تحقیق مقاله محیط زیست ، بطری PET - نقدی بر روش های بازیافت

در برخورد با مساله ی بازگردانی یک ماده، می بایست ویژگی های شیمیایی. فیزیکی آن، منابعی که این ماده از آنها بازیافت شده، تکنولوژی های به کار رفته برای آسیاب و بازگردانی آن و کاربردهای متصور برای محصول قابل ساخت از ماده ی بازیافته مورد بررسی قرار گیرند. در میان موضوع عمومی بازیافت پلاستیک‌ ها، ماده ی PET یک مورد قابل کنایه به شمار می رود که با ما اجازه می دهد جنبه های گوناگون مساله ی بازیافت را بیازماییم و تکنولوژی های گوناگون را با یکدیگر مقایسه کنیم.

همانند بسیاری از پلیمرها، از دیدگاه فنی ، PET به صورت خالص دارای مشکلی خاص در بازگردانی نیست، اما هنگامی که با سایر پلیرمرها (PVC، HDPE و جز آن) یا موادی مثل (آلمینیوم، کاغذ و جز آن) آلوده می شود، می تواند مشکل آفرین شود. هزینه ی تکنولوژی های جداسازی آلودگی ها و همچنین هزینه های بازگردانی PET با افزایش پیچیدگی مخلوط موادی که PET بایستی از آنها استخراج شود، افزایش می یابد. علاوه بر این عامل،‌ برای مجموع توجیه اقتصادی هر پروژه ی یازیافت، هم واحدی که ضایعات PET را جمع آوری و تمیز می کند و هم مصرف کنند –هر دو – می بایستی تضمین کافی برای یک جریان منظم محصول در حجم زیاد و کیفیت ثابت داشته باشند. شرط آخری (یعنی کیفیت ثابت محصول بازیافتی) و می توان همواره برآورده ساخت مشروط بر آنکه موادی که قرار است بازگردانی شود از همان سرچشمه و منابعی جمع آوری شود که پیش از آن به صورت وسیع توزیع شده و به سهولت قابل شناسایی است. ( به عبارتی در یک پروژه ی بازیافت PET ، اگر جمع کننده ی ضایعات همواره منابعی ثابت از یکسری محصولات ثابت ساخته شده از PET در اختیار داشته باشد، مثلا از محل های توزیع وسیع نوشابه ها – آن گاه با یک برنامه ریزی ثابت می تواند ضمانت کافی برای جریان حجمی و کیفی مواد را ارایه نماید.م.) تمامی  این شرایط را می توان برای چندین نوع محصول ساخته شده اند. PET مهیا دانست؛ به عنوان مثال تمامی بطری های نوشابه و یا فیلم هایی که با عنوان حافظ صفحات اشعه ی X به کار می روند در زمره ی این محصولات هستند. به همین دلیل و بنابر دلایلی که بعد در همین مطلب نشان داده خواهد شد، PET یکی از مناسبت ترین انواع مواد پلاستیک است که می توان آن را بازیافت نمود، در اصل این پلیمر را می توان در معرض انواع روش های بازیافت، از جمله بازگردانی مکانیکی یا شیمیایی و یا بازیافت انرژی قرار داد.

مناسب ترین نوع روش بازیافت PET در وهله ی نخست به برری های اقتصادی که می توانند نسبت به زمان دگرگون شوند و همچنین به توضیحات فنی بر اساس کیفیت ماده ای که می بایست بازیافت شود. (میزان الودگی، رنگ، وزن مولکولی و جز آن) بستگی دارد.

به دلایلی که در بالا برشمرده شد، انوع بطری های PET (بیشتر،‌ بطری های نوشابه) را می توان به عنوان منبع اصلی ماده ی PET برای بازیافت در حال حاضر دانست. منبع بعدی شامل فیلم هایی است که به عنوان محافظ صفحات بزرگ عکاسی و به ویژه اشعه ی X مورد مصرف قرار می گیرند. این شیوه ی جمع آوری دانست تا اروپایی این شیوه در ابتدا بیشتر به خاطر بازیافت نقره ی موجود در فیلم ها مورد استفاده قرار گرفت، اما بعداً از همین روش نیز برای بازیافت« پلی اول» ها برای صنعت پلی یورتان استفاده به عمل آید. منابعی که مورد استفاده قرار گرفتند شامل منبعی از PET با ویژگی های به تقریب ثابت هستند. جمع آوری بطریهای PET، عملی که در حال حاضر به صورت وسیع در اروپا توسعه یافته، با مسایلی در جداسازی همراه است که جدا کردن سایر مواد از بطری ها ( مثلا PVC)، در بطری و دسته های آن( که به طور معمول از PE، PP یا EVA و آلومینیوم ساخته می شوند)، برچسب ها و چسب ها از آن جمله اند. با این حساب، عملیات مورد نیاز برای به دست آوردن مواد PET با کیفت مناسب برای بازیافت شامل مراحل زیر است:

یک برنامه ی جداسازی اولیه به صورت دستی یا خودکار

آسیاب کردن بعدی

شستشو و مراحل گوناگون بعدی برای جداسازی آلودگی ها

در این میان، وجود بطری های رنگی می تواند موجب جلوگیری از کاربرد این نوع PET بازیافتی برای بسیاری از نیازها شود،‌ به همین سبب،‌ مراحلی نیز برای جداسازی بطری های شفاف از بطری های رنگی در این عملیات وجود دارد.

