איך פלסטיק מתפרק
זמן הפירוק הממוצע של מוצרי פלסטיק שנוצרו באמצעות טכנולוגיות שונות הוא
החששות העיקריים קשורים לעובדה שפלסטיק,ברגע שהם נמצאים בקרקע, הם מתפרקים לחלקיקים קטנים ויכולים לשחרר לסביבה כימיקלים שנוספו להם במהלך הייצור. זה יכול להיות כלור, כימיקלים שונים, למשל, חומרים נוגדי להבה רעילים או מסרטנים. כימיקלים אלו יכולים לחלחל למי תהום או למקורות סמוכים אחרים, דבר שעלול לגרום נזק חמור למי ששותה את המים.
בנוסף, מה שנקרא פלסטיק מתכלה, כאשר הוא מתפרק, יכול לשחרר מתאן, שהוא גז חממה חזק מאוד, התורם תרומה משמעותית להתחממות הגלובלית.
בעת פגיעה במזבלות, פלסטיק אינו מייצגעלול להיות שום איום, מכיוון שההטמנה היא מבנה הנדסי מיוחד שנוצר כדי להגן על הסביבה ובריאות האדם ומונע זיהום, כולל אדמה ומי תהום.
עיקר הנזק נגרם מעצם הפלסטיק שהאדם עצמו משליך במקומות שאינם מיועדים לכך או בסופו של דבר להטמנה ספונטנית.
חברות גם מפתחות כעת דרכים חדשות להאיץ את תהליך הפירוק של פלסטיק ומגיעות עם סוגים חדשים של פלסטיק מתכלה שמתפרק תוך שלושה עד שישה חודשים.
חומרים כאלה אינם מיוצרים ממוצרי נפט,כרגיל, אך מעמילן, שומנים, תירס או ביומסה אחרת. אך כדי להגדיל את ייצור החומרים הללו יהיה צורך להרחיב את האדמה המעובדת על ידי צמצום יערות ואזורי טבע אחרים.
סוגי עיבוד פלסטיק
- גוּפָנִי
מיחזור מכני
בין השיטות הפיזיות, הנפוצות ביותרהוא מיחזור מכני. השיטה מורכבת מטחינה, ריסוק וטחינה של חומרים פלסטיים לקבלת מיחזור - חומר פולימרי המשמש לאחר מכן לייצור מוצרי פלסטיק אחרים.
בשלב הראשון מיון הפסולת לפי סוגיםפלסטיק, מצב החומר ומידת הזיהום. לאחר מכן החומר עובר שלב טרום ריסוק. לאחר מכן, הפלסטיק ממוין מחדש, נשטף ומייבש, ולאחר מכן מעובד במתקנים תרמיים לקבלת נמס בעל עקביות אחידה - מחזר.
לאחר מכן, החומר שנמס כברנשלחים אל מכבש כדי ליצור גרגירי ביניים או מוצרים משניים ישירות. לצורך יישום התהליך משתמשים במגרסות ובמפעלי גרגירים.
- מיחזור כימי
כתוצאה משיטה זו, פלסטיקנוצרים חומרים חדשים. מיחזור כימי משמש לעיבוד מולקולות פולימריות, וכתוצאה מכך נוצרים מבנים חדשים, המשמשים לאחר מכן כחומרי גלם לייצור מוצרים חדשים.
חברות בינלאומיות גדולות רבות כגוןאדידס, יוניליוור, P&G, Danone ו-Interface משקיעות באופן פעיל בפיתוח התחום הזה. הוא מבוסס על תהליך של דה-פולימריזציה או הרס כימי של קלסר הפולימר.
כתוצאה מהתהליך, מוכןחומרים למחזור כגון פלסטיק חדש (פולימרים), מונומרים לייצור פלסטיק חדש, נפטות לייצור פלסטיק וכימיקלים חדשים, כימיקלים בסיסיים כמו מתנול, דלקי תחבורה לתעופה ומכוניות, שעווה לנרות ועפרונות, ונפט גולמי סינטטי ...
היתרון של השיטה הכימית הואהיכולת למחזר פלסטיק בעת הפרדתו למחזור מכני היא לא יעילה מבחינה כלכלית או בלתי אפשרית מבחינה טכנית. לרוב, השיטה משמשת למיחזור חומר מזוהם.
הידרוליזה וגליקוליזה
במהלך הידרוליזה, פלסטיק מתקשר עם מים בסביבה חומצית, אלקליין או ניטרלית. כתוצאה מכך, החומר מפולימר ומפורק למונומרים.
סולוליזה
Solvolysis הוא הנפוץ ביותרעל ידי מיחזור כימי ומתממש באמצעות מגוון רחב של ממיסים, טמפרטורות, לחצים וזרזים כגון מים סופר קריטיים וכוהלים.
