ماكينة أكواب الورق مقابل ماكينة أكواب البلاستيك: أيهما أفضل؟

تحليل دورة الحياة (LCA) للأكواب المنتجة بواسطة ماكينة كوب ورقي وماكينة الأكواب البلاستيكية

إن النظر إلى دورة الحياة الكاملة يُظهر فروقًا كبيرة إلى حد ما بين تصنيع الأكواب الورقية والأكواب البلاستيكية. ففي الواقع، تتطلب الأكواب الورقية طاقة تبلغ حوالي 4.5 أضعاف الطاقة المطلوبة لإنتاج الأكواب البلاستيكية، وتحتاج إلى كمية من الماء تزيد بنحو عشر مرات في عملية الإنتاج مقارنة بالخيارات البلاستيكية، وذلك بسبب خطوات التبشير والتجفيف العديدة التي تشملها العملية. لكن هناك جانبًا آخر لهذا الأمر أيضًا. إذ تؤدي الأكواب البلاستيكية إلى إنتاج غازات دفيئة تزيد بنسبة نحو 34 بالمئة على مدار عمرها الكامل، ويرجع ذلك أساسًا إلى استخراج الوقود الأحفوري، بالإضافة إلى أنها تستغرق وقتًا طويلاً جدًا للتحلل، وأحيانًا أكثر من 450 سنة! ووفقًا لدراسة صناعية حديثة صادرة عام 2024، يمكن للأكواب الورقية أن تصل إلى حالة الحياد الكربوني بشكل أسرع إذا عملت الشركات مع غابات تُدار بشكل مستدام وانتقلت إلى مصادر طاقة أنظف في التصنيع.

البصمة الكربونية واستهلاك الطاقة في التصنيع

يُطلق إنتاج الأكواب البلاستيكية حوالي 33 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كوب وفقًا لبحث أجرته شركة GMZ في العام الماضي. تأتي الأكواب الورقية بأداء أفضل عند حوالي 20 جرامًا إذا تم تصنيعها من مواد معاد تدويرها. لكن هناك جانبًا آخر لهذه القصة. الآلات التي تنتج تلك الأكواب الورقية تستهلك الكثير من الكهرباء فعليًا. فهي تحتاج إلى حوالي 55 كيلوواط ساعة لكل ألف كوب يتم إنتاجها، أي ما يقارب ضعف استهلاك آلات تصنيع البلاستيك. ومع ذلك، تصبح الأمور مثيرة للاهتمام عندما تتحول المصانع إلى تشغيل الطاقة الحيوية بدلًا من الوقود الأحفوري. يمكن أن يؤدي هذا التغيير إلى خفض انبعاثات تصنيع الأكواب الورقية بنسبة تصل إلى أربعين بالمئة. لا يزال البلاستيك هو الفائز بوضوح عندما يتعلق الأمر بالشحن نظرًا لوزنه الخفيف جدًا. إن نقل هذه الحاويات البلاستيكية الخفيفة يوفر حوالي 18 بالمئة من تكاليف الوقود مقارنة بنقل الأحمال الثقيلة من الأكواب الورقية.

المواد الخام، وإمكانية إعادة التدوير، وإدارة مرحلة نهاية العمر

• أكواب الورق : 95% ألياف خشبية + 5% بطانة بولي إيثيلين (قابلة لإعادة التدوير في 12% فقط من المنشآت)
• أكواب بلاستيكية : بوليمرات مستمدة من النفط بنسبة 100٪ (9٪ معاد تدويرها محليًا)

حوالي ثلثي أكواب الورق المنتشرة تنتهي في مكبات النفايات، لأن البطانات غير القابلة لإعادة التدوير تمنع قبولها في مراكز إعادة التدوير. وفي الوقت نفسه، تتفكك الأكواب البلاستيكية إلى جزيئات بلاستيكية صغيرة تُعرف بالميكروبلاستيك التي تظل في البيئة لقرون عديدة. والخبر الجيد هو أن معدات تصنيع أكواب الورق الحديثة تأتي حاليًا مع بطانة قابلة للتحلل الحيوي من مادة PLA. تشير الاختبارات إلى أن هذه الأكواب الجديدة تقلل فعليًا من كمية النفايات في المكبات بنحو 30 في المئة مقارنة بالأكواب العادية. وقد بدأت بعض محلات القهوة بالفعل في التحول إلى هذا الخيار الأكثر اخضرارًا كجزء من جهود الاستدامة لديها.

