كيف يتحلل البلاستيك
متوسط وقت تحلل المنتجات البلاستيكية التي تم إنشاؤها باستخدام تقنيات مختلفة هو
تتعلق الاهتمامات الرئيسية بحقيقة أن المواد البلاستيكية ،بمجرد وصولها إلى الأرض ، تنقسم إلى جزيئات صغيرة ويمكن أن تطلق مواد كيميائية تضاف إليها أثناء الإنتاج في البيئة. يمكن أن يكون الكلور ، مواد كيميائية مختلفة ، على سبيل المثال ، عوامل مضادة للهب سامة أو مسرطنة. يمكن أن تتسرب هذه المواد الكيميائية إلى المياه الجوفية أو مصادر أخرى قريبة ، مما قد يتسبب في أضرار جسيمة لمن يشرب الماء.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لما يسمى بالبلاستيك القابل للتحلل الحيوي ، أثناء تحللها ، إطلاق غاز الميثان ، وهو أحد غازات الدفيئة القوية للغاية ، مما يساهم بشكل كبير في ظاهرة الاحتباس الحراري.
عند الاصطدام بمدافن النفايات ، لا يمثل البلاستيكيحتمل ألا يكون هناك تهديد ، لأن المكب عبارة عن هيكل هندسي خاص تم إنشاؤه لحماية البيئة وصحة الإنسان ويمنع التلوث ، بما في ذلك التربة والمياه الجوفية.
معظم الضرر ناتج عن البلاستيك ذاته الذي يلقيه الشخص نفسه في أماكن غير مخصصة لهذا أو الذي ينتهي به المطاف في مكبات النفايات التلقائية.
وتعمل الشركات الآن أيضًا على تطوير طرق جديدة لتسريع عملية تحلل البلاستيك والتوصل إلى أنواع جديدة من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل والتي تتحلل خلال ثلاثة إلى ستة أشهر.
هذه المواد ليست مصنوعة من منتجات بترولية ،كالعادة ، ولكن من النشا والدهون والذرة أو الكتلة الحيوية الأخرى. ولكن لزيادة إنتاج هذه المواد ، سيكون من الضروري توسيع الأراضي المزروعة عن طريق تقليل الغابات والمناطق الطبيعية الأخرى.
أنواع معالجة البلاستيك
- جسدي - بدني
إعادة التدوير الميكانيكي
من بين الطرق الفيزيائية الأكثر شيوعاهي إعادة التدوير الميكانيكية. تتكون الطريقة من طحن وسحق وطحن المواد البلاستيكية للحصول على مادة إعادة التدوير - وهي مادة بوليمر تستخدم فيما بعد لتصنيع منتجات بلاستيكية أخرى.
في المرحلة الأولى، يتم فرز النفايات حسب النوعالبلاستيك وحالة المادة ودرجة التلوث. ثم تمر المادة بمرحلة ما قبل التكسير. بعد ذلك، يتم إعادة فرز البلاستيك وغسله وتجفيفه، ومن ثم معالجته في المنشآت الحرارية للحصول على ذوبان ذو اتساق موحد - إعادة التدوير.
في وقت لاحق ، المواد المنصهرة بالفعليتم إرسالها إلى الطارد لتشكيل حبيبات وسيطة أو منتجات ثانوية مباشرة. لتنفيذ العملية ، يتم استخدام الكسارات ومحطات التحبيب.
- إعادة التدوير الكيميائي
نتيجة لهذه الطريقة، البلاستيكيتم تشكيل مواد جديدة. يتم استخدام إعادة التدوير الكيميائي لمعالجة جزيئات البوليمر، مما يؤدي إلى تكوين هياكل جديدة تستخدم فيما بعد كمواد خام لإنتاج منتجات جديدة.
العديد من الشركات العالمية الكبرى مثلتستثمر شركات Adidas وUnilever وP&G وDanone وInterface بنشاط في تطوير هذا المجال. يعتمد على عملية إزالة البلمرة أو التدمير الكيميائي لرابط البوليمر.