מלחים אלקליין משמשים כזרז.מתכות. בהשוואה לפירוליזה, תהליך הסולוליזה דורש טמפרטורות נמוכות יותר. התהליך מייצר סיבים שהוחזרו וכימיקל שניתן להשתמש בו באופן מסחרי.
מתנוליזה
השיטה מבוססת על פיצול פלסטיק מתיבאמצעות מתנול במיכלים עם טמפרטורות גבוהות. בתהליך משתמשים בזרזים כמו מגנזיום אצטט, קובלט אצטט ועופרת דו חמצני.
תרמו-קטליזה
תהליך מיחזור פותח ברוסיהפלסטיק לרכיבי דלק נוזלי באמצעות זרז חד פעמי המבוסס על בוצה מתעשיות מתכות מסוימות. בתחילה, פסולת פלסטיק נכתשת ולאחר מכן, בתוספת זרז, נכנסת לכור שבו התערובת מחוממת למעל 400 מעלות צלזיוס.
התערובת שהתקבלהפחמימנים מוזנים לשריפה כמזוט מוגמר, שיכול לעבוד גם כפלסטיק עבור חלק ממרכיבי פני הכביש. לאחר מכן ניתן לעבד את המוצר לייצור דלק, סולר ונפט.
יתרונה של השיטה הוא נמוךצריכת אנרגיה, ובין החסרונות בולטת מורכבות השליטה בתהליך ובציוד הטכנולוגי בשל הצורך לנהל את התהליך בלחץ גבוה.
- תֶרמִי
מנגנוני ההרס התרמי של פולימרים מסווגים לפי תכולת חמצן למספר סוגים: פירוליזה, מתנוליזה, גיזוז, בעירה.
פירוליזה
פירוליזה היא אחת היעילות ביותר, אבלבמקביל שיטות יקרות לעיבוד פלסטיק. בעת שימוש בשיטת פירוליזה, הפסולת מעובדת תחת טמפרטורות גבוהות בתאים מאובזרים במיוחד ללא גישה לחמצן. כתוצאה מהתהליך הכימי נוצרים גז, אנרגיה תרמית ומזוט.
בעת פיצול פסולת פלסטיק על ידי פירוליזה מתקבל חלק בנזין, שיכול להגיע עד 80% ממסת החומר.
התהליך כולל פירוק תרמיפסולת פלסטיק בטמפרטורות שונות (300-900 מעלות צלזיוס) בהיעדר חמצן, וכתוצאה מכך פירוק תרמי ושחרור חלקיקי מימן הכלולים בפלסטיק. נוצרים מספר פחמימנים שיכולים לשמש כבסיסי דלק.
פירוליזה הורסת 99% מתרכובת מזיקהחומרים המרכיבים פלסטיק, מה שהופך אותו לאחת האפשרויות הידידותיות ביותר למיחזור, אך דורש אנרגיה רבה.
גיזיפיקציה
כאשר מתגזים מלכלוך לא ממויןחומרים יוצרים גז סינטטי, אשר יכול לשמש לאחר מכן הן לבניית פולימרים חדשים והן לייצור אנרגיה תרמית וחשמלית, מתנול, חשמל, חלבוני הזנה וביומסות שונות.
פסולת מטופלת בזרימת פלזמה בשעהטמפרטורה של 1200 מעלות צלזיוס, שבגללה חומרים רעילים נהרסים ולא נוצרת זפת. בהמשך, האשפה הופכת לאפר, שלעיתים נלחץ לבריקים ומונח ביסודות הבניינים. שיטת הגזים צברה פופולריות מיוחדת ביפן.
היתרון העיקרי של השיטה הוא היכולת לעבד פלסטיק ללא מיון. בין החסרונות קיימת סבירות גבוהה לפליטת גזים מזיקים לאטמוספרה.
שיטות ניסיוניות
- דה-פולימריזציה
דפולימריזציה תרמית היא אחת מה-שיטות פיזיקליות וכימיות ניסיוניות. הוא בנוי על תהליך פירוליזה תוך שימוש במים. כתוצאה מדפולימריזציה תרמית מתקבלים גם תערובת של פחמימנים המתאימים ליצירת דלקים סינתטיים וגם חומרים פלסטיים חדשים.
בתהליך של דפולימריזציה, מונופלסטים כמובקבוקי PET מחולקים חזרה למונומרים, אותם ניתן למחזר לחומרי PET חדשים. דה-פולימריזציה תרמית מאפשרת לעבד פלסטיק מעורב, אך יוצר תוצרי לוואי שעלולים להיות מסוכנים.
- קְרִינָה
שיטת הקרינה מבוססת על השימוש ב-קרינה באנרגיה גבוהה להשמדת מטריצת הפולימר, בעוד המאפיינים הפיזיים של המילוי נותרים ללא שינוי. ההנחה היא כי בעתיד, שיטה ניסיונית זו עדיין תוצג כשיטה העיקרית למיחזור פלסטיק מחוזק.