در آمریکا همین موضوع به افزایش هزینه های جداسازی و در نتیجه وجود بطریهای شفاف به بهایی به مراتب زیادتر از بطری های رنگی  انجامیده است. همین موضوع از نظر توجیه اقتصادی فرآیند بازیافت یک مرحله ی بحرانی به حساب می آید؛ پیشرفت راه حل های فنی متغیر هستند و هنوز هم به سرعت در حال تکامل می باشند. کسانی که با این زمینه ی بازیافت درگیر هستند می توانند امکان به دست آوردن PET با ویژگی های خوب را تضمین نمایند.

بازیافت مکانیکی

در صورتی که مواد PET حاصل از بازیافت بطری ها (پس از جمع آوری،‌‌ شستشو و جداسازی از سایر عوامل) به اندازه ی کافی خالص باشند، بنابراین به سادگی می توان از آنها برای ساخت الیاف یا فیلم استفاده نمود. در حقیقت، «گرانروی ذاتی- lV ) هنوز هم به مراتب بیش از مودی است که به طور عموم برای تولید الیاف یا فیلم مورد استفاده قرار می گیرد و این به معنی تولید فیلم یا الیاف با کیفیتی بسیار خوب خواهد بود.

تولید الیاف یا نخ برای کاربردهای عمومی نساجی به مواد کاملا شفاف یا درجه ای بالا از خلوص نیاز دارد. الیاف برای سایر کاربردهایی را که نیاز به زیبایی ظاهری ندارند (مثل بافته های زمینی، مواد نتابیده برای پشت قالی، با الیافتی که به جای پشم شیشه برای عایق کاری استفاده می شوند) می توان با استفاده از پلیمرهای بازیافتی از بطریهای رنگی به دست آورد و صرفه جویی قابل توجهی نیز در هزینه ها اعمال نمود.

با بازیافت مکانیکی PET همچنین می توان تسمه ی بسته بندی های بزرگ (جایگزین تسمه های فلزی)، صفحات مناسب باری شکل دهی ‌‍ حرارتی (جایگزین PVC و پلی استیرین ضربه پذیر) و پانل های اسفنجی عایق دار را تولید کرد. در این صورت یک نسبت هزینه به عملکرد پایین تر نسبت به محصولات مشابه از پلی استایرین به دست خواهد آمد.

بازیافت مواد واسطه ای شیمیایی

شکل ساختمانی خاص PET این امکان را به وجود می آورد که بتوان مولکول پلیمر اولیه را به اجزای کوچکتر تقسیم نمود و تعدادی اجزای شیمیایی کوچکتر به دست آورد که دارای وزن مولکولی کمتر هستند و به آسانی می توان آنها را جدا کرد. برای شکستن مولکول PET می توان آن را با آب (واکنش هیدرولیز)، متانول (متانولیزیز)، اتیلن گلاسکول یا سایر گلایکول ها (گلیکولیزیز) واکنش داد. منومرهای حاصل از این واکنش ها را سپس می توان دوباره مورد استفاده قرار داد و از آنها PET نو یا سایر پلی استرها را به دست اورد. امتیاز اصلی این روش بازیافت آن است که فرآیند به نقطه ای دلخواه (ایده آل) می رسد که در آن یک سیکل بسته (منومرها  پلیمر  جنس  مصرف  منومرها) وجود دارد. امتیاز دیگری که این روش دارد این است که این فرآیند استفاده از PET حاوی درصدهای بالاتری از آلوده کننده ها را دگرگون می کند این آولده کنننده ها سپس در مراحل دیگر فرآیند قابل حذف هستند.

از میان روشهای ممکن باری این واکنش ها، واکنش متانولیزیز (واکنش با متانول) در حال حاضر موفق ترین روش به نظر می رسد چرا که این روش به نسبت ساده تر و کم هزینه تر از واکنش هیدرولیز است و برخلاف گلیکولیزیز با اتیلن گلایکول، تولید PET را برای مصرف در مواد غذایی امکان پذیر می سازد، زیرا در این واکنش بازمانده های مواد کاتالیزوری حضور نخواهند داشت.

واکنش گلیکولیزیز باسایر گلیکول ها،‌ به منظور تولید «پلی اول» هابرای صنعت پلی یورتان ( دی اتیلن گلایکول) یا پای استرها اشباع نشده (پروپیلین گلایکول) انجام می شود.

