Kako se plastika razgrađuje
Prosječno vrijeme razgradnje plastičnih proizvoda stvorenih različitim tehnologijama je
Glavne zabrinutosti povezane su s činjenicom da plastika,Uđu u zemlju, oni se raspadaju na male čestice i mogu ispuštati u okoliš kemikalije koje su im dodane tijekom proizvodnje. To može biti klor, razne kemikalije, na primjer, toksična ili kancerogena sredstva protiv plamena. Te kemikalije mogu procuriti u podzemne vode ili druge obližnje izvore, što onima koji piju vodu mogu nanijeti ozbiljnu štetu.
Uz to, takozvana biorazgradiva plastika, razgrađujući se, može ispuštati metan, koji je vrlo moćan staklenički plin, što značajno doprinosi globalnom zagrijavanju.
Kada udara na odlagališta, plastika ne predstavljapotencijalno ne prijeti, jer je odlagalište otpada posebna inženjerska građevina koja je stvorena za zaštitu okoliša i ljudskog zdravlja i sprječava onečišćenje, uključujući tlo i podzemne vode.
Većinu štete uzrokuje vrlo plastična masa koju sama osoba izbaci na mjesta koja nisu namijenjena ovome ili onom koja završi na spontanim odlagalištima otpada.
Tvrtke također sada razvijaju nove načine za ubrzavanje procesa razgradnje plastike i smišljaju nove vrste biorazgradive plastike koja se razgrađuje za tri do šest mjeseci.
Takvi materijali nisu izrađeni od naftnih derivata,kao i obično, ali od škroba, masti, kukuruza ili druge biomase. No, da bi se povećala proizvodnja ovih materijala, bit će potrebno proširiti obrađeno zemljište smanjenjem šuma i drugih prirodnih zona.
Vrste obrade plastike
- Fizički
Mehaničko recikliranje
Među fizikalnim metodama, najčešćije mehaničko recikliranje. Metoda se sastoji od mljevenja, drobljenja i mljevenja plastičnih materijala kako bi se dobio reciklat - polimerni materijal koji se kasnije koristi za proizvodnju drugih plastičnih proizvoda.
U prvoj fazi otpad se razvrstava po vrstiplastike, stanje materijala i stupanj onečišćenja. Materijal zatim prolazi kroz fazu preddrobljenja. Naknadno se plastika ponovno razvrstava, pere i suši, a potom obrađuje u toplinskim postrojenjima kako bi se dobila talina ujednačene konzistencije – reciklat.
Nakon toga, već rastopljeni materijalšalju se u ekstruder kako bi se stvorile srednje granule ili izravno sekundarni proizvodi. Za provedbu postupka koriste se drobilice i postrojenja za granulaciju.
- Kemijska reciklaža
Kao rezultat ove metode, plastikanastaju novi materijali. Kemijsko recikliranje koristi se za obradu polimernih molekula, što rezultira stvaranjem novih struktura, koje se kasnije koriste kao sirovine za proizvodnju novih proizvoda.
Mnoge velike međunarodne tvrtke kao što suAdidas, Unilever, P&G, Danone i Interface aktivno ulažu u razvoj ovog područja. Temelji se na procesu depolimerizacije ili kemijske destrukcije polimernog veziva.
Kao rezultat procesa, gotovareciklirani materijali poput nove plastike (polimera), monomera za izradu nove plastike, nafte za izradu nove plastike i kemikalija, osnovnih kemikalija poput metanola, transportnih goriva za zrakoplovstvo i automobile, voskova za svijeće i bojice te sintetske sirove nafte ...
Prednost kemijske metode jesposobnost recikliranja plastike kada se odvaja za mehaničko recikliranje je ili ekonomski neučinkovita ili tehnički nemoguća. Najčešće se metoda koristi za recikliranje kontaminiranog materijala.
Hidroliza i glikoliza
Tijekom hidrolize plastika komunicira s vodom u kiselom, alkalnom ili neutralnom okruženju. Kao rezultat, materijal se depolimerizira i razlaže u monomere.
Solvoliza
Najčešće se koristi solvolizakemijskim recikliranjem i ostvaruje se korištenjem širokog raspona otapala, temperatura, tlakova i katalizatora kao što su superkritična voda i alkoholi.