نتيجة للعملية الجاهزةالمواد القابلة لإعادة التدوير مثل المواد البلاستيكية الجديدة (البوليمرات) ، والمونومرات لصناعة البلاستيك الجديد ، والنفتا لصناعة البلاستيك والمواد الكيميائية الجديدة ، والمواد الكيميائية الأساسية مثل الميثانول ، ووقود النقل للطائرات والسيارات ، والشموع للشموع وأقلام التلوين ، والنفط الخام الصناعي ...
ميزة الطريقة الكيميائية هيإن القدرة على إعادة تدوير البلاستيك عند فصله لإعادة التدوير الميكانيكي إما غير فعالة اقتصاديًا أو مستحيلة من الناحية الفنية. وفي أغلب الأحيان، يتم استخدام هذه الطريقة لإعادة تدوير المواد الملوثة.
التحلل المائي وتحلل السكر
أثناء التحلل المائي ، يتفاعل البلاستيك مع الماء في بيئة حمضية أو قلوية أو محايدة. نتيجة لذلك ، يتم إزالة بلمرة المادة وتحللها إلى مونومرات.
الذوبان
التحلل هو الأكثر استخداماعن طريق إعادة التدوير الكيميائي ويتم تحقيقه باستخدام مجموعة واسعة من المذيبات ودرجات الحرارة والضغوط والمحفزات مثل الماء فوق الحرج والكحول.
تعمل الأملاح القلوية كعامل مساعد.المعادن. بالمقارنة مع الانحلال الحراري ، تتطلب عملية التحلل المذاب درجات حرارة منخفضة. تولد العملية أليافًا مستردة ومادة كيميائية يمكن استخدامها تجاريًا.
تحلل الميثان
تعتمد الطريقة على تقسيم البلاستيك عندمااستخدام الميثانول في خزانات ذات درجات حرارة عالية. تستخدم العملية محفزات مثل أسيتات المغنيسيوم وخلات الكوبالت وثاني أكسيد الرصاص.
التحفيز الحراري
تم تطوير عملية إعادة التدوير في روسياالبلاستيك في مكونات الوقود السائل باستخدام محفز لمرة واحدة يعتمد على الحمأة من بعض الصناعات المعدنية. في البداية، يتم سحق النفايات البلاستيكية ثم، مع إضافة محفز، تدخل إلى مفاعل حيث يتم تسخين الخليط إلى أكثر من 400 درجة مئوية.
الخليط الناتجيتم تغذية الهيدروكربونات للاحتراق كزيت وقود نهائي ، والذي يمكن أن يعمل أيضًا كمادة ملدنة لبعض مكونات سطح الطريق. بعد ذلك ، يمكن معالجة المنتج لإنتاج البنزين والديزل وزيت الوقود.
ميزة الطريقة منخفضةاستهلاك الطاقة ، ومن بين العيوب تبرز تعقيد التحكم في العملية والمعدات التكنولوجية بسبب الحاجة إلى إجراء العملية تحت ضغط عالٍ.
- حراري
يتم تصنيف آليات التدمير الحراري للبوليمرات حسب محتوى الأكسجين إلى عدة أنواع: الانحلال الحراري ، التحلل الميثان ، التغويز ، الاحتراق.
الانحلال الحراري
الانحلال الحراري هو واحد من الأكثر فعالية، ولكنفي نفس الوقت طرق باهظة الثمن لمعالجة البلاستيك. عند استخدام طريقة الانحلال الحراري، تتم معالجة النفايات تحت درجات حرارة عالية في غرف مجهزة خصيصًا دون الوصول إلى الأكسجين. ونتيجة للعملية الكيميائية، يتم تشكيل الغاز والطاقة الحرارية وزيت الوقود.
عند تقسيم النفايات البلاستيكية عن طريق الانحلال الحراري ، يتم الحصول على جزء من البنزين ، والذي يمكن أن يصل إلى 80٪ من كتلة المادة الأولية.
