بخشی از مقاله
چکیده
ایران یک کشور در حال توسعه میباشد که کاربرد فناوریهای جدید نظیر تجهیزات الکترونیکی و تولید و مصرف انواع خودروها و به تبع آن مصرف انواع باتریها و تولید انواع باتری های مستعمل ناشی از آنها در حال افزایش است. برای اجرای موفق هر برنامه مربوط به مدیریت مواد زائد در دسترس بودن اطلاعات کافی و دقیق مربوط به کمیت زائد تولید شده و شرایط فعلی مدیریت ضروری است.
در این مطالعه باتریهای مستعمل تولیدی ایران در سالهای 1390-1406 برآورد گردید. شهرهای تبریز و اردبیل برای ارزیابی شرایط فعلی مدیریت باتریهای مستعمل انتخاب شدند. نتایج نشان داد که در سالهای 1390 تا 1395 در ایران سالانه حدود 131,739 تا 273,342 تن باتری مستعمل تولید شده است و برآورد گردید که در فاصله سالهای 1396 تا 1406 سالانه حدود 261,870 تا 294,316 تن باتری مستعمل تولید خواهد شد.
در حال حاضر برنامهای برای جمعآوری و بازیافت باتریهای خانگی وجود ندارد. ولی باتریهای اتومبیل و باتریهای صنعتی توسط فروشندگان یا تولیدکنندگان برای بازیافت پس گرفته میشوند. پیشنهاد میگردد ضمن تشویق استفاده از باتریهای قابل شارژ و سازگار با محیط زیست و ارتقای کیفیت و عمر باتری ها، سایر باتریهای مستعمل تولید شده نیز با روشهای علمی نظیر سیستم EPR - توسعه مسئولیت تولیدکننده - بازیافت شوند.
.1 مقدمه
از باتری در وسایل نقلیه موتوری، دریایی، وسایل الکترونیکی، ابزارهای برقی، خودروها، ابزارهای مختلف صنعتی و تشخیصی و غیره استفاده میشود.[1] مصرف باتریها به دلیل قابلیت استفاده ساده و دارا بودن منابع انرژی قابل حمل در سراسر جهان در حال افزایش است.[2] تخمین زده شده است که در ایالات متحده آمریکا هرسال 3 میلیارد باتری خرید و فروش میشود. در اروپا هم در سال 2000، 5 میلیارد باتری تولید شده است.[3] در کشورهای در حال توسعه مانند برزیل حدود 1 میلیارد باتری 6 - عدد به ازای هر نفر - در سال 2003 مصرف شده است.[4] در چین هم سالانه 7 میلیارد عدد باتری وارد جریان زباله میشود
ایران یک کشور در حال توسعه میباشد که فناوری های جدید نظیر تجهیزات الکترونیکی به طور گستردهای در آن مورد استفاده است. همچنین تولید و مصرف انواع خودروها و به تبع آن مصرف انواع باتریها و تولید انواع باتریهای مستعمل ناشی از آنها نیز در حال افزایش است.
در حال حاضر در کشورهای در حال توسعه اکثر باتریهای خانگی مستعمل همراه با مواد زائد جامد شهری دور انداخته میشوند و به مکانهای دفن فرستاده شده و بهصورت غیر بهداشتی دفن میشوند.
عبدلی و دریابیگی زند در سال 1385 گزارش کردند که طی سالهای 1373 تا 1382 حدود 6,000تُن 5,940,047 - کیلوگرم - باتری خانگی تنها از مجرای قانونی وارد ایران شده است که غالب آنها تاکنون وارد جریان زائدات شهری شده و به محلهای دفن بهداشتی هدایت شدهاند. حتی در کشورهای توسعه یافته مانند پرتغال در سالهای بین 2004 تا 2006 بیش از %13 از باتریها و انبارههای موجود در بازار برای بازیافت جمعآوری شدند و مقدار قابل توجهی از آن همراه با مواد زائد جامد شهری دور انداخته شدند.
