Hogyan bomlik le a műanyag
A különböző technológiákkal előállított műanyag termékek átlagos bomlási ideje a
A fő aggályok azzal a ténnyel kapcsolatosak, hogy a műanyagok,A földbe kerülve apró részecskékre bomlanak, és a gyártás során hozzájuk adott vegyi anyagokat a környezetbe juttathatják. Ez lehet klór, különféle vegyi anyagok, például mérgező vagy rákkeltő lánggátlók. Ezek a vegyi anyagok beszivároghatnak a felszín alatti vizekbe vagy más közeli forrásokba, ami súlyos kárt okozhat a vizet iszodóknak.
Ezenkívül az úgynevezett biológiailag lebomló műanyag bomlásakor felszabadíthatja a metánt, amely nagyon erős üvegházhatású gáz, amely jelentős mértékben hozzájárul a globális felmelegedéshez.
A hulladéklerakók elütésekor a műanyag nem képviselpotenciálisan nem jelent veszélyt, mivel a hulladéklerakó egy speciális mérnöki épület, amelyet a környezet és az emberi egészség védelme érdekében hoztak létre, és megakadályozza a szennyezést, beleértve a talajt és a talajvizet is.
A legtöbb kárt éppen az a műanyag okozza, amelyet az illető maga dob ki olyan helyekre, amelyeket nem erre szántak, vagy amelyek spontán hulladéklerakókba kerülnek.
A vállalatok most új módszereket is kidolgoznak a műanyagok bomlási folyamatának felgyorsítására, és új típusú biológiailag lebomló műanyagokkal állnak elő, amelyek három-hat hónap alatt lebomlanak.
Az ilyen anyagok nem kőolajtermékekből készülnek,szokás szerint, de keményítőből, zsírokból, kukoricából vagy más biomasszából. De ezen anyagok termelésének növelése érdekében meg kell terjeszteni a megművelt területet az erdők és más természetes övezetek csökkentésével.
A műanyag feldolgozásának típusai
- Fizikai
Mechanikus újrahasznosítás
A fizikai módszerek közül a leggyakoribbmechanikai újrahasznosítás. A módszer a műanyagok őrlését, aprítását és őrlését foglalja magában, hogy újrahasznosítsák – egy polimer anyagot, amelyet később más műanyagtermékek gyártásához használnak fel.
Az első szakaszban a hulladékot típus szerint válogatjákműanyag, az anyag állapota és a szennyezettség mértéke. Ezután az anyag egy előzúzási szakaszon megy keresztül. Ezt követően a műanyagot újraválogatják, mossák és szárítják, majd termikus berendezésekben feldolgozzák, hogy egyenletes konzisztenciájú olvadékot kapjanak - újrahasznosítsák.
Ezt követően a már megolvadt anyagextruderbe küldjük, hogy köztes granulátumokat vagy közvetlenül másodlagos termékeket képezzünk. A folyamat megvalósításához aprítókat és granuláló üzemeket használnak.
- Kémiai újrahasznosítás
Ennek a módszernek az eredményeként a műanyagokúj anyagok keletkeznek. A kémiai újrahasznosítást polimer molekulák feldolgozására használják, ami új struktúrák kialakulását eredményezi, amelyeket később új termékek előállításához használnak fel nyersanyagként.
Számos nagy nemzetközi cég, mint plAz Adidas, az Unilever, a P&G, a Danone és az Interface aktívan fektet be ennek a területnek a fejlesztésébe. Ez a polimer kötőanyag depolimerizációs vagy kémiai megsemmisítési folyamatán alapul.
A folyamat eredményeként készújrahasznosítható anyagok, úgymint új műanyagok (polimerek), monomerek új műanyagok készítéséhez, benzin új műanyagok és vegyszerek előállításához, alapvető vegyi anyagok, például metanol, közlekedési üzemanyagok a repüléshez és az autókhoz, viaszok a gyertyákhoz és zsírkrétákhoz, valamint a szintetikus nyersolaj ...
A kémiai módszer előnye aza műanyag újrahasznosításának lehetősége a mechanikai újrahasznosítás céljából történő szétválasztásakor vagy gazdaságilag nem hatékony, vagy műszakilag lehetetlen. Leggyakrabban a módszert a szennyezett anyagok újrahasznosítására használják.
Hidrolízis és glikolízis
A hidrolízis során a műanyag savas, lúgos vagy semleges környezetben reagál a vízzel. Ennek eredményeként az anyag depolimerizálódik és monomerekké bomlik.
Szolvolízis
A szolvolízis a leggyakrabban használtkémiai újrahasznosítással, és számos oldószer, hőmérséklet, nyomás és katalizátor, például szuperkritikus víz és alkoholok felhasználásával valósul meg.
