ارزیابی روشهای نوین بازیافت مخلوط مواد زائد پلیمری

چکیده

امروزه مزایای چشمگیر حاصل از گسترش صنایع پتروشیمی و تولید مواد پلیمری توسط مشکلاتی که طی سالهای اخیر در اثر دورریزی نهائی زائدات پلاستیکی و پلیمری ایجاد شده در پرده ابهام قرار گرفته‌است. بررسی ها نشان می دهد با  فزونی یافتن این زائدات، روشهای متعددی نیز برای بازیافت و ساماندهی آنها معرفی شده اند که هر کدام با مشکلات متعددی از جمله هزینه بالا، آلودگی ثانویه محیط زیست، کیفیت پائین محصولات بازیافتی، مشکلات فراوان در اجرا و ... همراه بوده است. از جمله این روش‌ها که عمدتاً از دهه 1950 به بعد معرفی شده اند می توان به فرآیندهای بازگشت به چرخه تولید، دفن بهداشتی، بازیافت به  صورت حرارتی و القای تخریب پذیری بیولوژیک اشاره نمود. بخش عمده مواد زائد پلیمری که به یک سیستم جمع آوری  راه می یابد را مخلوطی از انواع پلیمرهای پلی اتیلن، پلی استیرن، پلی وینیل کلرید، پلی پروپیلن و پلی اتیلن ترفتالات تشکیل می دهد. طی دهه 1980 ادعاهای زیادی در مورد استفاده از این مواد مطرح شد اما انجام عملیات بازیافت برای مخلوط زائدات با دستگاه های سنتی موجود با موفقیت همراه نبود. بدنبال آن محققین در جهت ابداع روشهای فراورش مخلوط مواد زائد پلاستیکی روشهای نوینی را ارائه کردند که از آن جمله می توان به فرآیند رکلیمات در انگلیس، فرآیند ریورزر در ژاپن، فرآِیند ریمیکر و فلیتا در آلمان و فرآیند کلوبی در هلند اشاره نمود. هدف از این مقاله معرفی و ارزیابی روشهای نوین بازیافت مخلوط مواد زائد پلیمری می باشد.

کلمات کلیدی: زائدات پلاستیکی، بازیافت، تخریب پذیری بیولوژیک

مقدمه

در سال 1960 براي اولين بار اعلام گرديد، عدم تجزيه پذيري بيولوژيك پليمرهاي مصنوعي با توجه به‌دفع و دور ريزي مواد پليمري ميتواند در دراز مدت ايجاد مشكل نمايد و از آن تاريخ تابحال وقايع ناخوشايندي در اين زمينه روي داده است. بطوريكه در همان سالها طرفداران محيط زيست پيش‌بيني كردند كه تا پايان سال 2000 ميلادي كره زمين بوسيله لايه اي از مواد پلاستيكي تجزيه نشده پوشيده خواهدشد.

سوزاندن تايرهاي مستعمل (همراه با بازيابي گرمايي) براي بازيابي سيمهاي فولادي موجود در آنها و حذف دي اكسيد گوگرد، روكش دار كردن تايرهاي مستعمل جهت مصارف ثانويه، خرد كردن لاستيك‌ها جهت استفاده از آنها در پوشش پشت فرشها و كفپوشها و القاي برگشت پذيري در پيوند پلي سولفيدي در روسيه همگي راهكارهايي در جهت بازيابي و استفاده مجدد لاستيكها محسوب مي شوند.

اما شيوه هاي استفاده مجدد از پلاستيكها با لاستيكها تفاوت زيادي دارد. بطوريكه پلاستیكهاي همراه با مواد زائد خانگي بدليل آلوده بودن و عدم بكارگيري شيوه مناسب براي شستشوي آنها اغلب غير قابل استفاده اند، در حاليكه انواع پليمرهاي آلوده نشده مثل جعبه هاي پروپيلن دور انداخته شده، روكش باطري- تلويزيون و كامپيوتر، روكش مواد غذايي كه در سوپرماركتها بطور جداگانه جمع آوري می شود، سپر ماشين و وسايل داشبورد را مي توان در يك چرخه بازيافت با مواد خام استفاده نشده از همان نوع به كاربرد اصلي بازگشت داد و در توليد اوليه آنها بايد دقت نمود كه بتوان طي فرايندهاي بازيابي حداكثر بازگشت به مواد اوليه را داشت.

در بازيافت مواد زائد همچنين بايد به حساسيت مصرف كننده به عملكرد اين مواد توجه نمود و در صورتيكه اين مواد نتواند رضايت مصرف كننده را بدنبال داشته باشد و يا اگر محصول توليد شده از مواد بازيافتي كارائي لازم را نداشته باشد در آنصورت عمليات بازيابي با شكست مواجه خواهد شد. هدف از اين مقاله بررسي روش هاي نوين بازيافت مخلوط مواد زائد پليمري است.

مديريت مواد زائد پليمري

در مديريت مواد زائد پليمري قبل از ورود كالا به بازار مصرف، راهكارها از مرحله توليد تا مرحله دفع نهايي بايد مورد ارزيابي قرار گيرند كه به اين ارزيابي اصطلاحاً بررسي چرخه حيات (LCA)[1] مي گويند و تأثيرات زيست محيطي مواد بسته بندي از استخراج مواد خام (چوب، آهن، آلومينيوم و نفت) تادفع مواد زائد با جزئيات مشروح در گزارشی تحت عنوان بررسي وضعیت اكولوژيك موادپلاستيكي، كاغذ، مقوا، آلومينيوم و شيشه، توسط Buwalz[2] ارائه شده است.

همچنين در مديريت موادزائد پليمري برای ارزیابی تاثیر اكولوژيك مواد بسته بندي بايد به چهار عامل زيست محيطي شامل مصرف انرژي، آلودگي هوا، آلودگي آب و  توليد ضايعات توجه شود.

اگرچه ارزيابي چرخه حيات يك شيوه ايده آل است اما زمينه را براي مقايسه تأثيرات زيست محيطي فراورده ها و راهكارهاي ممكن از توليد تا دفع نهايي فراهم مي كند و اطلاعاتي رادر اختيار توليد كننده قرار مي دهد تا هزينه هاي صرف شده براي انرژي و جلوگيري از آلودگي رادر طي فرايندهاي توليدي اش به حداقل برساند(شكل 1).

بازيافت انواع مواد زائد پلاستيكي

1. پلي اتيلن ترفتالات(PET)

PET نسبت به PVC در تهيه بطريها و فيلم هاي بسته بندي مواد غذايي مزيت بیشتری دارد که اين به دليل محك بودن و شفافيت آن است.

بدليل خطر آلودگي ظروف بسته بندی PET  بازیافتی به مواد شيميايي سمي كه ممكن است در طي مصرف با آن مواجه شده باشند نمی توان از آنها در بسته بندي مواد غذايي استفاده نمود. ولي از آن در بازيابي توليد ورقه هائيكه جهت كاربردهاي مهندسي قابليت شكل دهي حرارتي دارند و بخصوص در تهيه آلياژها همراه با ديگر پليمرها مثل پلي كربناتها مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين تهيه وسائل ورزشي، ابزارهاي باغباني، كالاهاي الكتريكي و الكترونيكي، سپرهاي ماشين و حتي كلاههاي ايمني، و يا در ساخت الياف جهت توليد كيسه هاي خواب -فرشها و عايق گذاري لباس استفاده مي گردد.

2- پلي وينيل كلرايد(PVC )

PVC اغلب  در تهيه بطريهاي نوشيدني مورد استفاده قرار مي گيرد. PVC برخلاف پلي الفينها از آب سنگين تر است و براحتي مي توان آنرا از پليمرهاي ديگر تشخيص  داد.

دربازيابي ظروف PVC بدليل مشكلات بهداشتي ناشي از آن معمولاً آن را فقط در فرآورده هاي  كم ارزشي مثل زير گلداني هاي يكبار مصرف و گلدانهاي پلاستيكي كه در‌آنها وجود سميت كم اهميت است استفاده مي كنند و بدليل اينكه PVC حتي در مقادير كم هم با پليمر هاي هيدروكربن سازگاري ندارد، موجب ضعف مكانيكي فرآورده هاي بازيابي مي شود.

3- پلي استايرن (PS )

PS در ساخت اسفنج ها مواد جاذب ضربه دربسته بندي ها مورد استفاده قرار مي گيرند و بعلت دانسيته بسيار اندك در خرده پلاستيكها به وضوح قابل تشخيص مي باشد.

مزيت عمده اي كه پلي استايرن بر PVC و پلي الفينها دارد اين است كه مي توان با راندمان نسبتاً خوبي (45-42)% به منومر استايرن هيدروليز (دي پليمريزه) شود.

4-  پلي پروپيلن(PP )

پلي پروپيلن بصورت پليمر اصلاح شده مقاوم در برابر ضربه در تهيه فيلم، بطري، صندوقها و بصورت اصلاح نشده در ساخت طناب و ريسمان بكار مي رود و اغلب همراه با پلي اتيلن در ضايعات پلاستيكي خانگي و صنعتي وجود دارد. از PP در ساخت  جعبه هاي شير و نوشابه، صندوقهاي پرورش كاهو، ماله هاي صافكاري، سطلهاي گل، سبدهاي ماهي، صندوق مهمات، سطلهاي زباله استفاده می شود.خصوصيات مكانيكي محصولات پلي پروپيلن كه فراورش مجدد مي شوند نسبت به محصولات حاصل از PP دست اول تفاوت زيادي ندارند و اغلب میتوان انها را  با مواد دست اول مخلوط و فرآورده هاي بادوام ، مشابه محصولات اصلي تهيه نمود.

5- پلي اتيلن(PE )

بخش عمده مواد زائد بسته بندي را PE تشكيل مي دهد و در بازيابي آنها بايد دقت شود، چرا كه اگر با مقدار کمی  PVC مخلوط شود مقاومت ضربه اي آنها تا 65% كاهش مي يابد و به نوعي مي‌توان گفت استفاده مجدد آنها را زير سؤال مي برد. پس مجددا ملاحظه می شود که انتخاب فرایند بازیابی مخلوط مواد زائد بسیار مهم است .