در سال 2005 حدود %65 مواد زائد مخلوط جمعآوری شده در پرتغال در مکانهای دفن، دفع شدهاند و %20 از آنها نیز سوزانده شدند که بدان معنی است که مقصد اصلی باتریهای مستعمل در پرتغال هنوز مکانهای دفن است.[9] همچنین اتحادیه اروپا بیش از یک میلیون باتری در سال تولید میکند که اکثر آنها حاوی مواد شیمیایی خطرناک هستند. در سال 2002، %45 باتری های خانگی فروخته شده به مصرفکنندگان، وارد جریان زباله شهری شده که یا به وسیله زبالهسوز سوزانده شدهاند یا در محلهای دفن، دفن شدهاند. تنها %17 باتریهای مستعمل جمعآوری شدهاند.
باتری ها موجب نگرانی های زیست محیطی قابل توجهی میشوند و از اجزای اصلی مواد خطرناک در جریان مواد زائد و عامل عمده فلزات سنگین در مکانهای دفن به شمار میآیند.[10] بر اساس مطالعات سال 1992 و 1998 باتریهای خانگی مسئول حدود %90 جیوه و %52 از کادمیوم موجود در مواد زائد شهری در ایالات متحده بودند
فلزات سنگین و سمی موجود در باتریهای خانگی مستعمل میتوانند موجب سمی شدن شیرابه در محلهای دفن بهداشتی، خروجی زباله سوزها، خاکستر بجا مانده از زبالهسوزی و همچنین آلوده شدن کمپوست شوند. دفع باتریهای مصرف شده همراه با پسماندهای شهری دارای خطرات بالقوهای برای سلامتی انسان و محیط زیست است. سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا باتریها را جزء مواد زائد خطرناک دستهبندی کرده است.
در کشورهای توسعهیافته قوانین سختگیرانهای در ارتباط با تولید، مصرف، جمعآوری و بازیافت باتریها وجود دارد.[2] برای مثال در سال 2006 کمیسیون اروپایی دستورالعمل 2006/66/EC را با هدف کاهش مقدار باتریها و انبارههای مستعمل و جمعآوری و بازیافت آنها تصویب کرده است.[11] جمعآوری باتری های مستعمل در اتحادیه اروپا، بر اساس دستورالعمل 2006/66/EC اجباری شده بود تا کشورهای عضو، به نرخ جمعآوری %25 در سال 2012 و %45 در سال 2016 دست یابند.
سوئد اهداف جمعآوری بالاتری که شامل %65 در سال 2012 و %75 در سال 2016 است را تعریف کرده بود. با توجه به آمار سازمان حفاظت محیط زیست سوئدی، %64 از باتریهای فروخته شده در سوئد در سال 2013 جمعآوری شدند.
همچنین در آلمان از سال 1998، قانون مربوط به باتریهای آلمان، مسئولیت جمعآوری و دفع نهایی باتری ها را بر عهده سازندگان و واردکنندگان گذاشته است. تخمین زده شده است که در آلمان 900 میلیون عدد باتری خانگی مصرف شده، سالانه برگردانده خواهد شد که بیانگر وزن کلیتقریباً 30,000 تن میباشد.
در ایرانتقریباً تمام باتریهای مستعمل خانگی بدون هیچ برنامه جداسازی یا جمعآوری همراه با مواد زائد جامد شهری دور انداخته میشوند. در این موقعیت کشور ایران که هیچ برنامهای جهت جمعآوری و بازیابی و دفع ایمن این زائدات خطرناک ندارد، بیش از کشورهای پیشرفته در معرض خطرات سلامتی و زیست محیطی میباشد.[6] برای اجرای موفق هر برنامه مربوط به مدیریت مواد زائد در دسترس بودن اطلاعات کافی و دقیق مربوط به کمیت و ترکیب مواد زائد تولید شده و شرایط فعلی مدیریت ضروری است. لذا مطالعه حاضر با هدف تعیین مقادیر کمی و نحوه مدیریت باتریهای مستعمل در ایران و ارائه راهکار مدیریتی مبتنی بر اصول بهداشتی و زیست محیطی جهت دفع آنها انجام گرفته است.
