آیا جوهرهای پایه آبی از نظر محیط زیست دوست‌دارتر از جوهرهای پایه حلال هستند؟

تأثیر زیست‌محیطی جوهرهای پایه آبی

تعریف جوهر پایه آبی و ترکیب دوستدار محیط زیست آن چیست

جفت‌های پایه آبی معمولاً حاوی حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد آب هستند که با رزین‌های گیاهی و رنگ‌دانه‌های غیرسمی مخلوط شده‌اند. این بدان معناست که دیگر نیازی به حلال‌های سخت نفتی که فرمول‌های جوهر سنتی به آنها وابسته هستند، وجود ندارد. این ترکیب به طور طبیعی باعث کاهش ترکیبات آلی فرار (VOC) می‌شود که این امر نقطه قوت بزرگی در راستای انطباق با مقرراتی مانند الزامات REACH و قانون پیشنهادی ۶۵ کالیفرنیا درباره مواد خطرناک محسوب می‌شود. با بررسی تحقیقات اخیر در سال ۲۰۲۳، دانشمندان دریافتند که جوهرهای معمولی پایه حلال در مقایسه با جایگزین‌های پایه آبی، دارای ۸ تا ۱۲ برابر مواد شیمیایی سنتتیک بیشتری هستند. این موضوع استدلال قوی‌ای ارائه می‌دهد که چرا گزینه‌های پایه آبی از دیدگاه شیمیایی بسیار تمیزتر محسوب می‌شوند.

کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار و آلودگی هوای کمتر

استفاده از جوهرهای پایه‌آبی در مقایسه با سیستم‌های قدیمی مبتنی بر حلال، باعث کاهش ۸۵ تا تقریباً ۹۵ درصدی انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) می‌شود. جوهرهای چاپ معمولی تمایل دارند به ازای هر لیتر مصرف، حدود ۴٫۲ کیلوگرم ترکیبات آلی فرار وارد هوا کنند. نسخه‌های پایه‌آبی؟ آن‌ها تنها بین ۰٫۳ تا ۰٫۵ کیلوگرم انتشار دارند. این تفاوت واقعاً اهمیت دارد، زیرا این ترکیبات فرار سهم عمده‌ای در ایجاد دود دیده (سموگ) دارند و می‌توانند به مرور زمان به ریه افراد آسیب برسانند. طبق برخی مطالعات منتشر شده در سال ۲۰۲۲ توسط مجله ایمنی شغلی، شرکت‌هایی که این تغییر را انجام داده‌اند، شاهد کاهش حدود ۷۲ درصدی حوادث مربوط به کیفیت هوا در محیط کار بوده‌اند. بنابراین این تغییر نه تنها برای محیط زیست مفید است، بلکه شرایط بسیار ایمن‌تری را برای همه کسانی که روز tras روز در آنجا کار می‌کنند، ایجاد می‌کند.

قابلیت تجزیه بیولوژیکی و ملاحظات مربوط به فاضلاب

بیش از ۹۰ درصد از ترکیبات جوهرهای پایه‌آبی در شرایط کمپوست شدن، ظرف ۳۰ روز تجزیه زیستی می‌شوند، که در تضاد آشکار با قرن‌ها زمان لازم برای تجزیه بقایای جوهرهای پایه حلال است. فرآیندهای استاندارد تصفیه فاضلاب هوازی، ۹۲ تا ۹۸ درصد ذرات جوهر پایه‌آبی را حذف می‌کنند، که عملکردی بسیار بهتر از نرخ حذف ۵۵ تا ۶۰ درصدی آلاینده‌های پایه حلال دارد که اغلب به دلیل پایداری شیمیایی خود باقی می‌مانند.

مطالعه موردی: کاهش ردپای کربن در چاپ انواع پارچه با استفاده از جوهرهای پایه‌آبی

یک تولیدکننده اروپایی پارچه پس از انتقال به جوهرهای چاپ سیلک پایه‌آبی، ردپای کربن سالانه خود را ۴۳ درصد کاهش داد. این انتقال منجر به حذف ۱۴ تن انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) و کاهش ۱۸ درصدی مصرف انرژی در فرآیند خشک‌کردن شد و در نتیجه طی سه سال، ۱۲۰٫۰۰۰ یورو از هزینه‌های دفع پسماند و انطباق با مقررات صرفه‌جویی شد.

