับรองและมาตรฐาน

การที่ Super Sol ได้รับการใช้อย่างแพร่หลายทั่วญี่ปุ่นสะท้อนถึงการรับรองด้านกฎระเบียบอย่างครอบคลุม วัสดุนี้ได้รับการรับรองจากรัฐบาลจังหวัดหลายแห่ง รวมถึงฮิโรชิมะ โอกินาวะ ฮอกไกโด อิวาเตะ อิบารากิ กิฟุ ชิงะ โอคายามะ และฟุกุโอกะ การรับรองเหล่านี้ยืนยันว่าสามารถใช้ Super Sol เป็นวัสดุรีไซเคิลที่ได้รับอนุญาตในโครงการก่อสร้างสาธารณะ ทำให้หน่วยงานภาครัฐสามารถระบุให้ใช้ผลิตภัณฑ์นี้ในโครงการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานได้

ในปี 2005 เทคโนโลยีนี้ได้รับการบรรจุในระบบข้อมูลเทคโนโลยีใหม่ (NETIS) ซึ่งเป็นฐานข้อมูลที่กระทรวงที่ดิน โครงสร้างพื้นฐาน การขนส่ง และการท่องเที่ยวของญี่ปุ่นดูแล เพื่อรวบรวมเทคโนโลยีก่อสร้างที่เป็นนวัตกรรม การขึ้นทะเบียนดังกล่าวช่วยให้มีการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในโครงการโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะ โดยมีการตรวจสอบยืนยันด้านเทคนิค วัสดุนี้ยังเป็นไปตามมาตรฐาน JIS Z 7313 ซึ่งจัดทำขึ้นในปี 2019 สำหรับวัสดุรีไซเคิลแก้วโฟม และกำหนดเกณฑ์คุณภาพร่วมกันทั่วทั้งอุตสาหกรรม

การรับรอง Eco Mark ช่วยให้ผู้บริโภคมั่นใจได้ว่า Super Sol ช่วยลดภาระต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากชีวิตประจำวัน ระบบรับรองระดับภูมิภาคต่าง ๆ เช่น การรับรอง Yuikuru ของโอกินาวะ และ Biwakuru Eco Ship ของจังหวัดชิงะ ให้การรับรองโดยเฉพาะถึงบทบาทของวัสดุนี้ในการส่งเสริมเศรษฐกิจหมุนเวียนระดับภูมิภาค การรับรองเหล่านี้มักให้ความสำคัญกับการใช้ผลิตภัณฑ์รีไซเคิลที่ได้รับการรับรองในการจัดซื้อจัดจ้างภาครัฐ ช่วยสร้างตลาดที่มั่นคงให้กับวัสดุ

จากนวัตกรรมท้องถิ่นสู่เครือข่ายอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีเบื้องหลัง Super Sol เริ่มต้นจากบริษัท Trim Co., Ltd. ซึ่งเริ่มศึกษาความเป็นไปได้ในการรีไซเคิลแก้วในปี 1995 บริษัทพัฒนาเครื่องผลิตเศษแก้วรีไซเคิลที่เป็นกรรมสิทธิ์ในปี 1996 และได้รับสิทธิบัตรฉบับแรกสำหรับเทคโนโลยีแปรรูปแก้ว การผลิต Super Sol เริ่มขึ้นในปี 1999 ที่โรงงานในโอกินาวะ หลังผ่านการประเมินเทคโนโลยีโดยศูนย์วิจัยงานโยธาสาธารณะของญี่ปุ่น

โรงงานในฮิโรชิมะที่ดำเนินงานโดยบริษัท Cocco Co., Ltd. เปิดในปี 2010 นับเป็นการขยายกิจการจากฐานในโอกินาวะสู่เกาะหลักของญี่ปุ่น นับแต่นั้น เครือข่ายได้ขยายจนครอบคลุมโรงงานผลิตในจังหวัดฟุกุโอกะ ฮอกไกโด ชิซูโอกะ กิฟุ อาคิตะ อาโอโมริ อิบารากิ เฮียวโงะ ชิงะ โอคายามะ อิวาเตะ ยามากาตะ กุนมะ โคจิ มิยาซากิ เกียวโต ยามานาชิ วาคายามะ และฟุกุชิมะ ในปี 2014 บริษัทก่อตั้งโรงงานผลิตในต่างประเทศแห่งแรกที่ไต้หวัน ถือเป็นการเปิดตัวเทคโนโลยีนี้ในระดับนานาชาติ

การขยายตัวนี้สะท้อนทั้งความสามารถในการขยายกำลังการผลิตของกระบวนการผลิต และความต้องการวัสดุก่อสร้างที่ยั่งยืนอย่างต่อเนื่อง สมาคมสหกรณ์วัสดุแก้วโฟมซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 2016 และได้รับการรับรองเป็นสมาคมที่มีคุณสมบัติตามเกณฑ์ความต้องการสาธารณะในปี 2020 ทำหน้าที่ประสานมาตรฐานอุตสาหกรรมและส่งเสริมการพัฒนาตลาด ในปี 2021 บริษัท Trim Co., Ltd. ได้รับรางวัลรัฐมนตรีว่าการกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรม ในสาขารางวัลธุรกิจมาตรฐานอุตสาหกรรม เพื่อยกย่องบทบาทของบริษัทในการจัดทำมาตรฐาน JIS สำหรับวัสดุแก้วโฟม