Alkalne soli djeluju kao katalizator.metali. U usporedbi s pirolizom, postupak solvolize zahtijeva niže temperature. Procesom se dobivaju obnovljena vlakna i kemijska tvar koja se zatim može komercijalno koristiti.
Metanoliza
Metoda se temelji na cijepanju plastike kadaupotrebom metanola u spremnicima s visokim temperaturama. U postupku se koriste katalizatori kao što su magnezijev acetat, kobalt acetat i olovni dioksid.
Termokataliza
U Rusiji je razvijen proces recikliranjaplastike u komponente tekućeg goriva korištenjem jednokratnog katalizatora na bazi mulja iz nekih metalurških industrija. Plastični otpad se u početku usitnjava, a zatim uz dodatak katalizatora ulazi u reaktor gdje se smjesa zagrijava na preko 400 °C.
Dobivena smjesaugljikovodici se dovode za izgaranje kao gotovo loživo ulje, koje također može raditi kao plastifikator nekih komponenata površine ceste. Nakon toga, proizvod se može preraditi za proizvodnju benzina, dizela i mazuta.
Prednost metode je malapotrošnje energije, a među nedostacima ističe se složenost upravljanja postupkom i tehnološkom opremom zbog potrebe provođenja postupka pod visokim tlakom.
- Toplinska
Mehanizmi toplinskog uništavanja polimera razvrstani su prema sadržaju kisika u nekoliko vrsta: piroliza, metanoliza, rasplinjavanje, izgaranje.
Piroliza
Piroliza je jedan od najučinkovitijih, aliujedno skupe metode obrade plastike. Pri korištenju metode pirolize otpad se obrađuje na visokim temperaturama u posebno opremljenim komorama bez pristupa kisiku. Kao rezultat kemijskog procesa nastaju plin, toplinska energija i loživo ulje.
Pri cijepanju plastičnog otpada pirolizom dobiva se frakcija benzina koja može doseći i do 80% mase sirovine.
Proces uključuje toplinsku razgradnjuplastični otpad na različitim temperaturama (300–900° C) u nedostatku kisika, što rezultira toplinskom razgradnjom i oslobađanjem čestica vodika sadržanih u plastici. Nastaju brojni ugljikovodici koji se mogu koristiti kao baza goriva.
Piroliza uništava 99% štetnog spojatvari koje čine plastiku, što je čini jednom od ekološki najprihvatljivijih mogućnosti za recikliranje, ali zahtjeva puno energije.
Plinifikacija
Kod rasplinjavanja iz nesortiranog prljavogMaterijali tvore sintetski plin, koji se kasnije može koristiti kako za konstrukciju novih polimera, tako i za proizvodnju toplinske i električne energije, metanola, električne energije, proteina stočne hrane i razne biomase.
Otpad se obrađuje protokom plazme pritemperatura od 1200 ° C, zbog čega se uništavaju otrovne tvari i ne stvara se katran. Nakon toga smeće se pretvara u pepeo koji se često preša u brikete i položi u temelje zgrada. Metoda rasplinjavanja stekla je posebnu popularnost u Japanu.
Glavna prednost metode je sposobnost obrade plastike bez sortiranja. Među nedostacima postoji velika vjerojatnost emisije štetnih plinova u atmosferu.
Eksperimentalne metode
- Depolimerizacija
Termička depolimerizacija jedna je odeksperimentalne fizikalne i kemijske metode. Izgrađen je na procesu pirolize pomoću vode. Kao rezultat termičke depolimerizacije dobiva se i smjesa ugljikovodika pogodna za stvaranje sintetičkih goriva i novi plastični materijali.
U procesu depolimerizacije monoplastike poputPET boce se ponovno dijele u monomere koji se mogu reciklirati u nove PET materijale. Toplinska depolimerizacija omogućuje obradu miješane plastike, ali stvara potencijalno opasne nusproizvode.
- Radijacija
Metoda zračenja temelji se na upotrebivisokoenergetsko zračenje za uništavanje polimerne matrice, dok fizičke karakteristike punila ostaju nepromijenjene. Pretpostavlja se da će se u budućnosti ova još uvijek eksperimentalna metoda predstavljati kao glavna metoda recikliranja ojačane plastike.