خطرات زیست‌محیطی و بهداشتی جوهرهای پایه حلال

ترکیب شیمیایی و انتشار بالای ترکیبات آلی فرار (VOC)

اکثر جوهرهای مبتنی بر حلال شامل محصولات نفتی مانند بنزن، تولوئن و زایلن هستند که به نگه‌داشتن ذرات رنگ به‌صورت مناسب در حال تعلق کمک می‌کنند. هنگامی که این مواد خشک می‌شوند، ترکیبات آلی فرار (VOCs) را در سطوحی آزاد می‌کنند که از چهار تا هفت برابر بیشتر از گزینه‌های مبتنی بر آب است. اغلب این امر به معنای آن است که غلظت این مواد در داخل کارگاه‌های چاپ به میزانی فراتر از حدی می‌رسد که OSHA آن را برای محیط‌های داخلی ایمن می‌داند. بررسی داده‌های واقعی از عملیات چاپ سیلکسکرین در سال گذشته تفاوت را به‌وضوح نشان می‌دهد. به ازای هر تن جوهر حلالی فرآوری‌شده، کارخانه‌ها حدود ۱۲٫۳ کیلوگرم انتشار VOC تولید می‌کنند. این مقدار به‌مراتب بدتر از حدود ۲٫۱ کیلوگرم تولیدشده توسط جوهرهای مبتنی بر آب است. این تفاوت‌های شدید، صرف‌نظرکردن از تأثیرات زیست‌محیطی را هنگام انتخاب بین این دو نوع راه‌حل چاپی بسیار دشوار می‌کند.

سمیت و خطرات زیست‌محیطی صنعتی

آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان، مشتقات بنزن موجود در جوهرهای مبتنی بر حلال را در بالاترین سطح فهرست خطر خود قرار داده است — این مواد به عنوان سرطان‌زاهای گروه ۱ طبقه‌بندی می‌شوند. افرادی که سال‌ها با این مواد کار می‌کنند، با خطر واقعی ابتلا به لوسمی یا آسیب کبدی مواجه هستند. همچنین مشکل فاضلاب نیز وجود دارد. هنگامی که شرکت‌ها این جوهرها را تولید می‌کنند، با آبی مملو از فلزات سنگین و رزین‌های مقاوم که به راحتی در طبیعت تجزیه نمی‌شوند، روبرو می‌شوند. دفع صحیح این مواد هزینه‌های بسیار زیادی دارد، زیرا تولیدکنندگان مجبورند قوانین سخت‌گیرانه EPA را در زمینه دفع پیروی کنند. بسیاری از کسب‌وکارهای کوچک در حالی که سعی در رعایت این قوانین دارند، با این هزینه‌ها دست و پنجه نرم می‌کنند.

آلودگی هوای در چاپ: نقش سیستم‌های مبتنی بر حلال

وقتی جوهرهای مبتنی بر حلال در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند، اُزون سطح زمین تولید می‌کنند که یکی از اجزای اصلی دود شهری است. با بررسی داده‌های صنعتی، چاپگرهای تجاری حدود ۸ درصد از کل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) در سراسر جهان ناشی از کارهای پوشش‌دهی را تشکیل می‌دهند. بیشتر این انتشارات از تبخیر حلال‌ها هنگام خشک شدن مواد ناشی می‌شوند و حدود ۹۲ درصد از کل انتشارات را شامل می‌گردند. گزینه‌های به اصطلاح «حلال سازگار با محیط زیست» ادعا می‌کنند که سطح ترکیبات آلی فرار را بین سی تا پنجاه درصد کاهش می‌دهند، اما همچنان به شدت به اترهای گلیکولی ساخته شده از سوخت‌های فسیلی متکی هستند. این بدین معناست که در طول چرخه حیات کامل خود، این جایگزین‌ها علی‌رغم ادعاهای بازاریابی، به انتشار گازهای گلخانه‌ای ادامه می‌دهند.

