بستن حلقه ی زباله‌های پلی اتیلن ترفتالات، پلی اتیلن و پلی پروپیلن تولید شده در خانه ها

بستن حلقه­ ی زباله‌های پلی اتیلن ترفتالات ( PET)، پلی اتیلن ( PE) و پلی پروپیلن ( PP) تولید شده در خانه­ ها: تأثیر ویژگی‌های مواد و طراحی محصول برای بازیافت پلاستیک

مواد پلاستیکی در جوامع مدرن جزء مواد ضروری هستند که عمدتاً از منابع مبتنی بر فسیل تولید می­شوند. در سال 2016، 335 میلیون تن مواد پلاستیکی در سطح جهان تولید شد که انتظار می­رود این رقم در سال 2050 به 1124 میلیون تن افزایش یابد. در نتیجه، بازیافت پلاستیک به عنوان یک گام مهم در چرخه­ ی اقتصادی ­ست ، که به منظور عدم استفاده از منابع فسیلی و بستن لوپ تولید پلاستیک استفاده می­شود.  از اینرو، بازیافت انبوه برای بسته­ بندی پلاستیک و زباله­ های جامد شهری، از جمله پلاستیک، در اروپا اجرا شد. با این حال، پلاستیک، به ویژه در  زباله­ های خانگی (HHW)، بسیار ناهمگن است، زیرا حاوی پلیمرهای مختلف، انواع محصولات با طرح­ های متفاوت و غیره است که اغلب آلوده­ اند. بنابراین، کیفیت پلاستیک بازیافتی معمولاً در مقایسه با مواد بکر جایگزین کاهش می‌یابد. 

“مدور بودن”، به معنی توانایی سیستم­ های بازیافت برای بستن حلقه مواد است که به شدت به کیفیت مواد بازیافتی بستگی دارد و کاهش کیفیت نشان دهنده­ ی محدودیت در چرخه­ ی اقتصاد پلاستیک است. بنابراین، برای افزایش ” مدور بودن ” در سیستم­ های بازیافت پلاستیک، کیفیت پلاستیک بازیافتی باید تا حدی که امکان بازیافت پلاستیک حلقه-بسته را فراهم کند، بهبود یابد. یعنی در بازیافت خواص مواد پلاستیکی حفظ شده و بازیافت به محصولات مشابه امکان پذیر باشد. محدودیت عمده در مورد بازیافت پلاستیک از HHW،  وجود احتمالی مواد شیمیایی ناخواسته در آن­هاست. از آنجایی که محتوای مواد افزودنی در ضایعات مختلف با اهداف مختلف می­تواند بسیار متفاوت باشد، محتوای شیمیایی پلاستیک بازیافتی از زباله­ های پلاستیکی مخلوط اغلب ناشناخته است. بنابراین، درخواست­ های نظارتی بر زباله­ های پلاستیکی بازیافتی مورد استفاده در مواد غذایی اعمال شد. در نتیجه زباله ­های پلاستیکی که وارد فرآیند بازیافت نهایی می­شوند باید حداقل 95 درصد حاوی بسته ­بندی مواد غذایی باشند. از آنجایی که پلاستیک بسته­ بندی مواد غذایی از HHW اغلب همراه با سایر زباله ­های پلاستیکی جمع­ آوری و بازیافت می­شود، پلاستیک بازیافتی برای تبدیل به بسته­ بندی مواد غذایی جدید مناسب نیست، زیرا به طور قابل توجهی امکان بازیافت حلقه-بسته را محدود می­کند.

جمع آوری و مدیریت جداگانه­ ی بسته­ بندی مواد غذایی می­تواند از نظر تئوری این مشکل را حل کند و بازیافت حلقه­-بسته را در بسته بندی ­های جدید مواد غذایی آسان کند. به عنوان مثال، جداسازی بطری ­های نوشیدنی PET از طریق سیستم­ های ذخیره­ سازی می­تواند در بازیافت بطری های نوشابه جدید استفاده شود. با این حال، علاوه بر محدودیت ­های شیمیایی و قانونی، خواص مکانیکی و فیزیکی ممکن است پتانسیل بازیافت حلقه-بسته را بیشتر محدود کند. اول، به دلیل این که خواص مهم ممکن است در طول بازیافت کاهش یابد. به عنوان مثال، نتیجه چندین مطالعه نشان داده است که خواص مکانیکی پلاستیک بازیافتی، به ویژه زمانی که منشا آن­ها HHW باشد، در مقایسه با پلاستیک بکر کاهش یافته است. این خواص شامل استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست PP بازیافتی، استحکام کششی HDPE بازیافتی، ازدیاد طول در نقطه شکست LLDPE بازیافتی، و مقاومت ضربه ­ای PP بازیافتی است. تغییرات در خواص ممکن است ناشی از تخریب مکانیکی-حرارتی پلیمر در طول پردازش مجدد، تخریب در طول عمر، به دلیل فرآیندهای اکسیداسیون نوری و/یا آلودگی ضایعات پلاستیکی باشد، به عنوان مثال در مواردی با طرح ­های پیچیده محصول شامل چندین پلیمر یا مواد مخلوط نشدنی است. دوم، به این دلیل که پلیمر مشابهی که در انواع مختلف محصولات (بطری، سینی، وان و غیره) استفاده می‌شود، می‌تواند خواص متفاوتی از خود نشان دهد. به عنوان مثال، فرآیند پذیری انواع مختلف محصولات ممکن است به طور قابل توجهی متفاوت باشد.

فرآیندپذیری یک ویژگی مهم در صنعت است، زیرا تعیین می­کند که کدام روش تولید برای PE و PP قابل اجرا است. به عنوان مثال، پلاستیک با قابلیت پردازش کم برای قالب ­گیری بادی در بطری­ ها مناسب است، در حالی که پلاستیک با قابلیت پردازش بالا برای قالب­ گیری تزریقی در وان­ ها و یا سطل­ هایی با دیواره­ های نازک مناسب است. پردازش­ پذیری پلاستیک­های بازیافتی از زباله­ های مخلوط، حاوی بسته­ بندی­های مختلف است که قابلیت پردازش متفاوتی دارند که ممکن است پتانسیل بازیافت حلقه-بسته را در محصولات بسته بندی مشابه (بطری، سینی و غیره) محدود کند. در حالی که بازیافت حلقه-بسته ممکن است از طریق رقیق شدن با پلاستیک بکر امکان پذیر باشد و بازیافت حلقه-باز به انواع دیگر محصولات قطعا امکان پذیر است، چنین شرایطی نشان دهنده­ ی­ از دست دادن فیزیکی مواد یا از دست دادن خواص مواد است که هر دو باعث کاهش کلی مدور بودن سیستم پلاستیکی می­شود. بنابراین این نوع بازیافت در این مطالعه در نظر گرفته نشده است.

هدف از این مطالعه، تجزیه و تحلیل طیف وسیعی از پلاستیک­ های بازفرآوری شده بود که خواص فیزیکی و مکانیکی و تأثیر این ویژگی­ها را بر پتانسیل بازیافت حلقه­-بسته پلاستیک از زباله ­های خانگی ارزیابی می­کند. این مطالعه شامل اهداف ویژه زیر است: (1) جمع آوری زباله های PET، PE و PP جدا شده از خانه­ وارها، (2) تهیه ­­­ی نمونه­ های پلاستیکی بازفرآوری شده، با خرد کردن، شستشو، اکستروژن و قرص سازی، (3) تجزیه و تحلیل وزن سنجی حرارتی ، شاخص جریان مذاب (MFI)، خواص کششی و قدرت ضربه ­ی هر نمونه، (4) ارزیابی پتانسیل بازیافت حلقه-بسته مکانیکی هر نمونه، و (5) توصیه ­هایی در مورد چگونگی بهبود “مدور بودن” بازیافت پلاستیک از زباله ­های خانگی.

در این مطالعه، نمونه‌های PET، PE و PP بازفرآوری شده از زباله­ ی خانواده‌ ها و تأسیسات بازفرآوری صنعتی جمع‌آوری شد. نمونه ها با توجه به تخریب حرارتی، فرآیند پذیری و خواص مکانیکی با هدف ارزیابی کیفیت مواد و مناسب بودن برای بازیافت حلقه-بسته مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. این مطالعه نشان می‌دهد که پلاستیک PET از نظر تئوری برای بازیافت حلقه بسته مناسب است، زیرا تخریب پلیمر در فرآیند ضد آلودگی اتفاق نمی ­افتد و می­تواند کیفیت PET را در بطری و مواد غذایی برآورده کند. با این حال، نتایج نشان داد که کنترل رطوبت یک نیاز کلیدی هنگام تبدیل PET بازفرآوری شده به محصولات است. نمونه‌ های پلی ‌اتیلن بازفرآوری ‌شده از پلاستیک جدا شده استحکام کششی بالایی در مقایسه با پلی ‌اتیلن خالص نشان دادند، و قابلیت پردازش نشان می‌دهد که بازیافت حلقه-­بسته ­ی بطری ‌های غیرغذایی امکان ‌پذیر است و آلودگی پلیمرها که از درب ­ها و برچسب­ ها ناشی می­شود تأثیر کمی بر کیفیت پلی اتیلن دارد. خواص مکانیکی PP بازفرآوری شده در مقایسه با PP خالص، اندکی کاهش یافت و  فویل­ های آب ­بندی چندلایه منجر به کاهش بیشتر خواص مکانیکی شد. به علاوه، تغییرات زیادی در مقاومت ضربه ‌ای برای نمونه ‌های PP مشاهده شد که آنها را در کاربردهایی که مقاومت ضربه مهم است نامناسب می‌سازد. علاوه بر این، قابلیت پردازش انواع مختلف بسته‌ بندی PP در ضایعات به ‌طور قابل‌توجهی متفاوت است، که نشان می‌دهد بازیافت ضایعات PP مخلوط و حتی انواع بسته ‌بندی ضایعات فردی، مانند سینی ‌های میوه و سبزیجات، نمی‌تواند بازیافت حلقه-بسته را در محصولات بسته‌ بندی جدید تسهیل کند. بنابراین، ناهمگونی ضایعات PP، حتی اگر بسته بندی مواد غذایی به طور جداگانه مدیریت شود، باعث تخریب پلیمر در طول بازیافت می­شود که محدودیت ­های حیاتی برای بازیافت زباله ­های PP را نشان می­دهد. تفاوت های قابل توجهی برای بازیافت PET، PE و PP نشان داده شد که برای طراحی سیستم­ های بازیافت پلاستیک بسیار مهم هستند. طبق نتایج، با توجه به خواص مواد انواع بسته‌ بندی ضایعات، همگنی در جریان‌ های زباله پلی ‌اتیلن و پلی پروپیلن بسیار اهمیت دارد.

منبع مقاله

دیدگاه خود را بیان کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.