تتضمن العملية التحلل الحراريالنفايات البلاستيكية عند درجات حرارة مختلفة (300-900 درجة مئوية) في غياب الأكسجين، مما يؤدي إلى التحلل الحراري وانبعاث جزيئات الهيدروجين الموجودة في البلاستيك. ويتكون عدد من الهيدروكربونات التي يمكن استخدامها كقواعد للوقود.
التحلل الحراري يدمر 99٪ من المركبات الضارةالمواد المكونة للبلاستيك ، مما يجعله أحد أكثر الخيارات الصديقة للبيئة لإعادة التدوير ، ولكنه يتطلب الكثير من الطاقة.
تغويز
عند التغويز من القذرة غير المصنفةتشكل المواد غازًا اصطناعيًا، والذي يمكن استخدامه لاحقًا لبناء بوليمرات جديدة ولتوليد الطاقة الحرارية والكهربائية والميثانول والكهرباء وبروتينات التغذية والكتلة الحيوية المختلفة.
يتم معالجة النفايات بتدفق البلازما عنددرجة حرارة 1200 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى تدمير المواد السامة وعدم تكوين القطران. بعد ذلك ، تتحول القمامة إلى رماد ، والذي غالبًا ما يتم ضغطه في قوالب ووضعه في أساسات المباني. اكتسبت طريقة التغويز شعبية خاصة في اليابان.
الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي القدرة على معالجة البلاستيك بدون فرز. من بين العيوب ، هناك احتمال كبير لانبعاث غازات ضارة في الغلاف الجوي.
الطرق التجريبية
- إزالة البلمرة
إزالة البلمرة الحرارية هي واحدة منالطرق الفيزيائية والكيميائية التجريبية. إنه مبني على عملية الانحلال الحراري باستخدام الماء. نتيجة لإزالة البلمرة الحرارية ، يتم الحصول على مزيج من الهيدروكربونات المناسبة لإنتاج الوقود الاصطناعي والمواد البلاستيكية الجديدة.
في عملية إزالة البلمرة ، مثل اللدائن الأحاديةيتم تقسيم زجاجات PET مرة أخرى إلى مونومرات ، والتي يمكن إعادة تدويرها إلى مواد PET جديدة. تسمح إزالة البلمرة الحرارية بمعالجة المواد البلاستيكية المختلطة ، ولكنها تنتج منتجات ثانوية خطرة.
- إشعاع
تعتمد طريقة الإشعاع على استخدامإشعاع عالي الطاقة لتدمير مصفوفة البوليمر ، بينما تظل الخصائص الفيزيائية للحشو دون تغيير. من المفترض أنه في المستقبل ، ستشكل هذه الطريقة التجريبية هي الطريقة الرئيسية لإعادة تدوير البلاستيك المقوى.
من بين عيوب هذه العملية ، زيادة حمل الإشعاع على البشر والبيئة. علاوة على ذلك ، يتم إعادة تدوير المواد البلاستيكية الرقيقة فقط.
- التحلل بواسطة الميكروبات من معدة الأبقار
اكتشف باحثون في النمسا أن البكتيريا الموجودة في كرش البقرة ، وهو أحد الأقسام الأربعة لمعدتها ، يمكنها تكسير البلاستيك.
اقترح العلماء أن مثل هذه البكتيريا يمكن أن تكون مفيدة لأن الأبقار تحتوي على بوليستر نباتي طبيعي في وجباتها الغذائية: فهي تشبه في تركيبها البلاستيك.
نظر مؤلفو العمل في ثلاثة أنواع من البوليمرات:PET وPBAT والبولي إيثيلين فورانوات. وأظهرت النتائج أن المواد البلاستيكية الثلاثة يمكن أن تتحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة من معدة الأبقار، حيث تتحلل مساحيق البلاستيك بشكل أسرع من الأفلام البلاستيكية.
- تحلل اليرقات
يمكن أن تكون مشكلة التلوث البلاستيكيبمساعدة الخنافس المنتشرة في كوريا. يمكن أن تتحلل يرقات الخنفساء من رتبة غمدية الأجنحة (Plesiophthophthalmus davidis) البوليسترين. يمكن أن تتأكسد النباتات المعوية للحشرة وتغير خصائص سطح فيلم البوليسترين.