الأداء والعملية في التطبيقات الواقعية

العزل، المتانة، وتوافق السوائل: أكواب الورق مقابل الأكواب البلاستيكية

أظهرت دراسات حديثة من مجلة مراجعة علوم التغليف أن أكواب الورق المزدوجة الجدران تحافظ على سخونة المشروبات لمدة أطول بحوالي 30 دقيقة مقارنة بالأكواب البلاستيكية العادية. والفارق كبير إلى حدٍ ما - حيث تُعد العزلة أفضل بنحو مرتين إلى ثلاث مرات. أما من حيث المتانة، فإن البلاستيك، ولا سيما بلاستيك الـPET، يتميّز بقدرته على تحمل ضغط يفوق بحوالي أربع مرات قبل أن ينكسر. وهذا يفسر سبب استخدامه الشائع في عمليات الشحن التي تتضمن التراص بكثافة. كما أن البلاستيك يتحمل مواد قوية مثل عصير الحمضيات أو الحساء الساخن عند درجات حرارة قريبة من نقطة الغليان دون أن يتدهور. أما الأكواب الورقية العادية فتحتاج إلى بطانات بلاستيكية من الداخل، مما يخلق مشاكل عند محاولة إعادة تدويرها عبر البرامج البلدية العادية.

حالات الاستخدام المثالية: المقاهي، وخدمات الوجبات الجاهزة، والفعاليات

يُظهر أحدث تقرير لاتجاهات خدمات الطعام لعام ٢٠٢٤ أن حوالي ثلثي المقاهي المتخصصة قد تحولت إلى استخدام آلات الأكواب الورقية لمشروباتها الساخنة، ويرجع ذلك في الغالب إلى اهتمام العملاء هذه الأيام بالبيئة. من ناحية أخرى، لا تزال معظم مطاعم الوجبات السريعة التي تقدم الحساء تستخدم آلات الأكواب البلاستيكية لأنها لا تتسرب كثيرًا ويمكن تكديسها بشكل أفضل للنقل. نشهد أيضًا تحولًا في الفعاليات الخارجية حيث أصبحت تلك الأكواب الورقية القابلة للتحلل والمبطنة بمادة PLA خيارات شائعة. تزعم المهرجانات الصيفية أن التنظيف يستغرق وقتًا أقل بنسبة ٤٠٪ تقريبًا عند استخدام هذه الخيارات الصديقة للبيئة بدلاً من البلاستيك العادي. بالنسبة للشركات التي تدرس خياراتها، فإن آلات الأكواب الورقية مناسبة في المواقف التي يكون فيها الحفاظ على المشروبات دافئة وظهور العلامة التجارية أمرًا مهمًا، وتكون الصورة البيئية أكثر أهمية من بضعة دولارات إضافية قد يكلفها تشغيلها.

مقارنة التكاليف: تشغيل آلة الأكواب الورقية مقابل آلة الأكواب البلاستيكية

الاستثمار الأولي، والصيانة، والنفقات التشغيلية

استثمار في ماكينات صنع أكواب الورق يعني عادةً إنفاق مبلغ أكبر مقدماً مقارنةً بنظيراتها البلاستيكية. يمكن أن تتراوح الأسعار من عشرين ألف دولار إلى مئة ألف دولار، ويعتمد ذلك بشكل كبير على مدى درجة الأتمتة وحجم الإنتاج المطلوب. تكون ماكينات صنع الأكواب البلاستيكية أرخص عادةً بنسبة تتراوح بين ثلاثين إلى خمسين بالمئة من البداية، نظراً لأن أجزائها الميكانيكية ليست معقدة بالقدر نفسه. أما من حيث تكاليف الصيانة السنوية، فلا يوجد فرق كبير بين النوعين، حيث تشير معظم الشركات إلى تكاليف تتراوح بين ألف ومئتي دولار واثنين وخمسين ألف دولار سنوياً. يستهلك إنتاج أكواب الورق حوالي خمسة عشر إلى خمسة وعشرين بالمئة أكثر من الطاقة لكل كوب يتم إنتاجه، لأن هذه الماكينات تحتاج إلى حرارة إضافية لتطبيق الطلاء المقاوم للماء داخلياً على كل كوب. من ناحية أخرى، تعمل ماكينات البلاستيك ببساطة بشكل أسرع. فهي قادرة على إنتاج نحو ثلاثمائة كوب في الدقيقة، بينما تصل ماكينات الورق إلى نصف هذه السرعة كحد أقصى. ويظهر هذا الفارق في السرعة بوضوح مع مرور الوقت عند النظر إلى أرقام الإنتاجية الكلية.