รับมือขยะในอนาคตตั้งแต่วันนี้

ขณะที่ญี่ปุ่นขยายโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานหมุนเวียน การกำจัดแผงโซลาร์เซลล์ที่เสื่อมสภาพกำลังกลายเป็นความท้าทายใหม่ในการจัดการขยะ บริษัท Cocco Co., Ltd. ปรับกระบวนการผลิตให้รองรับแก้วจากแผงโซลาร์เซลล์ โดยแยกกรอบอะลูมิเนียมไปรีไซเคิลเป็นโลหะ แล้วนำแก้วเข้าสู่สายการผลิต Super Sol การผนวกกระบวนการนี้ช่วยจัดการขยะประเภทหนึ่งที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อระบบผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์รุ่นแรก ๆ หมดอายุการใช้งาน

การแปรรูปแก้วจากแผงโซลาร์เซลล์ต้องมีขั้นตอนเตรียมเพิ่มเติม โดยใช้ลูกเหล็กขนาดเล็กพ่นกระแทกพื้นผิวแก้วเพื่อขจัดชั้นลามิเนตและสารเคลือบอื่น ๆ ก่อนเข้าสู่กระบวนการ กรอบอะลูมิเนียมที่กู้คืนได้จะเข้าสู่ระบบรีไซเคิลโลหะทั่วไป ส่วนแก้วจะผ่านกระบวนการบด ร่อน และซินเทอริงแบบเดียวกับแก้วจากขวด แนวทางแยกจัดการสองสายนี้ช่วยกู้คืนทรัพยากรจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนได้สูงสุด

โครงการของเทศบาลในหลายภูมิภาคกำลังพัฒนาแนวทางคล้ายกันเพื่อจัดการขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ ขณะที่การใช้พลังงานหมุนเวียนทั่วโลกเร่งตัวขึ้น โครงการเหล่านี้สะท้อนถึงการยอมรับที่เพิ่มขึ้นว่าเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนต้องมีกลยุทธ์จัดการเมื่อหมดอายุการใช้งาน เพื่อรักษาความน่าเชื่อถือด้านสิ่งแวดล้อม การนำแก้วจากแผงโซลาร์เซลล์มาผลิต Super Sol ทำให้โรงงานในฮิโรชิมะแสดงให้เห็นว่าแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนสามารถปรับตัวรับมือกับกระแสขยะที่เปลี่ยนแปลงไป พร้อมสร้างวัตถุดิบอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าได้อย่างไร

ประเด็นสำคัญ

• บริษัท Cocco Co., Ltd. ในจังหวัดฮิโรชิมะแปรรูปขวดแก้วสีที่รีไซเคิลไม่ได้และขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ให้เป็น Super Sol วัสดุโฟมน้ำหนักเบา
• กระบวนการผลิตประกอบด้วยการบดแก้วให้มีขนาด 200 ไมครอน ผสมสารเติมแต่ง และเผาซินเทอริงที่อุณหภูมิ 800 ถึง 900 องศาเซลเซียส เพื่อให้เกิดโครงสร้างพรุนที่ขยายตัว
• Super Sol ใช้เป็นวัสดุมวลรวมน้ำหนักเบาในงานวิศวกรรมโยธา วัสดุปรับปรุงดินในภาคเกษตรกรรมและงานภูมิทัศน์ รวมถึงสารดูดซับเพื่อกำจัดฟอสเฟตในการบำบัดน้ำ
• งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า Super Sol ที่ผ่านการปรับปรุงสามารถกำจัดฟอสเฟตจากน้ำเสียชุมชนได้ 99.2 เปอร์เซ็นต์ เป็นแนวทางหนึ่งในการควบคุมภาวะยูโทรฟิเคชัน
• วัสดุนี้ได้รับการรับรองจากจังหวัดต่าง ๆ ในญี่ปุ่น และเป็นไปตามมาตรฐาน JIS Z 7313 สำหรับวัสดุรีไซเคิลแก้วโฟม
• บริษัท Trim Co., Ltd. ผู้พัฒนาเทคโนโลยี ดำเนินโรงงานผลิตกว่า 20 แห่งทั่วญี่ปุ่น และอีกหนึ่งแห่งในไต้หวัน
• กระบวนการนี้ช่วยเบี่ยงเบนวัสดุที่มีน้ำหนักเทียบเท่าประมาณหนึ่งในหกของดินทั่วไปออกจากหลุมฝังกลบ พร้อมให้ประโยชน์ในการก่อสร้างและฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม