مقدمه :
شیشه هیچ انرژی گرمایی را برای تولید بخار و الکتریسیته ایجاد نمی کند چون کاغذ می سوزد ولی شیشه فقط ذوب می شود .دفن شیشه هم باعث حفظ ارزش های آن نمی شود بنا براین بازیافت معمولا بهترین انتخاب است.
بازیافت شیشه باعث ذخیره انر ژی بالنسبه خوبی می شود استفاده از شیشه های بازیافتی برای ساختن تولیدات جدید40 درصد انرژی کمتری نسبت به ساختن این محصولات از مواد خام و جدید دارد . بازیافت باعث ذخیره انر ژی می شود چون خرده شیشه های حاصل از مواد بازیافتی نسبت به مواد خام نیاز به درجه حرارت کمتری برای ذوب شدن دارد.مواد تازه برای ساختن شیشه عبارت است از (ماسه – کربنات سدیم – سنگ آهک) شیشه های کهنه به آسانی تبدیل به بطری و شیشه ها ی دهن گشاد و یا محصولاتی مانند عایق های فایبر گلاس می شود. بازیافت شیشه در حال افزایش است. نرخ متوسط باز یافت شیشه 33% در آمریکا و 90% در برخی کشورهای اروپایی مانند سوییس است. بعد از خمیر شیشه, دومین کاربری ظروف شیشه ای بازیافتی فایبر گلاس عایق (40% از ماده اولیه) است. ماسه سیلیس مورد استفاده در سایش معمولاً در بازیافت فولاد مصرف می‌شود. بازیافت ماسه ریخته گری بدلیل مشکلات دفع و آماده سازی آن رو به افزایش است. [1]
واژگان کلیدی :
شیشه ، بازیافت ، Glass
فصل اول
کلیات و اطلاعات اولیه
اطلاعات اولیه
شیشه‌های معمولی که در زندگی روزمره بکار می‌روند، عمدتا شامل سیلیس ، کربنات کلسیم ( یا آهک ) و کربنات سدیم و زغال کک است ( گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می‌شود ). معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه‌هایی به قطر 0.2 تا 2 سانتی‌متر ، مصرف می‌کنند. البته برای تهیه شیشه‌های مرغوب و کریستال ، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می‌شود. در شیشه‌های معمولی حدود ½ درصد آلومین و 0.08 درصد اکسید آهن III نیز وجود دارد. [2]
تاریخچه شیشه سازی
صنعت شیشه‌سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می‌رسد. کشف یک ظرف شیشه‌ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج‌دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن‌بند شیشه‌ای حاوی دانه‌های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه‌ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه‌سازی در ایران است. [3]
سیر تحولی و رشد
کشف بطریهای گردن دراز که دهانه آن با نقره مسدود شده بود در قرن 12 میلادی ، قالبهای ساخت وسایل شیشه‌ای در نیشابور ، نشان دهنده شتاب بیشتر صنعت شیشه‌گری در اوایل رواج اسلام در ایران است که به‌تدریج با رونق صنعت شیشه‌سازی در ایتالیا ، راه زوال را در پیش گرفت که تا قرن هفدهم میلادی ادامه یافت. از آن پس ، رونق و بازسازی این صنعت دوباره شروع شد و به مدد مهارت ایرانیان در رنگ آمیزی شیشه ، شتاب چشمگیری پیدا کرد. از آن جمله ، می‌توان ساختن انواع محصولات مختلف شیشه‌ای از ابریق گرفته تا گلدان ، بطری و … در شیراز ، اصفهان و قم در قرنهای دوازدهم و هجدهم میلادی را برشمرد. اما از آن زمان به بعد ، بی‌لیاقتی و غفلت دولمتردان وقت باعث شد صنعت شیشه‌سازی در ایران افت کند.
مراحل مختلف تهیه شیشه
تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه‌بندی بین 0.1 تا 2 میلی‌متر
توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره
ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه
بی‌رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها
تبدیل به فرآورده‌های مورد نیاز بازار و صنایع
نپختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره‌هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)
فرآورده‌های مختلف شیشه‌ای
در حال حاضر ، صنایع شیشه‌سازی عمدتا در پنج شاخه اصلی مصرف در ایران فعالیت دارند:
ساختمان سازی
صنایع غذایی
تهیه لوازم خانگی
صنایع خودرو سازی
صنایع دارو سازی و آزمایشگاه
انواع مهم فراورده‌ههای شیشه‌ای
شیشه جام
این نوع شیشه ، برای مصرف در پنجره ، قاب عکس و غیره تهیه می‌شود و دارای سطح کاملا صاف است. در مرحله تولید با عبور خمیر شیشه بین دو غلطک صاف افقی ، عمودی و یا عبور از روی قلع مذاب به دستگاه برش و کوره پخت هدایت می‌شود.
انواع بطری
برای تهیه بطری ، خمیر شیشه را از بالای ماشین قالب‌زنی توسط قیچی مخصوص به صورت لقمه‌هایی در آورده ، به قسمت قالب‌زنی وارد می‌کنند و از پایین ، هوا در آن می‌دمند تا شکل مطلوب به خود بگیرد. برای تهیه انواع لیوان ، استکان ، لوله چراغ نفتی و فانوس ، مانند تهیه بطری عمل می‌شود، ولی بجای دمیدن هوا ، از قالب ویژه استفاده می‌شود. [4]
شیشه‌های ایمنی بدون تلق
این نوع شیشه‌ها برای ویترینها و شیشه‌های عقب و کناری خودرو تهیه می‌شوند. پس از مراحل برش و شکل‌دهی ، در پرسهای مخصوص ، آنها را در کوره الکتریکی تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهانی سرد می‌کنند تا بر اثر تبلور جزئی ، بر مقاومت آنها افزوده می‌شود.
شیشه ضد گلوله
این نوع شیشه شامل چهار لایه 6 میلی‌متری و دو لایه تلق ضخیم است. در هر مورد ، ابتدا از طریق وصل کردن به خلاء ، هوای بین لایهها را خارج کرده ، ضخامت شیشه و تلق را به هم می‌جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دمای °120C ، به مدت سه ساعت نگه می‌دارند تا لایهها کاملا به همدیگر بچسبند.
الیاف شیشه‌ای
این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می‌شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق‌بندی دستگاههای حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می‌شود.
شیشه‌های مخصوص
شیشه‌ها نشکن
این نوع شیشه‌ها دارای ضریب انبساط بسیار کم‌اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می‌شود.برای تهیه این نوع شیشه‌ها ، به جای Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده می‌کنند که به نام شیشه‌های پیرکس ، ینا و کیماکس شهرت دارند. [5]
شیشه‌های بلور
این نوع شیشه‌ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال‌اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.
شیشه‌های سرب‌دار
این نوع شیشه‌ها از شیشه‌های معمولی شفافتر و سنگی‌ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع‌اند:
کریستال: که بسیار شفاف ، سنگین ، صدادار و قابل تراش است و نور را در خود می‌شکند و طیف رنگی می‌دهد. از این رو ، در تهیه گلدان ، لوستر و … بکار می‌رود. دارای 53 درصد سیلیس ، 11 درصد و 35 درصد Pbo است.
اشتراس:که سنگ نو نیز نامیده می‌شود و از آن ، جواهرات مصنوعی درست می‌کنند. دارای 40 درصد سیلیس 7 درصد و 52 درصد Pbo است.
فلینت:که در تهیه عدسی دوربینهای عکاسی و اسباب دقیق فیزیکی بکار می‌رود. دارای 20 تا 54 درصد سیلیس ، 5 تا 12 درصد و 34 تا 80 درصد سرب است.
شیشه ضد پرتوها :این نوع شیشه ، شامل یک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهی پرتوهای ایکس و پرتوهای رادیواکتیو را جذب کرده ، جلوی اثرات زیان‌بار آنها را می‌گیرد.
شیشه جاذب نوترون :این نوع شیشه‌ها با افزایش اکسید کادمیم ( CdO ) به شیشه معمولی تهیه می‌شوند و به‌عنوان حفاظ در مقابل تابشهای نوترونی ، بویژه در ارتباط با راکتورهای اتمی کاربرد دارند. [6]
شیشه شفاف در مقابل IR :این نوع شیشه با اضافه کردن مقدار زیادی آلومین Al2O3 به شیشه معمولی حاصل می‌شود و در دستگاههای طیف نمایی و طیف نگاری IR مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شیشه ضد اسید فلوئوریدریک :می‌دانیم که بعضی مواد شیمیایی مانند HF بر شیشه اثر می‌کنند. این تاثیر در واقع به واکنش سیلیسی موجود در شیشه با فلوئورید هیدروژن است که تولید اسید می‌کند. از این خاصیت در حکاکی و نقاشی روی شیشه استفاده می‌شود. اگر مقدار کافی فسفات آلومینیم که ساختار سیلیکات آلومینیم را دارد، در ساختار شیشه وارد شود، شیشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهی در برابر HF از خود نشان می‌دهد. علت این است که HF بر فسفات آلومینیم اثر ندارد.
شیشه‌های رنگی :برای برخی مصارف ویژه ، تهیه شیشه‌های رنگی ضرورت دارد. برای این کار ، عمدتا از اکسید فلزات استفاده می‌شود. برای مات یا شیری کردن شیشه ، فلوئوریت کلسیم ، کریولیت ، اکسید آنتیموان (III) ، فسفات کلسیم ، سولفات کلسیم و دی‌اکسید قلع استفاده می شود، زیرا این مواد ، رسوبهای کلوئیدی در خمیر شیشه تولید می کنند که پس از سرد شدن ، سبب شیری شدن آن می‌شوند.
انواع بازیافت مواد :
بازیافت کاغذ
بازیافت در مفهوم رایج آن به معنی استفاده مجدد از مواد دور ریختنی پس از اعمال پردازشهای خاص بر روی آنهاست . امروزه اقلام متعددی از زباله های شهری که حجم قابل توجهی را شامل می شوند . قابلیت بازیافت دارند . کاغذ که یکی از اقلام با ارزش مواد زائد جامد است سلطان زائدات لقب گرفته است .
گرچه یکی از اهداف مدیریت نوین مواد زائد جامد ، کاستن از حجم زباله های دفن شده در زمین است ، ولی بازیافت کاغذ ، همانند انواع دیگر بازیافت ، علاوه بر تامین این هدف اساسی ، ارزش و اهمیت خاص دیگری نیز دارد . کاغذ باطله علاوه بر این که خود موجب آلوده شدن محیط زیست ( خاک ، آب )می شود حاصل قطع درختان که یکی از ارزشمندترین نهاده های طبیعی محیط زیست زمین بشمار می رود ، است و افزایش تولید آن برای تامین نیازهای رو به افزایش بازار مصرف منجر به قطع فزاینده درختان سرسبزی می شود که ششهای طبیعی کره زمین محسوب می شوند .
یکی از نتایج مصرف دوباره کاغذهای باطله ، ، کاستن از فشار وارده بر طبیعت است تجربه نشان می دهد که برای تولید یک تن کاغذ به 17 اصله درخت قطع شده نیاز است . علاوه بر این، در فرایند تولید کاغذ از الیاف گیاهی درختان ،400 هزار لیتر آب و 4 هزار کیلو وات برق مصرف می شود .
فرایند بازیافت کاغذ :
بازیافت کاغذ از طریق فرآیندی صورت می گیرد که کاغذه ای دور ریختنی جمع آوری شده را برای تولید ورقه های کاغذی با ضخامت متفاوت به خمیر تبدیل می کنند . بطور کلی در کارخانه های بازیافت کاغذ ابتدا کاغذهای باطله در انبار به قسمت خرد کن وارد می شود و پس از آن وارد دستگاه خمیر سازی می گردد. خمیر حاصل از این دستگاه توسط پمپ روی دستگاه تولید مقوا ریخته می شود . در این قسمت به کمک سیتم مکش ، خمیر و آب از هم جدا می شوند و خمیر در اثر فشار زیر غلتک آبگیری و نازک می شود پس از آن خشک کن تا 180 درجه سانتیگراد ورقه های کاغذ را خشک می کند و در مرحله بعد این ورقه ها اتو شده و مقوا تولید می گردد مراحل خرد کردن ، خمیر کردن ، قالب ریزی ، خشک کردن ، اطوکشی و برش ، مهمترین مراحل فرایند بازیافت کاغذ در کارخانه هاست . امروزه مهمترین مصرف کاغذ های بازیافتی در مصارف صنعتی مانند بسته بندی کفش ، شانه تخم مرغ ، بسته بندی شیرینی و مانند آن است .
شیشه
امروزه در کشورهای مختلف جهان بازیافت زباله بسیار معمول است و به علت اهمیتی که مواد اولیه در فعلیتهای صنایع دارند و نیز محدودیت منابع و افزایش قیمت اولیه مواد خام و سر انجام به دلایل ملاحظات زیست محیطی ، اجزای ترکیبی زباله نظیر کاغذ ، مقوا ، پلاستیک ، فلزات و شیشه از طریق بازیافت مورد استفاده مجدد قرار می گیرند .
شیشه که یکی از مهمترین این مواد می باشد نیز از این قائده مستثنی نمی باشد .شیشه ماده بسیار سختی است که به آسانی می شکند شیشه از ذوب ماسه با چند ماده شیمیایی دیگر درست می شود جمع آوری و بازیافت شیشه باعث افزایش بهره وری در کل سیستم تولید شیشه بسته بندی شده است . استفاده از شیشه کهنه برای ساخت محصولات شیشه ای جدید مزایای بسیار دارد از آن جمله می توان به مصرف کمتر انرژی اشاره نمود . استفاده از مواد خام برای تولید شیشه نیازمند صرف انرژی زیاد می باشد در حالی که اگر از شیشه خرد شده استفاده شود عملیات در دمای پائین تر قابل انجام است . واضح است دمای پائین تر استهلاک کوره و قالب ها و ابزارهای دیگر را تاحد زیادی کاهش می دهد . بنابر این استفاده از شیشه های کهنه در صنعت ساخت شیشه های بسته بندی از دو نظر صرفه اقتصادی دارد یکی از نظر کاهش مصرف انرژی و دیگر از جهت کاهش استهلاک و هزینه تعمیر قطعات . [7]
شیشه های مورد استفاده در بسته بندی از نظر رنگ به سه دسته عمده تقسیم بندی می شوند . حدود 58 درصد از کل شیشه ها بسته بندی تولیدی به رنگ شفاف ، 35 درصد قهوه ای ، 6 درصد سبز رنگ و یک درصد به رنگ آبی و رنگهای دیگر ساخته می شوند . واضح است برای ساخت شیشه شفاف نمیتوان از شیشه رنگی استفاده کرد . بنابر این یکی از محدودیتهای موجود بر سر راه رشد بازیافت شیشه ، لزوم جداسازی مواد مواد جمع آوری شده از نظر رنگ می باشد .
فرایند بازیافت شیشه
پس از جمع آوری شیشه خرد شده با مقدار مناسب سود و ماسه و سنگ آهک مخلوط می شود و در کوره به صورت مذاب در می آید . این مواد مذاب سپس در قالبهای مخصوص به شکل ظروف مورد نیاز ریخته گری می شود .
بازیافت (PET)
بازیافت به معنای جمع آوری و پلیمر کردن مجدد مواد اولیه است تولید ومصرف pet روز به روز در حال افزایش است . انباشته شدن بطریهای پلی اتیلن ترفتالات pet در محیط زیست علاوه بر زیانهای زیست محیطی ، زیانهای ناشی از مصرف منابع را نیز در بر دارد .
Pet از پلاستیکهای گرما نرم است که بازیافت آن مشکلاتی متعدد در بر دارد به طوری که در حال حاظر بخش عظیمی از pet با زیافتی به دلیل افت خواص ویژیگیها برای تولید محصولاتی مشابه محصولات ابتدایی مناسب نیست
[1] Porter, Richard C. (2002). The economics of waste. Resources for the Future. ISBN 1891853422, 9781891853425
[2] Black Dog Publishing (2006). Recycle : a source book. London, UK: Black Dog Publishing. ISBN 1904772366
[3] Out of the Garbage-Pail into the Fire: fuel bricks now added to the list of things salvaged by science from the nation's waste, Popular Science monthly, February 1919, page 50-51, Scanned by Google Books: http://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PA50
[4] Currently the president of the promotional products boutique Rowan & Associates
[5] ScienceDaily. (2007). Recycling Without Sorting Engineers Create Recycling Plant That Removes The Need To Sort
[6] Unless otherwise indicated, this data is taken from The League of Women Voters (1993). The Garbage Primer. New York: Lyons & Burford. pp. 35–72. ISBN 1558218507. , which attributes, "Garbage Solutions: A Public Officials Guide to Recycling and Alternative Solid Waste Management Technologies, as cited in Energy Savings from Recycling, January/February 1989; and Worldwatch 76 Mining Urban Wastes: The Potential for Recycling, April 1987
[7] Gunter, Matthew. "Do Economists Reach a Conclusion on Household and Municipal Recycling?" (Jan 2007).