تكاليف المواد الخام: الورق مقابل البلاستيك (PET، PP، PLA)

يتراوح نطاق سعر راتنجات البولي بروبيلين (PP) والتيريفثالات поли إيثيلين (PET) حول 1.10 إلى 1.50 دولار للكيلوجرام. مما يجعل تصنيع الأكواب البلاستيكية أرخص بنسبة 20 إلى 30 بالمئة مقارنة بالأكواب الورقية. وتحتاج الأكواب الورقية إلى ورق مقوى مطلي يبلغ سعره عادة بين 2800 و3500 دولار للطن. ويُعدّ حمض البولي لاكتيك (PLA)، المستمد من النباتات، خياراً آخر لكنه يتمتع بسعر أعلى يتراوح بين 2.20 و2.80 دولار للكيلوجرام. وعلى الرغم من أن هذا يقلل الفارق في التكلفة إلى حدٍ ما، إلا أن حمض البولي لاكتيك (PLA) يحتاج إلى مرافق صناعية خاصة للتخمير ليتحلل بشكل صحيح. ووفقاً لتحليل حديث عام 2023 حول تكاليف تغليف خدمات الأغذية، فإن الشركات عموماً تدفع ما بين ثمانية إلى اثني عشر سنتاً لكل كوب ورقي من حيث المواد، في حين تتراوح تكاليف الخيارات البلاستيكية التقليدية بين خمسة إلى سبعة سنتات لكل كوب. ويمكن بالتأكيد أن يؤدي الشراء بالجملة إلى تقليص هوامش الربح هنا. ومع ذلك، فقد طرأ تحوّل ملحوظ في اللوائح مؤخراً نحو تفضيل المواد القابلة لإعادة التدوير أو التخمير. وتلك التغييرات تعيد تدريجياً توجيه الاقتصاد في هذه الصناعة نحو الحلول القائمة على الورق مع مرور الوقت.

اتجاهات الاستدامة والتأثير التنظيمي على آلات تصنيع الأكواب

صعود البلاستيك الحيوي والبطانات القابلة للتحلل في ابتكار آلات صنع الأكواب الورقية

تتجه صناعة الأكواب الورقية نحو خيارات أكثر اخضرارًا هذه الأيام، حيث يضيف العديد من المنتجين بلاستيكًا حيويًا مثل PLA ويستخدمون طلاءات قابلة للتحلل تعتمد على الماء بدلًا من البطانة التقليدية من البولي إيثيلين. وفقًا لبحث أجرته مبادرة التغليف الأخضر العام الماضي، فإن هذا التحوّل يقلل من استخدام الوقود الأحفوري بنسبة تقارب الثلثين مقارنة بالأكواب الورقية التقليدية. وتقوم المصانع الآن بتعديل آلياتها الحالية لتتمكن من التعامل مع هذه المواد البيولوجية الأحدث والأرق مع الحفاظ على جودة المنتج. ويساعدها ذلك في تلبية متطلبات القابلية للتحلل الصارمة المنصوص عليها في معايير مثل ASTM D6400، والتي أصبحت ذات أهمية متزايدة للشركات التي تحاول البقاء تنافسية في السوق اليوم.