جوهرهای پایه آبی در مقابل جوهرهای پایه حلال: مقایسه‌ای از پایداری

مقایسه کمّی انتشار ترکیبات آلی فرار و پیامدهای نظارتی

مطالعات انجام‌شده در مورد پایداری مواد نشان می‌دهد که جوهرهای پایه‌آبی در مقایسه با همتایان حلال‌پایه خود، انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) را حدود ۸۰ درصد کاهش می‌دهند، همان‌طور که در تحقیقات اخیر شرکت Permaset در سال ۲۰۲۳ ذکر شده است. این روزها مقررات سفت‌وسخت‌تر شده‌اند؛ به عنوان مثال، قوانین جدید اتحادیه اروپا انتشار صنعتی ترکیبات آلی فرار را تنها به ۳۰ گرم در متر مکعب محدود کرده‌اند. به همین دلیل، بسیاری از سیستم‌های قدیمی چاپ حلال‌پایه دیگر نمی‌توانند با الزامات انطباق هماهنگ باشند. برخی از شرکت‌های پیشرو در چاپ منسوجات کاملاً به جوهرهای پایه‌آبی روی آورده‌اند و نتایج چشمگیری داشته‌اند. یکی از این شرکت‌ها گزارش داده است که آلودگی هوای خود را حدود ۶۲ درصد کاهش داده است، در حالی که سرعت تولیدش دقیقاً در همان سطح مورد نیاز باقی مانده است.

ارزیابی چرخه حیات: پایداری در طول تولید، مصرف و دفع

ارزیابی کامل چرخه حیات نشان می‌دهد که جوهرهای پایه‌آبی در مرحله خشک‌کردن به ۲۰ تا ۲۵ درصد انرژی بیشتری نیاز دارند، اما مزایای قابل توجهی در مدیریت پسماند و آب ارائه می‌دهند:

این معاوضه باعث تمایل به جوهرهای پایه‌آب در صنایعی می‌شود که امتثال بلندمدت زیست‌محیطی را نسبت به بازدهی کوتاه‌مدت انرژی ارجح می‌دانند.

مصرف انرژی و خروجی پسماند: معیارهای عملکرد زیست‌محیطی

اگرچه سیستم‌های مبتنی بر حلال در حین کاربرد ۳۰٪ انرژی کمتری مصرف می‌کنند (Qinghe Chemical 2023)، اما جوهرهای پایه‌آبی تولید می‌کنند ۹۵٪ پسماند خطرناک کمتر . چاپگرهای با حجم بالا معمولاً گزارش می‌دهند:

• مصرف ۲۰۰ کیلووات‌ساعت انرژی در هر باتچ آبی در مقابل ۱۵۰ کیلووات‌ساعت برای حلال
• ۱۵ کیلوگرم ضایعات غیرسمی در مقابل ۳۲۰ کیلوگرم لجن شیمیایی

این معیارها کاهش چشمگیر در بار محیط‌زیستی در فرآیند پایان عمر را نشان می‌دهند.

تعادل بین معاوضه‌های عملکردی و بهبودهای محیط‌زیستی

جودهای پایه‌آبی نسبت به گزینه‌های سنتی بسیار طولانی‌تر خشک می‌شوند و اغلب بین یک روز تا تقریباً دو روز زمان می‌برد تا کاملاً ثابت شوند. این موضوع می‌تواند در پروژه‌های با زمان محدود یا کارهای فوری مشکل‌ساز باشد. از سوی دیگر، این جوهرها به اندازهٔ جایگزین‌های حلال‌پایه به محیط‌زیست آسیب نمی‌رسانند. آن‌ها آلودگی بسیار کم‌تری در هوا و خاک ایجاد می‌کنند که این امر آن‌ها را به گزینه‌ای هوشمندانه برای شرکت‌ها تبدیل می‌کند تا بتوانند استانداردهای سخت‌گیرانه‌ی زیست‌محیطی مانند مقررات EPA و REACH را رعایت کنند. با توجه به داده‌های بازار، حدود نیمی از مواد چاپ پایداری که امروزه استفاده می‌شوند، پایه‌آبی هستند، طبق گزارش‌های اخیر. این رقم همچنان در حال افزایش است، زیرا چاپگران تجربه بیشتری در کار با این نوع جوهر کسب می‌کنند و عملکرد مناسب آن را علیرغم زمان خشک‌شدن طولانی‌تر درک می‌کنند.

