Kaip suyra plastikas
Skirtingomis technologijomis sukurtų plastikinių gaminių vidutinis skilimo laikas yra
Pagrindiniai rūpesčiai yra susiję su tuo, kad plastikai,Patekusios į žemę, jos suskaidomos į mažas daleles ir gali išskirti į aplinką chemikalus, pridėtus prie jų gamybos metu. Tai gali būti chloras, įvairios cheminės medžiagos, pavyzdžiui, toksiškos ar kancerogeninės priešuždegiminės medžiagos. Šios cheminės medžiagos gali prasiskverbti į požeminius vandenis ar kitus netoliese esančius šaltinius, o tai gali sukelti didelę žalą tiems, kurie geria vandenį.
Be to, vadinamasis biologiškai skaidus plastikas, suirdamas gali išskirti metaną, kuris yra labai galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, reikšmingai prisidedančios prie globalinio atšilimo.
Patekus į sąvartynus plastikas neatstovaujapotencialiai nėra grėsmės, nes sąvartynas yra specialus inžinerinis statinys, sukurtas apsaugoti aplinką ir žmonių sveikatą ir užkirsti kelią taršai, įskaitant dirvožemį ir požeminius vandenis.
Daugiausia žalos padaro pats plastikas, kurį pats žmogus išmeta tam neskirtose vietose arba atsiduria spontaniškuose sąvartynuose.
Įmonės taip pat dabar kuria naujus būdus, kaip pagreitinti plastiko skilimo procesą, ir pateikia naujų rūšių biologiškai skaidžių plastikų, kurie suyra per 3–6 mėnesius.
Tokios medžiagos nėra pagamintos iš naftos produktų,kaip įprasta, bet iš krakmolo, riebalų, kukurūzų ar kitos biomasės. Bet norint padidinti šių medžiagų gamybą, reikės išplėsti dirbamą žemę mažinant miškus ir kitas natūralias zonas.
Plastiko apdirbimo rūšys
- Fizinis
Mechaninis perdirbimas
Tarp fizinių metodų labiausiai paplitęsyra mechaninis perdirbimas. Šis metodas susideda iš plastikinių medžiagų šlifavimo, smulkinimo ir šlifavimo, kad būtų gautas perdirbimas – polimerinė medžiaga, vėliau naudojama kitiems plastiko gaminiams gaminti.
Pirmajame etape atliekos rūšiuojamos pagal rūšisplastikas, medžiagos būklė ir užterštumo laipsnis. Tada medžiaga praeina išankstinį smulkinimo etapą. Vėliau plastikas perrūšiuojamas, nuplaunamas ir džiovinamas, o po to apdorojamas terminiuose įrenginiuose, kad būtų gautas vienodos konsistencijos lydalas – perdirbimas.
Vėliau jau ištirpusi medžiagayra siunčiami į ekstruderį, kad susidarytų tarpinės granulės arba tiesiogiai antriniai produktai. Procesui įgyvendinti naudojami smulkintuvai ir granuliavimo įrenginiai.
- Cheminių medžiagų perdirbimas
Dėl šio metodo plastikaisusidaro naujos medžiagos. Cheminis perdirbimas naudojamas polimerų molekulėms apdoroti, todėl susidaro naujos struktūros, kurios vėliau naudojamos kaip žaliava naujų produktų gamybai.
Daugelis didelių tarptautinių kompanijų, tokių kaipĮ šios srities plėtrą aktyviai investuoja „Adidas“, „Unilever“, „P&G“, „Danone“ ir „Interface“. Jis pagrįstas polimero rišiklio depolimerizacijos arba cheminio sunaikinimo procesu.
Dėl proceso, paruoštasperdirbamos medžiagos, tokios kaip naujas plastikas (polimerai), monomerai naujiems plastikams gaminti, pirminis benzinas naujų plastikų ir cheminių medžiagų gamybai, pagrindinės cheminės medžiagos, tokios kaip metanolis, transporto degalai aviacijai ir automobiliams, vaškai žvakėms ir kreidelėms ir sintetinė žalia nafta.
Cheminio metodo pranašumas yragalimybė perdirbti plastiką atskiriant jį mechaniniam perdirbimui yra ekonomiškai neveiksminga arba techniškai neįmanoma. Dažniausiai šis metodas naudojamas užterštoms medžiagoms perdirbti.
