ฉนวนกันความร้อนสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หรือไม่?

ประเภทวัสดุฉนวนและความเป็นไปได้ในการรีไซเคิล

ฉนวนเซรามิกและแก้ว: เส้นทางการรีไซเคิลที่มีอยู่แล้วแต่ใช้พลังงานสูง

โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการรีไซเคิลฉนวนไฟฟ้าที่ทำจากเซรามิกและแก้วได้พัฒนาขึ้นอย่างค่อนข้างดีมาโดยตลอด และในพื้นที่ที่มีระบบการเก็บรวบรวมที่มีประสิทธิภาพ เราสังเกตเห็นอัตราการนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่ที่สูงกว่า 60% แล้ววัสดุที่ถูกบดละเอียดนั้นจะถูกนำไปใช้อย่างไร? จริงๆ แล้ววัสดุเหล่านั้นจะถูกนำกลับไปผสมเป็นวัตถุดิบในการผลิตฉนวนใหม่ หรือแม้แต่ถูกนำไปใช้ในโครงการก่อสร้างในฐานะวัสดุกรวด (aggregate) แต่มีประเด็นสำคัญที่ควรทราบ: เมื่อวัสดุเหล่านี้จำเป็นต้องผ่านกระบวนการหลอมใหม่ จะต้องใช้อุณหภูมิเตาเผาที่สูงกว่า 1,400 องศาเซลเซียส งานวิจัยด้านการแปรรูปด้วยความร้อนชี้ให้เห็นว่า กระบวนการนี้ใช้พลังงานมากกว่าการผลิตวัสดุใหม่ทั้งหมดจากวัตถุดิบดิบประมาณ 30% และกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงเช่นนี้เริ่มลดทอนประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมที่แท้จริงลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อวัสดุเหล่านั้นต้องเดินทางไกลกว่า 200 ไมล์เพื่อเข้าสู่กระบวนการรีไซเคิล บริษัทสาธารณูปโภคบางแห่งกำลังทดลองใช้เตาเผาที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียนเพื่อลดการปล่อยมลพิษ แต่การขยายขนาดการใช้งานจริงยังคงเผชิญกับความท้าทายที่แท้จริง เนื่องจากโครงข่ายไฟฟ้าที่มีอยู่ไม่สามารถรองรับโหลดเพิ่มเติมได้เสมอไป อีกทั้งการปรับปรุงอุปกรณ์เก่าก็มีต้นทุนสูงมาก จนทำให้หลายบริษัทต้องไตร่ตรองอย่างรอบคอบก่อนตัดสินใจลงทุน

ฉนวนโพลิเมอร์และคอมโพสิต: อัตราการฟื้นตัวต่ำเนื่องจากวัสดุผสมกัน

ปัญหาการรีไซเคิลฉนวนที่ทำจากพอลิเมอร์และคอมโพสิตเกิดจากความยากลำบากในการแยกวัสดุเหล่านี้ออกจากกันอย่างมีประสิทธิภาพ ลองพิจารณาดู: ปลอกยางซิลิโคนที่ยึดติดแน่นกับแกนไฟเบอร์กลาส และมีข้อต่อโลหะอยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง ทำให้การแยกด้วยวิธีเชิงกลแทบเป็นไปไม่ได้เลย ตัวเลขจากอุตสาหกรรมระบุว่า อัตราการกู้คืนวัสดุโดยรวมยังคงต่ำกว่า 15% ซึ่งถือว่าไม่ดีเลยแม้แต่น้อย การพยายามบดละเอียด (shredding) ให้ผลเป็นวัสดุผสมที่มีมูลค่าต่ำมาก ส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ เช่น เก้าอี้สวนสาธารณะ หรือแผงกันเสียงบนถนน ซึ่งสามารถกักเก็บมูลค่าของวัสดุเดิมได้เพียงไม่ถึง 20% เท่านั้น แม้จะมีความหวังจากเทคนิคการรีไซเคิลด้วยกระบวนการเคมี แต่ขณะนี้ยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างแท้จริง กระบวนการดังกล่าวจำเป็นต้องใช้ตัวทำละลายพิเศษ และมีต้นทุนประมาณ 740,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อหน่วย ตามผลการศึกษาล่าสุดที่เผยแพร่ในปี 2023 จนกว่าผู้ผลิตจะบรรลุข้อตกลงร่วมกันเกี่ยวกับส่วนผสมพอลิเมอร์มาตรฐาน และจัดตั้งระบบการเก็บรวบรวมที่เหมาะสม ฉนวนเก่าส่วนใหญ่จะยังคงถูกส่งตรงไปยังหลุมฝังกลบทิ้งหรือเตาเผาต่อไป แม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะยังคงคงอยู่ในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลาหลายสิบปี

แนวทางการรีไซเคิลในอุตสาหกรรมปัจจุบันสำหรับฉนวนไฟฟ้า

โครงการกู้คืนฉนวนเซรามิกโดยบริษัทสาธารณูปโภคในทวีปอเมริกาเหนือและสหภาพยุโรป

บริษัทผู้ให้บริการสาธารณูปโภคในอเมริกาเหนือและยุโรปอยู่ในแนวหน้าของการรีไซเคิลฉนวนเซรามิกผ่านโครงการรับคืนวัสดุที่จัดตั้งขึ้นอย่างเป็นระบบ ซึ่งรวบรวมชิ้นส่วนพอร์ซเลนและแก้วเก่าจากโครงข่ายส่งไฟฟ้า วัสดุที่ถูกบดละเอียดจะนำไปใช้ในการผลิตเซรามิกชิ้นใหม่ หรือใช้เป็นวัสดุผสม (aggregate) สำหรับโครงการก่อสร้าง ตามรายงานความยั่งยืนของอุตสาหกรรมปี 2023 ประเทศในยุโรปสามารถนำวัสดุเหล่านี้กลับมาใช้ใหม่ได้ในสัดส่วนระหว่าง 65 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ แม้ว่ากระบวนการหลอมจะใช้พลังงานค่อนข้างมากและลดประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมลงบางส่วน แต่ข้อบังคับต่าง ๆ เช่น แผนปฏิบัติการเศรษฐกิจหมุนเวียนของสหภาพยุโรป (EU's Circular Economy Action Plan) ก็ยังคงส่งเสริมแนวทางปฏิบัตินี้อย่างต่อเนื่อง เมื่อบริษัทสาธารณูปโภคร่วมมือกับผู้รีไซเคิลเฉพาะทาง พวกเขาสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทั้งในด้านการขนส่งและการแปรรูปวัสดุได้อย่างมีประสิทธิผล ความร่วมมือเหล่านี้สร้างทางออกที่ใช้งานได้จริงสำหรับการกู้คืนวัสดุในระดับใหญ่ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่การเก็บรวบรวมวัสดุจากสถานที่ห่างไกลนั้นก่อให้เกิดปัญหาด้านโลจิสติกส์ที่แท้จริงต่อบริษัทหลายแห่ง

การนำฉนวนโพลิเมอร์กลับมาใช้ใหม่และรีไซเคิลแบบลดคุณภาพมีข้อจำกัด

การรีไซเคิลฉนวนโพลิเมอร์เผชิญอุปสรรคสำคัญเนื่องจากความซับซ้อนของวัสดุเหล่านี้ ยางซิลิโคนที่ผสมกับไฟเบอร์กลาสไม่สามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดาย ส่งผลให้อัตราการนำกลับมาใช้ใหม่ทั่วโลกยังคงต่ำกว่าประมาณ 15% ปัจจุบันส่วนใหญ่จะนำฉนวนเก่ามาบดเป็นเศษวัสดุเพื่อนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ เช่น แผ่นรองพื้นพรม หรือสิ่งกีดขวางบนถนน ซึ่งการใช้งานดังกล่าวให้ราคาต่ำกว่าวัสดุใหม่มาก—ตามผลการศึกษาล่าสุดจากวารสาร Materials Innovation Journal เมื่อปีที่แล้ว พบว่าราคาต่ำกว่าประมาณ 40% ด้านต้นทุนการดำเนินงานนั้นสูงมาก โดยเฉพาะค่าแปรรูปอย่างเดียวสูงกว่า 380 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน แต่ผลิตภัณฑ์ที่ได้กลับขายได้ในราคาต่ำกว่า 210 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน ขณะนี้มีสถานที่ไม่มากนักที่สามารถจัดการของเสียประเภทนี้ได้อย่างเหมาะสม ดังนั้นฉนวนเก่าส่วนใหญ่จึงถูกนำไปฝังกลบในหลุมฝังกลบแทน แม้จะมีวิธีการใหม่บางประการที่ใช้การบำบัดด้วยความร้อน ซึ่งอาจสามารถกู้คืนหน่วยโครงสร้างที่มีประโยชน์ได้ในอนาคต แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีผู้ใดสามารถขยายขนาดการผลิตเชิงพาณิชย์ได้จริง แม้จะมีการพูดถึงกันอย่างแพร่หลายก็ตาม