.2 روش کار
در ابتدا با تهیه دادهها و اطلاعات موجود در وزارتخانهها و سازمان های مربوطه، میزان تولید، واردات و صادرات مربوط به باتریها از سال 1388-1394 در کشور مشخص و بر اساس عمر مفید باتریها 2 - سال - میزان زائدات تولیدی ناشی از آنها برای سالهای 1390-1396 تعیین و سپس به کمک روش آماری شبکههای عصبی مصنوعی میزان زائدات تولیدی برای سالهای 1397-1406 برآورد گردید. سپس با استفاده از جمعیت در هر سال میزان سرانه تولیدی باتریهای مستعمل برای هر سال برآورد گردید. یک شبکه چند لایه پرسپترون عصبی مصنوعی با روش آموزش batch و الگوریتم گرادیان نزولی، برای پیشبینی تولید باتری مستعمل استفاده گردید. روش پرسپترون چندلایه - MLP - یک شبکه عصبی مصنوعی میباشد که مدل پیشبینی برای یک یا چند متغیر وابسته - هدف - را بر اساس مقادیر پیشبینی ارائه میدهد.
MLP شامل شبکهای از سلولهای عصبی است که پیشبینی متغیرهای وابسته را ترسیم مینماید. در این روش هر سلول عصبی مصنوعی متشکل از یک ترکیب خطی از عوامل وزنی است که با گذر از یک تابع فعال غیر خطی و لایههای پنهان، خروجی نورون را تولید مینماید. این ساختار شبکه معماری نامیده میشود. لایههای پنهان شامل گرههای شبکه غیر قابل مشاهده - واحد - است.
هر واحد پنهان یک تابع فعالی از مجموع عوامل وزنی ورودی - پیشبینی - است و مقادیر عوامل وزنی بهوسیله برآوردهای الگوریتم تخمین مشخص میشود. MLP میتواند یک یا دو لایه پنهان داشته باشد. اگر شبکه شامل لایه دوم پنهان باشد، هر واحد پنهان در لایه دوم یک تابع از مجموع وزنی از واحدها در لایه پنهان اول است. تابع فعال مجموع وزنی واحدهای موجود در یک لایه را به مقادیر واحدها در لایه بعدی لینک میکند. لایه خروجی شامل متغیرهای وابسته یا هدف میباشد. لازم به ذکر است که در این مطالعه از باتریهایی که به صورت غیر قانونی وارد شدهاند صرفنظر شده است چون دادههای دقیق و رسمی از وزارت تجارت یا آمار در دسترس نیست.
برای مشخص شدن وضعیت مدیریت باتریهای مستعمل، استانهای آذربایجان شرقی و اردبیل - شهرهای تبریز و اردبیل - به نمونه از بین تمام استانهای کشور انتخاب شد. ترکیبی از روشها برای ارزیابی شرایط فعلی مدیریت استفاده شد. این روشها شامل تکمیل چکلیست، بازدید و کنترل میدانی، مصاحبه با مقامات، استفاده از پایگاههای دادههای علمی و هماهنگی با شهرداری ها، سازمان های حفاظت از محیط زیست محلی و ملی و سایر سازمانها بود. مدیریت، بازیافت، دفع نهایی و سیاستهای موجود در مورد باتریهای مستعمل نیز ارزیابی شد. مطابق با شرایط فعلی در ایران و با استفاده از منابع علمی و تجارب موفق در سایر کشورها راهکارهای لازم جهت مدیریت باتریهای مستعمل ارائه گردید.
. 3 نتایج و بحث
-3-1 مقادیر تولید
مقادیر کل باتریهایی که طی سالهای 1388 تا 1394 در ایران به فروش رسیده است - مجموع تولید و واردات منهای صادرات - در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول -1 مقادیر کل باتریهای موجود در ایران - مجموع تولید و واردات - صادرات - در سالهای 88-94 برحسب تن
میزان تولید زائدات ناشی از این باتری ها برای سال های 1390 تا 1396 با احتساب 2 سال عمر مفید به دست آمد. یک شبکه چندلایه پرسپترون عصبی مصنوعی با روش آموزش batch و الگوریتم گرادیان نزولی، برای پیش بینی تولید باتری های مستعمل بین سالهای 1397 تا 1406 استفاده گردید درنهایت با در نظر گرفتن مقادیر باتری های مستعمل و جمعیت، سرانه باتری های مستعمل با تقسیم وزن باتری های مستعمل بر جمعیت، برحسب کیلوگرم به ازای هر نفر محاسبه گردید