Među nedostacima procesa postoji povećano opterećenje zračenjem za ljude i okoliš. Štoviše, reciklira se samo tankoslojna plastika.
- Razlaganje mikroba iz želuca krava
Istraživači u Austriji otkrili su da bakterije iz kravljeg buraga, jednog od četiri dijela želuca, mogu razgraditi plastiku.
Znanstvenici su sugerirali da bi takve bakterije mogle biti korisne jer krave u prehrani imaju prirodne biljne poliestere: po strukturi su slične plastičnoj.
Autori rada razmatrali su tri vrste polimera:PET, PBAT i polietilen furanoat. Rezultati su pokazali da sve tri vrste plastike mogu razgraditi mikroorganizmi iz želuca krava, pri čemu se plastični prah razgrađuje brže od plastične folije.
- Razgradnja ličinki
Problem kontaminacije plastikom može bitiriješen uz pomoć kornjaša rasprostranjenih u Koreji. Ličinke buba iz reda Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) mogu razgraditi polistiren. Crijevna flora insekata može oksidirati i promijeniti površinska svojstva polistirenskog filma.
- Ponovna upotreba
U obliku poliuretanske pjene
Novozelandski znanstvenici razvili su metodu pretvaranja biorazgradivih plastičnih noževa, žlica i vilica u pjenu koja se može koristiti kao izolacija zidova ili u uređajima za plutanje.
Kao eksperiment, znanstvenici su postavili menzeuređaja u posebnoj komori ispunjenoj ugljikovim dioksidom. Promjenom razine pritiska, istraživači su promatrali kako se ugljični dioksid širi unutar plastike, stvarajući pjenu, a kasnije su znanstvenici dobili pjenu.
Svaki put kada se plastika recikliramalo gubi snagu. No, za pjenu to nije važno: u mnogim primjenama od nje nije potrebna čvrstoća. Ovaj se materijal koristi kao izolacija zidova ili u uređajima za plutanje.
Kao vanilin
Škotski znanstvenici razvili su jedinstven način recikliranja plastičnog otpada. Uz pomoć genetski modificiranih bakterija pretvoren je u aromu vanilin.
Dva istraživača sa Sveučilišta u Edinburghu uŠkotska ima genetski modificirane bakterije koje pretvaraju tereftalnu kiselinu u vanilin. Činjenica je da obje tvari imaju sličan kemijski sastav. Kao rezultat toga, bakterije trebaju samo napraviti manje promjene u broju atoma vodika i kisika povezane s istim ugljikovim kosturom.
U obliku goriva i maziva
Znanstvenici iz Sjedinjenih Država smislili su način pretvaranja plastike u korisne materijale. Mogu se odmah koristiti kao mlazno ili dizelsko gorivo i mazivo.
Istraživači iz Centra za inovacije na terenuPlastika na Sveučilištu Delaware (CPI) u Sjedinjenim Državama razvila je izravnu metodu za pretvaranje plastične ambalaže za jednokratnu uporabu (vrećice, ambalaža od jogurta, plastične boce, čepovi i druge) za upotrebu kao mlazno ili dizelsko gorivo i maziva.
Istraživači su koristili novi katalizator ijedinstven postupak za brzo uništavanje teško obradive plastike-poliolefina. Oni čine 60-70% sve plastike koja se danas proizvodi.
Problemi s recikliranjem plastike
Najveći izazov u recikliranju plastikeotpad leži u visokim troškovima skupljanja i obrade materijala - plastika se rijetko pojavljuje u “čistom” obliku i najčešće je kombinacija raznih vrsta polimera.
Zajedno s kontaminacijom ulaznog materijalato čini proces sortiranja i čišćenja radno intenzivnim i skupim. Štoviše, sustav organiziranog prikupljanja i recikliranja otpada provodi se samo u ograničenom broju zemalja.
Tako se većina plastičnog otpada ne reciklira te se baca u okoliš ili se organiziranije spaljuje.
Čitaj više
Prva kuga: kako je nastala "crna smrt" i tko je započeo epidemiju
Znanstvenici su utvrdili zašto Merkur ima tako veliku jezgru
S razgovora preminule posade Sojuza-11 skinuta je oznaka tajnosti: o čemu su razgovarali prije smrti