Az alkáli sók katalizátorként működnek.fémek. A pirolízissel összehasonlítva a szolvolízis folyamata alacsonyabb hőmérsékletet igényel. Az eljárás során visszanyert rostot és vegyi anyagot állítanak elő, amelyet aztán kereskedelemben felhasználhatnak.
Metanolízis
A módszer a műanyag hasításán alapul, amikormetanol használata magas hőmérsékletű tartályokban. Az eljárás során olyan katalizátorokat használnak, mint magnézium-acetát, kobalt-acetát és ólom-dioxid.
Termokatalízis
Oroszországban újrahasznosítási eljárást fejlesztettek kiműanyagot folyékony tüzelőanyag-alkatrészekké egy egyszeri katalizátor segítségével, amely egyes kohászati iparágakból származó iszapból származik. Kezdetben a műanyag hulladékot összezúzzák, majd katalizátor hozzáadásával egy reaktorba kerül, ahol a keveréket 400 °C fölé melegítik.
A kapott keveréketa szénhidrogéneket égetésre kész fűtőolajként adagolják, amely lágyítószerként is működhet az útfelület egyes elemeinél. Ezt követően a termék feldolgozható benzin, dízel és fűtőolaj előállítására.
A módszer előnye alacsonyenergiafogyasztás, és a hátrányok közül kiemelkedik a folyamat és a technológiai berendezések vezérlésének bonyolultsága, mivel a folyamatot nagy nyomáson kell lefuttatni.
- Termikus
A polimerek termikus elpusztításának mechanizmusait az oxigéntartalom alapján több típusba sorolják: pirolízis, metanolízis, gázosítás, égés.
Pirolízis
A pirolízis az egyik leghatékonyabb, deugyanakkor drága műanyagfeldolgozási módszerek. A pirolízis módszer alkalmazásakor a hulladékot magas hőmérsékleten, speciálisan felszerelt kamrákban dolgozzák fel oxigénhez való hozzáférés nélkül. A kémiai folyamat eredményeként gáz, hőenergia és fűtőolaj keletkezik.
A műanyag hulladék pirolízissel történő felosztásakor benzinfrakciót kapunk, amely elérheti az alapanyag tömegének akár 80% -át is.
A folyamat hőbomlást foglal magábanműanyaghulladék különböző hőmérsékleteken (300-900°C) oxigén hiányában, ami hőbomlást és a műanyagban lévő hidrogénrészecskék felszabadulását eredményezi. Számos szénhidrogén képződik, amelyek üzemanyagbázisként használhatók.
A pirolízis elpusztítja a káros komplexek 99% -áta műanyagot alkotó anyagok, ami a hulladék újrafeldolgozásának egyik legkörnyezetbarátabb lehetősége, de sok energiát igényel.
Gázosítás
Válogatatlan szennyeződéstől gázosításkorAz anyagok szintetikus gázt képeznek, amely a későbbiekben mind új polimerek építésére, mind hő- és elektromos energia, metanol, villamos energia, takarmányfehérjék és különféle biomassza előállítására használható fel.
A hulladékot plazmaárammal kezeljük1200 ° C hőmérséklet, amelynek következtében mérgező anyagok pusztulnak el és kátrány nem képződik. Ezt követően a szemét hamuvá válik, amelyet gyakran briketté préselnek, és az épületek alapjaiba fektetik. A gázosítási módszer különösen népszerű Japánban.
A módszer fő előnye a műanyag válogatás nélküli feldolgozásának képessége. A hátrányok között nagy a valószínűsége a káros gázok légkörbe történő kibocsátásának.
Kísérleti módszerek
- Depolimerizáció
A termikus depolimerizáció az egyikkísérleti fizikai és kémiai módszerek. Vizet használó pirolízis folyamatra épül. A termikus depolimerizáció eredményeként mind a szintetikus tüzelőanyagok előállítására alkalmas szénhidrogének keveréke, mind az új műanyag anyagok előállnak.
A depolimerizáció során a monoplasztikus műanyagok, mint aA PET palackokat monomerekké osztják vissza, amelyek új PET anyagokká újrahasznosíthatók. A termikus depolimerizáció lehetővé teszi a vegyes műanyagok feldolgozását, de potenciálisan veszélyes melléktermékeket hoz létre.
- Sugárzás
A sugárzási módszer anagy energiájú sugárzás a polimer mátrix elpusztításához, miközben a töltőanyag fizikai tulajdonságai változatlanok maradnak. Feltételezzük, hogy a jövőben ez a még kísérleti módszer a megerősített műanyag újrahasznosításának fő módszere lesz.