בין החסרונות של התהליך, יש עומס קרינה מוגבר על בני האדם והסביבה. יתר על כן, רק פלסטיק שכבה דקה ממוחזר.
- פירוק על ידי חיידקים מהבטן של הפרות
חוקרים באוסטריה גילו שחיידקים מרום הפרה, אחד מארבעת החלקים של בטנה, יכולים לפרק פלסטיק.
מדענים הציעו שחיידקים כאלה יכולים להועיל מכיוון שלפרות יש פוליאסטר צמחי טבעי בתזונה: הן דומות במבנהן לפלסטיק.
מחברי העבודה שקלו שלושה סוגים של פולימרים:PET, PBAT ו פוליאתילן פורנואט. התוצאות הראו שכל שלושת הפלסטיקים יכולים להתפרק על ידי מיקרואורגניזמים מהקיבה של פרות, כאשר אבקות פלסטיק מתפרקות מהר יותר מאשר סרט פלסטיק.
- פירוק זחל
הבעיה של זיהום פלסטי יכולה להיותנפתר בעזרת חיפושיות נפוצות בקוריאה. זחלי חיפושיות מהסדר Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) יכולים לפרק פוליסטירן. פלורת המעי של החרק יכולה לחמצן ולשנות את תכונות פני השטח של הסרט הקלקר.
- שימוש חוזר
בצורה של קצף פוליאוריטן
מדענים בניו זילנד פיתחו שיטה להמרת סכיני פלסטיק מתכלים, כפות ומזלגות לקצף שיכול לשמש כבידוד לקירות או במכשירי הצפה.
כניסוי הציבו מדענים קנטינותמכשירים בחדר מיוחד מלא בפחמן דו חמצני. על ידי שינוי רמת הלחץ, החוקרים הבחינו כיצד פחמן דו חמצני מתרחב בתוך הפלסטיק, ויוצר קצף, ומאוחר יותר מדענים קיבלו קצף.
בכל פעם שממחזרים פלסטיקמאבד מעט את כוחו. אבל לגבי קצף זה לא חשוב: ביישומים רבים לא נדרש ממנו כוח. חומר זה משמש כבידוד קיר או במכשירי ציפה.
כמו ונילין
מדענים סקוטים פיתחו דרך ייחודית למיחזור פסולת פלסטיק. בעזרת חיידקים מהונדסים גנטית הפך אותו לטעם וניל.
שני חוקרים מאוניברסיטת אדינבורו בבסקוטלנד יש חיידקים מהונדסים גנטית להמרת חומצה טרפתלית לוונילין. העובדה היא שלשני החומרים יש הרכב כימי דומה. כתוצאה מכך, חיידקים צריכים לבצע שינויים קלים בלבד במספר אטומי המימן והחמצן הקשורים לאותו שלד פחמן.
בצורה של דלקים וחומרי סיכה
מדענים בארצות הברית מצאו דרך להפוך פלסטיק לחומרים שימושיים. ניתן להשתמש בהם באופן מיידי כדלק סילון או סולר וחומרי סיכה.
חוקרים מהמרכז לחדשנות בתחוםפלסטיק באוניברסיטת דלאוור (CPI) בארצות הברית פיתח שיטה ישירה להמרת אריזות פלסטיק לשימוש חד פעמי (שקיות, אריזות יוגורט, בקבוקי פלסטיק, מכסי בקבוקים ואחרים) לשימוש כסילון או סולר וחומרי סיכה.
חוקרים השתמשו בזרז חדש ותהליך ייחודי להרס מהיר של פלסטיק קשה לעיבוד-פוליאולפינים. הם מהווים 60–70% מכלל הפלסטיק המיוצר כיום.
בעיות מיחזור פלסטיק
האתגר הגדול ביותר במחזור פלסטיקהפסולת טמונה בעלות הגבוהה של איסוף ועיבוד חומרים - פלסטיק מוצג רק לעתים רחוקות בצורה "טהורה" ולרוב הם שילוב של סוגים שונים של פולימרים.
יחד עם זיהום החומר הנכנסזה הופך את תהליך המיון והניקיון לעמל רב ויקר. יתרה מכך, המערכת של איסוף ומחזור פסולת מאורגן מיושמת רק במספר מצומצם של מדינות.
לפיכך, רוב פסולת הפלסטיק אינה ממוחזרת ונזרקת לסביבה או, בגישה מאורגנת יותר, נשרפת.
קרא עוד
המגיפה הראשונה: איך מקורו של "המוות השחור" ומי התחיל את המגיפה
מדענים קבעו מדוע למרקורי יש ליבה כה גדולה
השיחות של צוות סויוז 11 שנפטר הוסרו מסווג: על מה דיברו לפני מותם