مسایل اصلی در بازیافت شیمیایی عبارتند از مسایل اقتصادی، زیرا این روش به سرمایه گذاری حجیم و واحدهایی که به نسبت دارای توانایی زیاد و میزان قابل توجه مصرف انرژی نیاز دارند تا مدیریت آنها از نظر هزینه ها امکان پذیر باشد.

افت برای تولید آلیاژهای پلیمری

یکی از روشهای قابل اطمینان برای بازیافت ضایعات PET عبارت است از مخلوط کردن مذاب PET با سایر پلیمرها به منظور تولید محصولاتی که دارای ویژگی هایی مشابه ABS و پلی استایرین ضربه پذیر هستند و قیمت هایی بالاتر از PET خالص در بازار دارند. بهویژه ، مخلوط واکنش گرا با پلی کربنات محصولاتی شفاف را در نتیجه می دهد که می توانند با روش تزریق قالب گیری شوند، مقاومت ضربه پذیری بالا دارند و سایر خواص آنها در میان هر یک از دو پلیمر قرار دارد. این محصولات را می توان با قیمتهایی بالا و بین 25-30 درصد کمتر از محصولات مشابه ساخته شده از مواد نو به بازار عرضه نمود.

بازیافت برای کسب انرژی

به صورت عمومی ، مسایلی که به هنگام بازیافت پلاستیک ها برای تولید انرژی ایجاد می شوند با نیروی کالریک آنها ، با شرایطی که به هنگام سوخت موجب تولید آلوده کننده های مشتعل نشونده که نمی توان آنها را به سادگی حذف کرد، می شوند و همچنین با هزینه سوخت وابسته است.

در رابطه با این مسایل، PET دارای مقدار کافی نیروی کالریک است و به ویژه فاقد مسایل آلوده کننده به هنگام سوختن می باشد. البته باید توجه داشت که عملیات جداسازی و تمیز کاری مورد نیاز برای فرآیند بازیافت ( که پیش از این توضیح داده شد) استفاده از PET به عنوان سوخت تنها را، گران می سازد. به همین سبب. مواد بازیافتی PET به ندرت برای تولید انرژی مورد استفاده قرار می گیرد. گرچه، این ماده می تواند در حضور سایر مواد (مخلوط های ضایعات پلاستیک) بدون هر گونه اشکالی سوزانده شود و انرژی تولید نماید.

نتایج

برای جمع آوری، جداسازی و رفع مشکلات جاری، تنها نوعی از PET که در حال حاضر برای فرآیندهای بازیافت مناسب است، بطری های نوشیدنی است. ویژگی های این نوع ضایعات، آن را برای اعمال روش های گوناگون بازیافت، مناسب می سازد.

در حال حاضر تولید نخ از این نوع ضایعات به طور یقین فرآیندی تثبیت شده است. مسایل انحصاری این فرایند به طور عمده از نوسان قسمت PET بازیافتی سرچشمه می گیرد. اما، تولید تسمه بار بسته بندیهای حجیم و بزرگ به صورت مشابه ساده و از دیدگاه اقتصادی مقرون به صرفه است. این فرآیند در حال حاضر به صورت عموم در آمریکا مورد استفاده قرار دارد.

همچنین تولید ورق های قابل شکل دهی و یا ورق های انبساط پذیر در آینده ای نزدیک به یکی از قلمروهای حتمی استفاده از ضایعات PET تبدیل خواهد شد.

بنابر دلایل اقتصادی بازیافت ضایعات PET به منظور تولید واسطه های شیمیایی هنوز از قطعیت لازم برخوردار نیست و نمی توان آن را یک فرآیند سهل دانست. در حال حاضر واحدهای فرآیندی از این نوع صرفا به منظور تجربه آغاز به کار کرده اند و تعادل اقتصادی آنها به سختی ممکن است مثبت باشد. در واقع و در مقایسه با تولید PET از متومرهای نو، این فرآیند را می توان دارای بازده اقتصادی منفی دانست.

معذلک از دیدگاه های زیست محیطی می توان برخی از فرآیندهای بازیافت به منظور تولید واسطه های شیمیایی را قابل قبول دانست. تنها امیدی که در این راه وجود دارد این است که به گونه ای هزینه های جمع آوری و جداسازی کاهش یابد و تغییراتی در جهت سهولت قوانین ویژه نیز پدید آید.

فرآیند های بازیافت واسطه های شیمیایی در حال حاضر به منظور تولید « پبلس اول» ها برای صنعت پلی یورتان و تولید پلی استرهای اشباع نشده مورد استفاده قرار دارند. یک کاربرد کاملاً ویژه، تولید آلیاژهای پلیرمی، به خصوص PC – PET، است.

در حالی که مسایل بازیافت در دهه ی هشتاد به طور اساسی به کمبود کاربردها وابسته بودند، امروزه این تعدد موارد کاربرد مواد بازیافتی است که در راه تصمیم گیری برای انتخاب فرآیند مشکل ایجاد می کند.