بازیافت پلاستیک ها/ حفاظت از منابع با ارزش (بخش اول)
بسپار/ ایران پلیمر بازیافت پلاستیک ها اصطلاح مورداستفاده برای بازفراورش پسماند پلاستیکی پسامصرف (postconsumer) و پیش مصرف (preconsumer) (ضایعات تولید) به محصولات قابل مصرف است. ایده بازیافت تجزیه محصولات نهایی به مواد سازنده آن ها و سپس استفاده از این مواد به عنوان مواداولیه برای تولید محصولات جدید است. ایده پشت سر بازیافت، تجزیه محصولات نهایی به مواد سازنده آن ها و سپس استفاده از این مواد به عنوان خوراک اولیه برای ساخت محصولات جدید است. براساس منبع پسماند پلاستیک، فراورش بازیافت و محصول نهایی متفاوت است. در کل، پلاستیک ها قبل از این که برای استفاده بیشتر تخریب شوند می توانند تنها به تعداد دفعات محدودی به طورمجدد مورداستفاده قرار گیرند. درحال حاضر، تمام پسماند پلاستیکی پیش مصرف به جریان تولید پلاستیک خوراک دهی می شوند، اما تنها بخش کمی از پسماند پلاستیک پسامصرف برای کاربرد اولیه آن احیا می شود. با این حال، هر ذره از پلاستیک که بازیافت می شود نیاز به مواد اولیه نو پلاستیک را کاهش می دهد و مقدار منابع و انرژی مورداستفاده برای تولید آن را نیز کاهش می دهد.
بازیافت پلاستیک ها برای ایجاد محصولات پلاستیکی جدید با کیفیت عالی نیازمند این است که مواد بازیافتی تمیز و حاوی تنها یک نوع پلاستیک باشد. در چنین مواردی، پلاستیک بازیافتی جایگزین پلاستیک نو می شود. چالش بزرگ در بازیافت پلاستیک های پسامصرف، به خصوص آن هایی که از جمع آوری جریان مخلوط (مخلوط شده به طورهمزمان یا به تنهایی) به دست می آیند اغلب آلوده هستند. بازیافت پلاستیک های مخلوط بسیار پیچیده تر است. اگر پلاستیک بازیافت شده آلوده شود و یا مخلوطی از انواع مختلفی از پلاستیک ها باشد، کیفیت پلاستیک بازیافت شده کمتر است؛ برای مثال، پلاستیک ممکن است دارای استحکام کمتری باشد. چالش در مدیریت بازیافت مقادیر زیاد از یک مخلوط از انواع گوناگون از پلاستیک های آلوده نیازمند استفاده از یک رویکرد یکپارچه برای کاهش منبع، استفاده مجدد و بازیافت است.
بازیافت پلاستیک از بازیافت فلز یا شیشه به علت انواع بسیار گوناگون پلاستیک ها، پیچیده تر است. درنتیجه، قابلیت بازیافت و سازگاری محیط زیستی نیازمند در نظر گرفتن معیارهایی در شروع فراورش طراحی محصولات پلاستیکی به عنوان یک پیش زمینه است، به خصوص در بسیاری از محصولات که انواع متعددی از پلاستیک و گاهی اوقات اجزای غیرپلاستیکی در آن ادغام شده اند. جداسازی، بازیابی، و خالص سازی (purification) اجزای پلاستیک در چنین محصولی نیازمند مراحل متعددی است که انرژی بیشتری مصرف می کند. متاسفانه، آهنگ بازیافت، یا مقدار هر نوع پلاستیک که در یک دوره زمانی بازیافت می شود، به طورمستقیم وابسته به قیمت نفت است. قیمت ارزان نفت منجر به هزینه های کم برای بسپارهای نو می شود. در این زمان ها، بسپارهای بازیافتی برای استفاده درمقایسه گران هستند، و آهنگ بازیافت افت می کند. بنابراین، هدف از هر رشد ماندگار در بازیافت باید حداکثر بهره وری در استفاده از انرژی در هر مرحله از فراورش، از تولید اولیه کالاهای پلاستیکی تا دفع یا بازیابی پسماندهای پلاستیکی، باشد.
روش های بازیافت پلاستیک ها
سه روش رایج برای بازیافت پلاستیک ها وجود دارد: بازیافت مکانیکی (بازیافت اول و دوم) و بازیافت شیمیایی (بازیافت سوم). براساس درجه آلودگی پلاستیک ها با مواد آلی یا معدنی (سایر بسپارها یا ناخالصی ها)، یکی از این سه روش بازیافت انتخاب می شود. ساختار مولکولی پلاستیک ها و نیز وجود اتصالات عرضی، ازجمله در گرماسخت ها و لاستیک ها، انتخاب نوع فراورش را تحت تاثیر قرار می دهند.
1. بازیافت مکانیکی
درمیان روش های بازیافت، بازیافت مکانیکی به علت هزینه کم و قابلیت اطمینان زیاد، مطلوب ترین رویکرد است. درکل، بازیافت مکانیکی ساختار مولکولی را اساسا دست نخورده نگه می دارد. پس از آسیا کردن (grinding) پسماند پلاستیک، مرحله اصلی فراورش بازذوب مواد آسیابی است که استفاده از بازیافت مکانیکی را به بسپارهای گرمانرم محدود می کند. از آن جایی که بازذوب منجر به تخریب زنجیر بسپار می شود، برای کاهش اثرات تخریب بر خواص محصول، ماده نو اغلب با ماده بازیافتی مخلوط می شود. اختلاط منجر به رقیق شدن ماده نو می گردد.
بازیافت مکانیکی بسته به این که آیا منبع پسماند پیش مصرف است یا پسامصرف به ترتیب به بازیافت مکانیکی اول و بازیافت مکانیکی دوم تقسیم می شود. پلاستیک ضایعات تولید پیش مصرف معمولا تمیز و تنها از یک نوع ترکیب مشخص است و به اصلاح دیگری نیاز ندارد، درحالی که پسماند پسامصرف بسیار آلوده است و به مراحل دیگری مانند جمع آوری، سواکردن و تمیز کردن نیاز دارد.
2. بازیافت شیمیایی
بازیافت شیمیایی برای بسپارهای شبکه ای شده یا برای بسپارهای گرمانرم درصورتی که با استفاده از بازیافت مکانیکی کیفیت مناسبی به دست نیاید، استفاده می شود. فراورش های شیمیایی برای تبدیل زنجیرهای بسپار به ترکیبات با وزن مولکولی کم یا به تکپار پلاستیک اولیه (ماده اولیه) استفاده می شود. تکپارها می توانند با استفاده از بسپارش برای تولید مجدد بسپار اصلی استفاده شوند، درحالی که ترکیبات با وزن مولکولی کم به عنوان خوراک اولیه برای صنعت پتروشیمی استفاده می شوند. فراورش های رایج برای این روش بازیافت، آبکافت (هیدرولیز)، آبمولکولشکنی (hydrocracking) و وابسپارش هستند. به علت مقادیر زیاد انرژی و موادشیمیایی موردمصرف توسط این فراورش ها، بازیافت شیمیایی تنها برای تعداد محدودی از بسپارها ازجمله پلی متیل متاکریلات (PMMA) و پلی اتر اتر کتون (PEEK) اقتصادی و بومدوست است. بازیافت شیمیایی پلی اتیلن ترفتالات (PET) به طورموفقیت آمیزی انجام شده است. با این حال، به علت هزینه فراورش از آن جلوگیری شده است. علاوه براین، ثابت شده است فراورش شیمیایی از نظر فنی برای پلی الفین ها امکان پذیر است، اما تاکنون در مرحله آزمایشگاهی انجام شده است.
انواع مختلف بازیافت پسماند پلاستیک
همان طور که قبلا اشاره شد، پسماند پلاستیک می تواند به پسماند پیش مصرف (ضایعات تولید) و پسماند پسامصرف (پسماند بازیابی¬شده) تقسیم شود. انواع مختلف پسماند پلاستیک به طور متفاوتی بازیافت می شوند.
1. پسماند پیش مصرف
• ضایعات تولید
پسماند پیش مصرف، ازجمله راهگاه ها (runners)، گلویی ها (gates)، گلوگاه ها (sprues) و پلیسه گیری (trimming) معمولا با استفاده از بازیافت مکانیکی اولیه بازیافت می شوند. خردشده و درمحل بازذوب می شوند.
• اثر پر کردن با مواد آسیابی
ضایعات تولید برای کاهش هزینه مواد و همزمان حداقل کردن اثرات تخریب بر عملکرد قطعه، اغلب با مواد نو ترکیب می شوند. بسته به نسبت اختلاط، یا ماده نو با ماده آسیابی (regrind) پر می شود یا ماده آسیابی با ماده نو تقویت می شود. با استفاده از یک نسبت اختلاط ثابت درطول فراورش پیوسته، پسماند مواد آسیابی خودش توسط موادی که یکبار، دوبار، سه بار و غیره بازفراورش شدند، رقیق می شود. ترکیب یک ماده با سهمی از مواد بازیافتی (recyclate) q پس از n چرخه فراورش می تواند با استفاده از معادله (1) محاسبه شود.
برگردان: مهندس رویا پورشوشتر
[email protected]
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 214 ماهنامه بسپار که در نیمه امرداد منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
