Как се разлага пластмасата
Средното време за разграждане на пластмасовите продукти, създадени по различни технологии, е
Основните опасения са свързани с факта, че пластмасите,Попаднали в земята, те се разпадат на малки частици и могат да отделят в околната среда химикали, добавени към тях по време на производството. Това може да бъде хлор, различни химикали, например токсични или канцерогенни противовъзпалителни агенти. Тези химикали могат да проникнат в подпочвените води или други близки източници, което може да причини сериозна вреда на тези, които пият водата.
В допълнение, така наречената биоразградима пластмаса, докато се разлага, може да отделя метан, който е много мощен парников газ, което допринася значително за глобалното затопляне.
Когато удряте депа, пластмасата не представлявапотенциално няма заплаха, тъй като депото е специална инженерна структура, която е създадена за защита на околната среда и човешкото здраве и предотвратява замърсяването, включително почвата и подземните води.
По-голямата част от вредата се причинява от самата пластмаса, която самият човек изхвърля на места, които не са предназначени за това или онова, което попада в спонтанни сметища.
Компаниите също сега разработват нови начини за ускоряване на процеса на разграждане на пластмасата и предлагат нови видове биоразградими пластмаси, които се разграждат за три до шест месеца.
Такива материали не са направени от петролни продукти,както обикновено, но от нишесте, мазнини, царевица или друга биомаса. Но за да се увеличи производството на тези материали, ще е необходимо да се разшири обработваната земя чрез намаляване на горите и други природни зони.
Видове обработка на пластмаса
- Физически
Механично рециклиране
Сред физическите методи, най-често срещанитее механично рециклиране. Методът се състои в смилане, раздробяване и смилане на пластмасови материали за получаване на рециклат - полимерен материал, който впоследствие се използва за производството на други пластмасови продукти.
На първия етап отпадъците се сортират по видпластмаса, състоянието на материала и степента на замърсяване. След това материалът преминава през етап на предварително раздробяване. Впоследствие пластмасата се сортира, измива и изсушава, след което се обработва в термични инсталации до получаване на стопилка с еднаква консистенция - рециклат.
Впоследствие вече разтопеният материалсе изпращат към екструдер за образуване на междинни гранули или директно вторични продукти. За изпълнението на процеса се използват трошачки и гранулиращи инсталации.
- Химическо рециклиране
В резултат на този метод пластмаситеобразуват се нови материали. Химическото рециклиране се използва за обработка на полимерни молекули, което води до образуването на нови структури, които впоследствие се използват като суровини за производството на нови продукти.
Много големи международни компании като напрAdidas, Unilever, P&G, Danone и Interface инвестират активно в развитието на тази област. Основава се на процеса на деполимеризация или химическо разрушаване на полимерното свързващо вещество.
В резултат на процеса, готоврециклируеми материали като нови пластмаси (полимери), мономери за производство на нови пластмаси, нафта за производство на нови пластмаси и химикали, основни химикали като метанол, транспортни горива за авиацията и автомобилите, восъци за свещи и пастели и синтетичен суров нефт ...
Предимството на химичния метод еспособността за рециклиране на пластмаса при отделянето й за механично рециклиране е или икономически неефективна, или технически невъзможна. Най-често методът се използва за рециклиране на замърсен материал.
Хидролиза и гликолиза
По време на хидролизата пластмасата взаимодейства с вода в кисела, алкална или неутрална среда. В резултат на това материалът се деполимеризира и се разлага на мономери.
Солволиза
Солволизата е най-често използванатачрез химическо рециклиране и се реализира с помощта на широка гама от разтворители, температури, налягания и катализатори като суперкритична вода и алкохоли.
Алкалните соли действат като катализатор.метали. В сравнение с пиролизата, процесът на солволиза изисква по-ниски температури. Процесът генерира възстановени влакна и химикал, който след това може да се използва в търговската мрежа.
Метанолиза
Методът се основава на цепенето на пластмаса, когатоизползване на метанол в резервоари с високи температури. В процеса се използват катализатори като магнезиев ацетат, кобалтов ацетат и оловен диоксид.
Термокатализа
В Русия е разработен процес на рециклиранепластмаса в компоненти на течно гориво с помощта на еднократен катализатор на базата на утайки от някои металургични индустрии. Първоначално пластмасовите отпадъци се раздробяват и след това с добавяне на катализатор влизат в реактор, където сместа се нагрява до над 400 °C.
Получената смесвъглеводородите се подават за изгаряне като завършен мазут, който може да работи и като пластификатор за някои компоненти на пътната настилка. Впоследствие продуктът може да бъде преработен за производство на бензин, дизел и мазут.
Предимството на метода е нискоконсумация на енергия, а сред недостатъците се откроява сложността на управлението на процеса и технологичното оборудване поради необходимостта да се проведе процесът при високо налягане.
- Термична
Механизмите на термично разрушаване на полимерите се класифицират по съдържание на кислород в няколко вида: пиролиза, метанолиза, газификация, изгаряне.
Пиролиза
Пиролизата е един от най-ефективните, нов същото време скъпи методи за обработка на пластмаса. При използването на метода на пиролиза отпадъците се обработват при високи температури в специално оборудвани камери без достъп на кислород. В резултат на химичния процес се образува газ, топлинна енергия и мазут.
При разделяне на пластмасовите отпадъци чрез пиролиза се получава бензинова фракция, която може да достигне до 80% от масата на суровината.
Процесът включва термично разлаганепластмасови отпадъци при различни температури (300–900° C) в отсъствие на кислород, което води до термично разлагане и отделяне на водородни частици, съдържащи се в пластмасата. Образуват се редица въглеводороди, които могат да се използват като горивни основи.