อุปสรรคหลักที่จำกัดการนำฉนวนกลับมาใช้ใหม่

การปนเปื้อน การแยกส่วน และการไม่มีระบบการเก็บรวบรวมเฉพาะทาง

เมื่อวัสดุชนิดต่าง ๆ ปนกันระหว่างกระบวนการรีไซเคิล โดยเฉพาะสิ่งของอย่างเศษเซรามิกที่ปนเข้าไปในชิ้นส่วนพลาสติก การพยายามแยกพวกมันออกจากกันในภายหลังก็ไม่คุ้มค่าทางการเงินอีกต่อไป ส่วนใหญ่เมืองต่าง ๆ ก็ไม่มีโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสมในการจัดการกับปัญหานี้อย่างถูกต้องเช่นกัน บริษัทสาธารณูปโภคเพียงไม่ถึงหนึ่งในแปดแห่งเท่านั้นที่มีระบบจัดการที่เหมาะสมสำหรับนำฉนวนเก่ากลับมาใช้ใหม่ แล้วผลลัพธ์คืออะไร? ส่วนใหญ่จะถูกทิ้งลงในถังขยะทั่วไป หรือไม่ก็ส่งไปยังสถานที่ทิ้งขยะในท้องถิ่นที่ใกล้ที่สุด และหากสถานการณ์นี้ยังไม่แย่พอ อีกปัญหาหนึ่งคือ สายไฟฟ้าแรงสูงแบบเก่าจำนวนมากใช้ฉนวนคอมโพสิตที่มีความซับซ้อน ซึ่งทำจากยางซิลิโคนเคลือบบนแกนใยแก้ว (fiberglass) ปัญหาที่เกิดขึ้นคือ ไม่มีใครรู้วิธีถอดชิ้นส่วนเหล่านี้ออกอย่างปลอดภัยโดยไม่ใช้อุปกรณ์พิเศษ ซึ่งศูนย์รีไซเคิลส่วนใหญ่ก็ไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าวเลย ทั้งนี้ สถานการณ์ทั้งหมดนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่กับฉนวนเท่านั้น แต่เรายังพบปัญหาที่คล้ายกันนี้ทั่วทุกประเภทของการรีไซเคิลทั่วโลก ซึ่งเกิดจากความสามารถในการคัดแยกวัสดุของเราที่ยังไม่เพียงพอ ส่งผลให้เราสามารถนำพลาสติกที่โดยทฤษฎีแล้วควรรีไซเคิลได้กลับมาใช้ใหม่ได้เพียงประมาณหนึ่งในสิบของปริมาณทั้งหมด

ความเป็นจริงทางเศรษฐกิจ: ต้นทุนการแยกวัสดุเทียบกับมูลค่าต่ำของวัสดุรีไซเคิลและภาวะการแข่งขันจากวัสดุใหม่

ด้านเศรษฐศาสตร์ของการรีไซเคิลก่อให้เกิดอุปสรรคสำคัญ การแปรรูปเซรามิกหรือคอมโพสิตพอลิเมอร์ที่ปนเปื้อนมีต้นทุนสูงถึง 740 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน (Ponemon 2023) ซึ่งสูงกว่าต้นทุนการผลิตวัสดุใหม่มากกว่าสามเท่า ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการรีไซเคิลยังเผชิญกับข้อเสียทางการตลาดอย่างรุนแรง:

• คอมโพสิตที่ผ่านการรีไซเคิลแบบลดระดับ (Downcycled) ขายได้เพียง 40% ของราคาวัสดุใหม่ที่เทียบเท่ากัน
• สูตรแก้วเฉพาะทางต้องการระดับความบริสุทธิ์ที่ไม่สามารถบรรลุได้ด้วยกระบวนการรีไซเคิลแบบดั้งเดิม
• ราคาพอลิเมอร์ใหม่ต่ำกว่าวัสดุรีไซเคิลถึง 220 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน

ความไม่สมดุลนี้ทำให้ขาดแรงจูงใจในการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานด้านการรีไซเคิล ผู้ให้บริการสาธารณูปโภคจึงให้ความสำคัญกับการกำจัดวัสดุในราคาต่ำที่สุด เว้นแต่จะมีข้อกำหนดเชิงบังคับอื่น ๆ — ขณะนี้ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบเฉพาะวัสดุ หรือเป้าหมายการใช้วัสดุรีไซเคิลยังพบได้น้อยมาก หากรัฐบาลไม่ใช้มาตรการเชิงนโยบาย เช่น การให้เงินอุดหนุนหรือข้อบังคับด้านการจัดซื้อ แนวทางเศรษฐกิจหมุนเวียนก็จะยังคงอยู่ในขอบเขตที่มีความน่าสนใจทางธุรกิจน้อย

แนวทางก้าวไปข้างหน้า: กลยุทธ์เศรษฐกิจหมุนเวียนสำหรับฉนวนไฟฟ้า

มาตรฐานการออกแบบเพื่อการรีไซเคิล และสูตรคอมโพสิตที่ได้รับการมาตรฐาน

แนวทางการออกแบบเพื่อการรีไซเคิลนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มอัตราการกู้คืนวัสดุให้สูงขึ้น ในปัจจุบัน มีความหลากหลายของวัสดุที่ใช้ในการผลิตสินค้าเหล่านี้มากเกินไป กล่าวคือ มีส่วนผสมของพอลิเมอร์ที่แตกต่างกันถึงสิบห้าชนิด แม้แต่เฉพาะในหน่วยเกรดสำหรับระบบส่งกำลัง (transmission grade units) เท่านั้น เมื่อองค์ประกอบของวัสดุมีความสม่ำเสมอ โรงงานสามารถแยกวัสดุเหล่านั้นออกได้ด้วยกระบวนการเชิงกล และนำมารีไซเคิลด้วยกระบวนการทางความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่เกิดปัญหาซับซ้อนมากมาย งานวิจัยบางชิ้นระบุว่า หากเราสามารถทำให้ทุกฝ่ายใช้วัสดุคอมโพสิตที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันได้ จะสามารถเพิ่มปริมาณพอลิเมอร์ที่กู้คืนจากของเสียได้ประมาณร้อยละสี่สิบ ขณะเดียวกันก็ลดการใช้พลังงานในระหว่างกระบวนการรีไซเคิลลงได้เกือบร้อยละสามสิบ เมื่อเปรียบเทียบกับการจัดการวัสดุที่มีความหลากหลายและผสมผสานกันอย่างซับซ้อน ข้อบังคับต่าง ๆ เช่น กฎระเบียบด้านการออกแบบเพื่อสิ่งแวดล้อม (Ecodesign Directive) ของสหภาพยุโรป กำลังเริ่มผลักดันให้บริษัทต่าง ๆ คำนึงถึงความสามารถในการรีไซเคิลตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ ซึ่งส่งผลให้ผู้ผลิตหันมาใช้โซลูชันที่มีวัสดุชนิดเดียวอย่างเรียบง่ายมากขึ้น และใช้สารเติมแต่งที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น เพื่อรักษาคุณสมบัติของวัสดุให้สามารถใช้งานได้แม้หลังผ่านวงจรชีวิตหลายรอบ