گزینه‌های سازگار با محیط‌زیست و تحولات صنعتی در چاپ پایدار

ظهور جوهرهای زیستی: هیدروسوی و نوآوری‌های پایدار دیگر

چاپخانه‌های سراسر کشور در حال روی آوردن به جوهرهای سازگار با محیط زیست مانند هیدروسویا هستند، محصولی که از ترکیب روغن سویا با محلول‌های پایه آبی ساخته می‌شود و نه از محصولات نفتی سنتی. طبق گفته مجله گرافیک آرتس در سال گذشته، جوهرهای گیاهی در حال حاضر حدود ۱۸ درصد از تمام جوهرهای تخصصی فروخته شده در آمریکای شمالی را تشکیل می‌دهند. چه چیزی این تغییر را پیش می‌راند؟ دستاوردهای اخیر در زمینه رنگ‌های استخراج شده از جلبک و عوامل چسباننده ساخته شده از مواد سلولزی. خبر خوب این است که این فرمول‌های جدید از نظر کیفیت نیز قربانی نمی‌شوند؛ آنها رنگ‌های پررنگ را حفظ می‌کنند و در عین حال حذف جوهر در فرآیند بازیافت کاغذ را آسان‌تر می‌کنند، بدین معنا که ضایعات کلی برای محیط زیست کاهش می‌یابد.

جوهرهای پایه آبی در مقابل جوهرهای پایه سویا و جوهرهای پایه حلال: تفاوت‌های کلیدی و کاربردها

جفت‌های پایه آبی بهترین عملکرد را روی بسترهای متخلخل که نیاز به خشک شدن سریع دارند، دارند، در حالی که جوهرهای پایه سویا مقاومت به مالش برتری را برای رسانه‌های چاپی با گردش بالا ارائه می‌دهند. هر دو نوع جوهر، آلاینده‌های هوای خطرناک مرتبط با فناوری‌های حلال‌پایه را حذف می‌کنند.

روند صنعت به سمت فناوری‌های چاپ سبزتر

دستورالعمل انتشارات صنعتی اتحادیه اروپا برای سال 2025 به سرعت سازندگان را به سمت فرمول‌های کم VOC سوق می‌دهد. حدود دو سوم شرکت‌های چاپ، قبلاً این گزینه‌های سازگار با محیط زیست را به تمرکز اصلی خود تبدیل کرده‌اند. بسیاری از کارگاه‌ها در حال استفاده از سیستم‌های ترکیبی هستند که در آن‌ها جوهرهای پایه آبی با فناوری UV LED ترکیب می‌شوند. این سیستم‌ها مصرف انرژی را در مقایسه با روش‌های سنتی خشک‌کن حرارتی حدود ۴۰ درصد کاهش می‌دهند. این رویکرد به دستیابی به اهداف بازیافت کمک می‌کند و در عین حال کلیت کارگاه‌های چاپ را سبزتر می‌کند. به نظر می‌رسد که صنعت روز به روز بیشتر از روش‌های قدیمی فاصله می‌گیرد، زیرا دغدغه‌های محیط زیستی روزبه‌روز جدی‌تر می‌شوند.

‫سوالات متداول‬

جوهرهای پایه آبی از چه چیزی ساخته شده‌اند؟

جفت‌های پایه آبی معمولاً شامل ۶۰ تا ۷۰ درصد آب، رزین‌های گیاهی و رنگ‌دانه‌های بدون سم هستند و نیاز به حلال‌های نفتی را حذف می‌کنند.

جفت‌های پایه آبی از نظر انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) چگونه با جفت‌های پایه حلال مقایسه می‌شوند؟

جفت‌های پایه آبی انتشار ترکیبات آلی فرار (VOC) را در مقایسه با جفت‌های پایه حلال ۸۵ تا ۹۵ درصد کاهش می‌دهند و به‌طور قابل توجهی آلودگی هوا را کم می‌کنند.

آیا جفت‌های پایه آبی قابل تجزیه بیولوژیکی هستند؟

بله، بیش از ۹۰ درصد از اجزای جوهر پایه آبی در شرایط کمپوست شدن ظرف ۳۰ روز تجزیه می‌شوند.

خطرات سلامتی مرتبط با جفت‌های پایه حلال چیست؟

جفت‌های پایه حلال شامل محصولات نفتی هستند که ترکیبات آلی فرار (VOC) را آزاد می‌کنند و ممکن است خطر ایجاد سرطان داشته باشند و منجر به مشکلات سلامتی مانند لوسمی شوند.