Пиролизата унищожава 99% от вредното съединениевещества, които съставляват пластмаса, което я прави една от най -екологичните възможности за рециклиране на отпадъци, но изисква много енергия.
Газификация
При газифициране от несортирани мръсниматериали образуват синтетичен газ, който впоследствие може да се използва както за изграждането на нови полимери, така и за генериране на топлинна и електрическа енергия, метанол, електричество, фуражни протеини и различни биомаси.
Отпадъците се третират с плазмен поток притемпература 1200 ° C, поради което токсичните вещества се разрушават и не се образува катран. Впоследствие боклукът се превръща в пепел, която често се пресова в брикети и се полага в основите на сградите. Методът на газификация придоби особена популярност в Япония.
Основното предимство на метода е възможността за обработка на пластмаса без сортиране. Сред недостатъците има голяма вероятност емисиите на вредни газове в атмосферата.
Експериментални методи
- Деполимеризация
Термичната деполимеризация е една отекспериментални физични и химични методи. Той е изграден върху процес на пиролиза, използващ вода. В резултат на термична деполимеризация се получава както смес от въглеводороди, подходяща за създаване на синтетични горива, така и нови пластмасови материали.
В процеса на деполимеризация монопластите харесватPET бутилките се разделят обратно на мономери, които могат да бъдат рециклирани в нови PET материали. Термичната деполимеризация позволява смесването на смесени пластмаси, но създава потенциално опасни странични продукти.
- Радиация
Радиационният метод се основава на използването нависокоенергийна радиация за разрушаване на полимерната матрица, докато физическите характеристики на пълнителя остават непроменени. Предполага се, че в бъдеще този все още експериментален метод ще се превърне в основен метод за рециклиране на подсилена пластмаса.
Сред недостатъците на процеса има повишен радиационен товар върху хората и околната среда. Освен това се рециклират само тънкослойни пластмаси.
- Разлагане от микроби от стомаха на кравите
Изследователи в Австрия са установили, че бактериите от кравешкия бул, една от четирите части на стомаха й, могат да разграждат пластмасата.
Учените предполагат, че такива бактерии могат да бъдат полезни, тъй като кравите имат естествен растителен полиестер в диетата си: те са сходни по структура с пластмасата.
Авторите на работата разглеждат три вида полимери:PET, PBAT и полиетилен фураноат. Резултатите показват, че и трите пластмаси могат да бъдат разградени от микроорганизми от стомасите на крави, като пластмасовите прахове се разграждат по-бързо от пластмасовото фолио.
- Разлагане на ларвите
Проблемът с пластмасовото замърсяване може да бъдерешен с помощта на широко разпространени в Корея бръмбари. Ларвите на бръмбарите от разред Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) могат да разлагат полистирол. Чревната флора на насекомото може да се окисли и да промени повърхностните свойства на полистиролния филм.
- Повторна употреба
Под формата на полиуретанова пяна
Учени от Нова Зеландия са разработили метод за превръщане на биоразградими пластмасови ножове, лъжици и вилици в пяна, която може да се използва като изолация на стени или в устройства за флотация.
Като експеримент учените поставили столовеустройства в специална камера, пълна с въглероден диоксид. Чрез промяна на нивото на налягане изследователите наблюдават как въглеродният диоксид се разширява вътре в пластмасата, създавайки пяна, а по-късно учените получават пяна.
Всеки път, когато пластмасата се рециклирагуби силата си малко. Но за пяната това не е важно: в много приложения не се изисква сила от нея. Този материал се използва като изолация на стени или във флотационни устройства.
Като ванилин
Шотландски учени разработиха уникален начин за рециклиране на пластмасови отпадъци. С помощта на генетично модифицирани бактерии той е превърнат във ванилинов аромат.
Двама изследователи от Университета в Единбург вШотландия има генетично модифицирани бактерии, които превръщат терефталовата киселина във ванилин. Факт е, че и двете вещества имат сходен химичен състав. В резултат на това бактериите трябва само да направят незначителни промени в броя на водородните и кислородните атоми, свързани със същия въглероден скелет.
Под формата на горива и смазочни материали
Учени от САЩ са измислили начин да превърнат пластмасите в полезни материали. Те могат да се използват веднага като реактивно или дизелово гориво и смазочни материали.
Изследователи от Центъра за иновации в областтаПластмасата в Университета в Делауеър (CPI) в Съединените щати е разработила директен метод за преобразуване на пластмасови опаковки за еднократна употреба (торбички, опаковки от кисело мляко, пластмасови бутилки, капачки за бутилки и други) за използване като реактивно или дизелово гориво и смазочни материали.
Изследователите са използвали нов катализатор иуникален процес за бързо унищожаване на трудно обработваеми пластмаси-полиолефини. Те представляват 60-70% от всички пластмаси, произведени днес.
Проблеми с рециклирането на пластмаса
Най-голямото предизвикателство при рециклирането на пластмасаотпадъците се крият във високите разходи за събиране и обработка на материали - пластмасите рядко се представят в "чиста" форма и най-често са комбинация от различни видове полимери.
Заедно със замърсяване на входящия материалтова прави процеса на сортиране и почистване трудоемък и скъп. Освен това системата за организирано събиране и рециклиране на отпадъци се прилага само в ограничен брой страни.
По този начин повечето пластмасови отпадъци не се рециклират и се изхвърлят в околната среда или, при по-организиран подход, се изгарят.
Прочетете още
Първата чума: как е възникнала "черната смърт" и кой е започнал епидемията
Учените установиха защо Меркурий има толкова голямо ядро
Разговорите на починалия екипаж на „Союз-11“ са разсекретени: за какво са говорили преди смъртта си