โครงการรับคืนอุปกรณ์เพื่อการใช้งานและหุ้นส่วนด้านการรีไซเคิลข้ามอุตสาหกรรม

เมื่อบริษัทสาธารณูปโภคทำงานร่วมกับผู้ประกอบการรีไซเคิลและผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุอย่างใกล้ชิด พวกเขาจะสามารถก้าวหน้าอย่างแท้จริงในการแก้ไขปัญหาที่ฝังรากลึกมานานเกี่ยวกับการเก็บรวบรวมและแปรรูปวัสดุ ยกตัวอย่างเช่น โครงการรับคืนอุปกรณ์ในระดับภูมิภาค ซึ่งโครงการเหล่านี้ช่วยให้บริษัทสาธารณูปโภคสามารถรวบรวมอุปกรณ์ที่หมดอายุการใช้งานทั้งชิ้นระหว่างการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้า และให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าระบบของเทศบาลทั่วไปประมาณสามเท่า บางอุตสาหกรรมกำลังค้นพบการใช้งานใหม่สำหรับพลาสติกเสริมแรงด้วยใยแก้ว (Glass Reinforced Plastics) ในการก่อสร้างโครงการต่าง ๆ ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุประมาณ 12,000 ตันถูกทิ้งลงหลุมฝังกลบในแต่ละปี การทดสอบเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่า ยางซิลิโคนรีไซเคิลสามารถใช้งานได้ดีเท่ากับยางซิลิโคนใหม่ในสถานการณ์ที่ใช้แรงดันต่ำบางประการ หากจัดการอย่างเหมาะสมภายใต้อุณหภูมิเฉพาะ สรุปแล้ว ความร่วมมือประเภทนี้ช่วยลดต้นทุนที่บริษัทสาธารณูปโภคต้องใช้จ่ายในการจัดซื้อวัสดุลงประมาณ 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ พร้อมทั้งสนับสนุนการสร้างวงจรการใช้วัสดุที่สามารถขยายตัวได้ตามกาลเวลา

คำถามที่พบบ่อย

ความท้าทายหลักในการรีไซเคิลฉนวนโพลิเมอร์และคอมโพสิตคืออะไร

ความท้าทายหลัก ได้แก่ ความยากลำบากในการแยกวัสดุผสม เช่น ยางซิลิโคนและไฟเบอร์กลาส ซึ่งส่งผลให้อัตราการกู้คืนต่ำ และผลิตภัณฑ์รีไซเคิลที่ได้มีมูลค่าต่ำ

กระบวนการรีไซเคิลฉนวนเซรามิกและแก้วใช้พลังงานมากเพียงใด

การรีไซเคิลฉนวนเซรามิกและแก้วใช้พลังงานสูงมาก เนื่องจากต้องใช้อุณหภูมิเตาเผาสูงกว่า 1,400 องศาเซลเซียส ซึ่งใช้พลังงานมากขึ้นประมาณ 30% เมื่อเทียบกับการผลิตวัสดุใหม่

เหตุใดปัจจัยด้านเศรษฐกิจจึงเป็นอุปสรรคต่อการรีไซเคิลฉนวน

ปัจจัยด้านเศรษฐกิจเป็นอุปสรรค เนื่องจากต้นทุนการรีไซเคิลฉนวนสูงกว่าต้นทุนการผลิตวัสดุใหม่ และวัสดุรีไซเคิลยังประสบปัญหาด้านตลาด ทำให้ขาดความสามารถในการแข่งขัน

แนวทางที่เป็นไปได้บางประการเพื่อปรับปรุงการรีไซเคิลฉนวนคืออะไร

เส้นทางที่เป็นไปได้รวมถึงการพัฒนามาตรฐานการออกแบบเพื่อการรีไซเคิล การทำให้สูตรวัสดุคอมโพสิตเป็นไปตามมาตรฐานเดียวกัน และการจัดตั้งโครงการรับคืนวัสดุจากผู้ให้บริการสาธารณูปโภค รวมทั้งความร่วมมือด้านการรีไซเคิลระหว่างอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อยกระดับการกู้คืนวัสดุและสร้างแนวทางแบบวงจรปิด