حظر البلاستيك والضغوط التنظيمية التي تُشكّل الطلب على آلات صنع الأكواب البلاستيكية

بدأت أكثر من 130 دولة حول العالم في تقييد البلاستيك المستخدم لمرة واحدة بعد عام 2020. وقد دفع قانون الاتحاد الأوروبي بشأن البلاستيك المستخدم لمرة واحدة الأمور إلى الأمام، مما أدى إلى إنشاء سوق كبيرة للمنتجات الورقية بديلًا عن ذلك. وبحسب الأرقام الواردة في تقرير لوائح التعبئة والتغليف لعام 2024، نرى أن مبيعات الآلات التي تصنع الأكواب البلاستيكية انخفضت بنسبة تقارب 30٪ في المناطق التي تسري فيها هذه القواعد. ويحاول عدد قليل من المصنّعين الذين كانوا يُنتِجون معدات بلاستيكية سابقًا الآن استخدام مواد معاد تدويرها مثل الـPET والـPP. ومع ذلك، تتطلب عمليات إعادة التدوير طاقة كبيرة جدًا لدرجة أنها لا تُمكن من التوسع بالشكل الذي تتيحه إنتاجية الورق بالنسبة لمعظم الشركات.

التوقعات المستقبلية: التصميم البيئي وتقليل استخدام المواد في إنتاج الأكواب

تبدو الأرقام مشجعة بالنسبة لصناعة أكواب الورق في المستقبل. وفقًا لأحدث بحوث شركة سميثرز لعام 2023، من المفترض أن تقلل هذه الآلات من كمية المواد الخام المستخدمة لكل كوب بنسبة حوالي 22٪ بحلول نهاية هذا العقد. كيف؟ من خلال ابتكارات مثل تقنيات الختم بالليزر التي تسهل الطي، وتصاميم أخف وزنًا مع الحفاظ على المتانة الهيكلية. كما نشهد ظهور أساليب جديدة حيث تدمج الشركات مبادرات الأكواب القابلة لإعادة الاستخدام مع معدات متخصصة قادرة على معالجة الألياف الناتجة عن النفايات الاستهلاكية. ولا ينبغي لنا أن نغفل ما يحدث على الصعيد التشريعي أيضًا. فعلى سبيل المثال، قانون كاليفورنيا SB 54 الذي يشترط أن تحتوي عبوات الخدمات الغذائية على نسبة لا تقل عن 30٪ من المواد المعاد تدويرها بدءًا من عام 2028. إن هذا النوع من اللوائح يدفع بشكل طبيعي بالمصنّعين نحو الاستثمار في تقنيات أكثر اخضرارًا لخطوط إنتاجهم.

الأسئلة الشائعة

• ما الفروقات الرئيسية في تحليل دورة الحياة بين الأكواب الورقية والبلاستيكية؟ تستخدم أكواب الورق طاقةً ومياه أكثر في الإنتاج، لكن الأكواب البلاستيكية تُنتج غازات دفيئة أكثر وتحتاج وقتًا أطول للتحلل. يمكن لأكواب الورق أن تصبح متعادلة الكربون بشكل أسرع إذا اتبعت ممارسات مستدامة.
• كيف تختلف البصمة الكربونية في تصنيع الأكواب الورقية مقارنة بالأكواب البلاستيكية؟ تطلق الأكواب البلاستيكية كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون، في حين أن الأكواب الورقية، على الرغم من استخدامها لطاقة أكثر في الإنتاج، فإن بصمتها الكربونية الكلية أقل إذا تم تصنيعها بطريقة مستدامة.
• ما الفرق بين الأكواب الورقية والبلاستيكية من حيث القابلية لإعادة التدوير؟ تتمتع الأكواب الورقية بقابلية منخفضة لإعادة التدوير بسبب بطاناتها البولي إيثيلينية، في حين أن الأكواب البلاستيكية، على الرغم من قابليتها لإعادة التدوير، غالباً ما تسهم في تلوث الميكرو بلاستيك. توفر تصميمات جديدة للأكواب الورقية ذات البطانات القابلة للتحلل العضوي تقليلًا أفضل للنفايات.
• ما الفرق في التكلفة التشغيلية بين آلات صنع الأكواب الورقية والأكواب البلاستيكية؟ تمتلك آلات صنع الأكواب الورقية تكاليف أولية وتكاليف تشغيلية أعلى، لكن الاتجاه نحو المواد المستدامة قد يوازن الفروق في التكلفة مع مرور الوقت.
• كيف تؤثر اتجاهات الاستدامة على تصنيع الأكواب؟ تزداد الابتكارات في البلاستيك الحيوي والبطانات القابلة للتحلل بالنسبة للأكواب الورقية، كما أن الضغوط التنظيمية تقلل من الطلب على آلات صنع الأكواب البلاستيكية، مما يدفع نحو التحول إلى المواد المعاد تدويرها.