- إعادة استخدام
على شكل رغوة البولي يوريثان
طور علماء نيوزيلندا طريقة لتحويل السكاكين والملاعق والشوك البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي إلى رغوة يمكن استخدامها كعزل للجدران أو في أجهزة التعويم.
كتجربة ، وضع العلماء المقاصفأجهزة في غرفة خاصة مليئة بثاني أكسيد الكربون. من خلال تغيير مستوى الضغط ، لاحظ الباحثون كيف تمدد ثاني أكسيد الكربون داخل البلاستيك ، مكونًا رغوة ، ثم تلقى العلماء فيما بعد الرغوة.
في كل مرة يتم إعادة تدوير البلاستيكيفقد قوته قليلا. لكن بالنسبة للرغوة ، هذا ليس مهمًا: في العديد من التطبيقات ، لا تتطلب القوة منه. تستخدم هذه المواد كعزل للجدار أو في أجهزة التعويم.
مثل الفانيلين
طور علماء اسكتلنديون طريقة فريدة لإعادة تدوير النفايات البلاستيكية. وبمساعدة البكتيريا المعدلة وراثيا، تم تحويلها إلى نكهة الفانيلين.
باحثان من جامعة إدنبرة فياسكتلندا لديها بكتيريا معدلة وراثيا لتحويل حمض التيريفثاليك إلى فانيلين. الحقيقة هي أن كلا المادتين لهما تركيبة كيميائية متشابهة. نتيجة لذلك ، تحتاج البكتيريا فقط إلى إجراء تغييرات طفيفة في عدد ذرات الهيدروجين والأكسجين المرتبطة بنفس الهيكل الكربوني.
في شكل وقود ومواد تشحيم
توصل علماء من الولايات المتحدة إلى طريقة لتحويل البلاستيك إلى مواد مفيدة. يمكن استخدامها على الفور كوقود للطائرات أو الديزل وزيوت التشحيم.
باحثون من مركز الابتكار في المجالطور البلاستيك في جامعة ديلاوير (CPI) في الولايات المتحدة طريقة مباشرة لتحويل العبوات البلاستيكية أحادية الاستخدام (الأكياس وتغليف الزبادي والزجاجات البلاستيكية وأغطية الزجاجات وغيرها) لاستخدامها كوقود للطائرات أو وقود الديزل ومواد التشحيم.
استخدم الباحثون محفزًا جديدًا وعملية فريدة للتدمير السريع للمواد البلاستيكية التي يصعب معالجتها - البولي أوليفينات. إنها تمثل 60-70٪ من جميع المواد البلاستيكية المنتجة اليوم.
مشاكل إعادة تدوير البلاستيك
التحدي الأكبر في إعادة تدوير البلاستيكتكمن النفايات في التكلفة العالية لجمع المواد ومعالجتها - نادرًا ما يتم تقديم المواد البلاستيكية في شكل "نقي" وغالبًا ما تكون عبارة عن مزيج من أنواع مختلفة من البوليمرات.
جنبا إلى جنب مع تلوث المواد الواردةوهذا يجعل عملية الفرز والتنظيف كثيفة العمالة ومكلفة. علاوة على ذلك، لا يتم تطبيق نظام جمع النفايات وإعادة تدويرها بشكل منظم إلا في عدد محدود من البلدان.
وبالتالي، لا يتم إعادة تدوير معظم النفايات البلاستيكية ويتم إلقاؤها في البيئة، أو يتم حرقها بطريقة أكثر تنظيمًا.
قراءة المزيد
الطاعون الأول: كيف نشأ "الموت الأسود" ومن بدأ الوباء
لقد حدد العلماء سبب امتلاك عطارد لمثل هذا اللب الكبير
تم رفع السرية عن محادثات طاقم سويوز 11 المتوفى: ما تحدثوا عنه قبل وفاتهم