ارزيابي چرخة حيات سنتز كربن نيتريد گرافيتي با رويكرد استفاده در صنايع مستقر در حوضۀ خليج فارس

Life cycle assessment of graphite carbon nitride synthesis with application approach in industries located in the Persian Gulf basin

استفاده از فتوكاتاليست­ ها به‌ منظور حذف آلاينده ­ها به­‌دليل ويژگي­ هاي منحصر به فرد خود، در سال ­هاي اخير مورد توجه محققان قرار گرفته است. كربن­ نيتريدگرافيتي (g-C3N4) از جمله به‌روزترين و كارآمدترين فتوكاتاليست­ هاي سازگار با محيط­ زيست است اما استفاده از تركيبات نوآرا، بدون توجه به ارزيابي چرخۀ حيات آن ­ها منطبق بر نگرش توسعۀ پايدار نيست. در مطالعه حاضر براي نخستين بار ارزيابي چرخۀ حيات فتوكاتاليست g-C3N4 استفاده شده جهت گوگردزدايي پساب صنايع منطقۀ پارس‌جنوبي در سواحل خليج فارس انجام شد. در اين پژوهش جهت ويژه­ سازي مصرف آب از روش ReCiPe، محاسبة ميزان مصرف انرژي از روش CED، محاسبۀ انتشار گازهاي گلخانه­ اي از روش GGP و ردپاي بوم ­شناسي از روش EP استفاده گرديد. نتايج به‌دست آمده نشان داد كه بيشترين تأثير محيط ­زيستي سنتز g-C3N4، عمدتاً بر روي بوم­ سازگان هاي آبي و به‌ويژه بوم­ سم­ شناسي آب­ دريا و آب شيرين با مجموع 74/06% و در درجۀ دوم بر روي سميت انساني (6.15%) است. آثار مخرب محيط ­زيستي به كمك بهره ­گيري از شاخص­ هاي نهايي نيز به ترتيب به­ صورت آسيب به منابع (63/05%)> آسيب به سلامت انسان (34/56%)> آسيب به بوم­ سازگان (2.39 %) برآورد گرديد. آناليز حساسيت نيز مصرف الكتريسته را به‌عنوان موثرترين پارامتر بروز آثار مخرب محيط­زيستي تعيين نمود. بر اساس نتايج به‌دست آمده مي ­توان بيان داشت كه بهره ­گيري از انرژي­هاي تجديدپذير و جايگزيني آن­ها با منابع فسيلي، مي­تواند نقش موثري در كاهش پيامدهاي محيط­زيستي حاصل از سنتز g-C3N4 ايفا نمايد. نتايج حاصل از اين مطالعه مي ­تواند به­ عنوان راهبردي مقدماتي در زمينۀ ارزيابي چرخۀ حيات تركيبات نوآرا، پيش از كاربست بزرگ مقياس آن­ها استفاده شود.

The use of photocatalysts to remove contaminants has received more attention in recent years due to its unique properties. Carbon nitride graphite (g-C3N4) is one of the most up-to-date and efficient types of environmentally friendly photocatalysts. It should be noted that the use of novel compounds without considering the evaluation of their life cycle is not consistent with the attitude of sustainable development. In the present study, for the first time, an LCA analysis was performed for the g-C3N4 photocatalyst used to desulfurize industrial effluents in the South Pars region, on the shores of the Persian Gulf. In this case, the ReCiPe method was used to specialize in water consumption, chemical energy demand (CED) for calculating energy consumption, greenhouse gas protocol (GGP) for calculating greenhouse gas emissions, and ecological footprint (EP) method. The results showed that the greatest environmental impact of g-C3N4 synthesis mainly appeared in aquatic ecosystems, in specific marine and freshwater ecotoxicity with a total of 74.06% and by human toxicity (6.15%). The final indicator application showed the destructive environmental effects as follows: resources (63.05%) > human health (34.56%) > ecosystems (39.39%), respectively. Sensitivity analysis also determined the consumption of electricity as the most effective parameter for the occurrence of harmful effects on the environment. Therefore, based on the obtained results, it is stated that the use of renewable energies and their replacement with fossil-based energy sources can play an effective role in reducing the environmental consequences of the g-C3N4 synthesis. The results of this study can be also used as a preliminary strategy to conduct further studies in the field of LCA and environmental impact assessment of novel compounds before their large-scale application.