A folyamat hátrányai között megnő az emberek és a környezet sugárterhelése. Sőt, csak vékony rétegű műanyagokat újrahasznosítanak.
- Mikrobák bontják a tehenek gyomrából
Ausztriai kutatók megállapították, hogy a tehén bendőjéből, a gyomor négy szakaszának egyikéből származó baktériumok lebonthatják a műanyagot.
A tudósok szerint az ilyen baktériumok hasznosak lehetnek, mivel a tehenek étrendjében természetes növényi poliészterek találhatók: felépítésükben hasonlóak a műanyaghoz.
A munka szerzői háromféle polimert vizsgáltak:PET, PBAT és polietilén-furanoát. Az eredmények azt mutatták, hogy a tehenek gyomrából származó mikroorganizmusok mindhárom műanyagot le tudják bontani, a műanyagpor gyorsabban bomlik le, mint a műanyag fólia.
- Lárva bomlás
A műanyag szennyeződés problémája lehetKoreában széles körben elterjedt bogarak segítségével oldották meg. A Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) rendbe tartozó bogárlárvák lebonthatják a polisztirolt. A rovar bélflóra oxidálódhat és megváltoztathatja a polisztirol film felületi tulajdonságait.
- Újrafelhasználás
Poliuretán hab formájában
Új-zélandi tudósok kifejlesztettek egy módszert a biológiailag lebomló műanyag kések, kanalak és villák habzá történő átalakítására, amelyek falszigetelésként vagy flotációs eszközökben használhatók.
Kísérletként a tudósok menzákat helyeztek eleszközöket egy speciális, szén-dioxiddal töltött kamrában. A nyomás szintjének megváltoztatásával a kutatók megfigyelték, hogy a szén-dioxid hogyan terjeszkedik a műanyag belsejében, habot képezve, és később a tudósok habot kaptak.
Minden alkalommal, amikor a műanyagot újrahasznosítjákkissé elveszíti erejét. De a hab esetében ez nem fontos: sok alkalmazásban nem szükséges erő. Ezt az anyagot falszigetelésként vagy flotációs eszközökben használják.
Vanillinként
Skót tudósok egyedülálló módszert fejlesztettek ki a műanyag hulladék újrahasznosítására.vanillin.
Két kutató az Edinburghi EgyetemrőlSkóciában genetikailag módosított baktériumok vannak, amelyek a tereftálsavat vanillinné alakítják. Az a tény, hogy mindkét anyag hasonló kémiai összetételű. Ennek eredményeként a baktériumoknak csak kisebb változásokat kell végrehajtaniuk az azonos szénvázhoz kapcsolódó hidrogén- és oxigénatomok számában.
Tüzelőanyagok és kenőanyagok formájában
Az Egyesült Államok tudósai kitalálták a műanyagok hasznos anyagokká történő átalakításának módját. Azonnal felhasználhatók sugárhajtású vagy dízel üzemanyagként és kenőanyagként.
A terület innovációs központjának kutatóiAz Egyesült Államok Delaware Egyetemének (CPI) műanyagai kifejlesztettek egy közvetlen módszert az egyszer használatos műanyag csomagolások (táskák, joghurtos csomagolások, műanyag palackok, palackok kupakjai és egyéb) átalakítására, amelyeket sugárhajtóműként vagy dízel üzemanyagként és kenőanyagként használnak.
A kutatók új katalizátort ésegyedülálló eljárás a nehezen feldolgozható műanyagok - poliolefinek - gyors megsemmisítésére. Ők adják az összes ma gyártott műanyag 60–70% -át.
Műanyag újrahasznosítási problémák
A műanyaghulladék újrahasznosításának legnagyobb nehézsége az anyagok összegyűjtésének és újrahasznosításának magas költsége – a műanyagokat ritkán mutatják be "tiszta" formában, és leggyakrabbankülönböző típusú polimerek kombinációja.
A beérkező anyag szennyeződésével együtt ez a válogatási és tisztítási folyamatot időigényessé és költségessé teszi.Ezenkívül a szervezett hulladékgyűjtés és újrahasznosítás rendszerét csak korlátozott számú országban végzik.
Így a legtöbb műanyaghulladékot nem hasznosítják újra, és a környezetben ártalmatlanítják, vagy szervezettebb megközelítéssel elégetik.
Olvass tovább
Az első pestis: hogyan keletkezett a "fekete halál", és ki kezdte a járványt
A tudósok megállapították, miért van a Merkúrnak ilyen nagy magja
Az elhunyt Szojuz-11 legénység beszélgetéseit titkosították: miről beszéltek haláluk előtt