Hidrolizė ir glikolizė
Hidrolizės metu plastikas sąveikauja su vandeniu rūgštinėje, šarminėje ar neutralioje aplinkoje. Dėl to medžiaga depolimerizuojama ir skaidoma į monomerus.
Solvolizė
Dažniausiai naudojama solvolizėCheminio perdirbimo būdu ir yra realizuojamas naudojant įvairius tirpiklius, temperatūrą, slėgį ir katalizatorius, tokius kaip superkritinis vanduo ir alkoholiai.
Šarminės druskos veikia kaip katalizatorius.metalai. Palyginti su pirolize, solvolizės procesui reikalinga žemesnė temperatūra. Procesas sukuria regeneruotą pluoštą ir cheminę medžiagą, kurią vėliau galima naudoti komerciškai.
Metanolizė
Metodas pagrįstas plastiko skaldymu, kainaudojant metanolį cisternose su aukšta temperatūra. Proceso metu naudojami tokie katalizatoriai kaip magnio acetatas, kobalto acetatas ir švino dioksidas.
Termokatalizė
Rusijoje buvo sukurtas perdirbimo procesasplastiko į skystojo kuro komponentus, naudojant vienkartinį katalizatorių, kurio pagrindą sudaro kai kurių metalurgijos pramonės šakų dumblas. Iš pradžių plastiko atliekos susmulkinamos, o vėliau, pridedant katalizatoriaus, patenka į reaktorių, kur mišinys įkaitinamas iki virš 400 °C.
Gautas mišinysangliavandeniliai degimui tiekiami kaip gatavas mazutas, kuris taip pat gali veikti kaip plastifikatorius kai kuriems kelio paviršiaus komponentams. Vėliau produktą galima perdirbti, kad gautų benziną, dyzeliną ir mazutą.
Metodo pranašumas yra mažasenergijos suvartojimas, o tarp trūkumų išsiskiria proceso ir technologinės įrangos valdymo sudėtingumas dėl to, kad procesą reikia atlikti aukštu slėgiu.
- Terminis
Polimerų terminio sunaikinimo mechanizmai pagal deguonies kiekį skirstomi į keletą tipų: pirolizė, metanolizė, dujinimas, degimas.
Pirolizė
Pirolizė yra viena iš efektyviausių, bettuo pačiu metu brangūs plastiko apdirbimo būdai. Taikant pirolizės metodą, atliekos apdorojamos aukštoje temperatūroje specialiai įrengtose kamerose be prieigos prie deguonies. Dėl cheminio proceso susidaro dujos, šiluminė energija ir mazutas.
Skaldant plastikines atliekas pirolizės būdu, gaunama benzino frakcija, kuri gali siekti iki 80% žaliavos masės.
Procesas apima terminį skilimąplastiko atliekos įvairiomis temperatūromis (300–900°C), kai nėra deguonies, dėl ko vyksta terminis skilimas ir išskiriamos plastike esančios vandenilio dalelės. Susidaro nemažai angliavandenilių, kurie gali būti naudojami kaip kuro bazė.
Pirolizė sunaikina 99% kenksmingo junginiomedžiagos, sudarančios plastiką, todėl tai yra viena iš ekologiškiausių perdirbimo galimybių, tačiau reikalaujanti daug energijos.
Dujinimas
Dujinant nuo nerūšiuoto nešvarausiš medžiagų susidaro sintetinės dujos, kurios vėliau gali būti naudojamos tiek naujų polimerų statybai, tiek šiluminės ir elektros energijos, metanolio, elektros, pašarų baltymų ir įvairios biomasės gamybai.
Atliekos apdorojamos plazmos srautu1200 ° C temperatūra, dėl kurios sunaikinamos nuodingos medžiagos ir nesusidaro degutas. Vėliau šiukšlės virsta pelenais, kurie dažnai spaudžiami į briketus ir dedami į pastatų pamatus. Dujinimo būdas ypač išpopuliarėjo Japonijoje.
Pagrindinis metodo privalumas yra galimybė apdoroti plastiką nerūšiuojant. Tarp trūkumų yra didelė kenksmingų dujų išmetimo į atmosferą tikimybė.
Eksperimentiniai metodai
- Depolimerizacija
Terminė depolimerizacija yra viena išeksperimentiniai fizikiniai ir cheminiai metodai. Jis pagrįstas pirolizės procesu naudojant vandenį. Dėl terminės depolimerizacijos gaunamas ir angliavandenilių mišinys, tinkamas sintetiniam kurui sukurti, ir naujos plastikinės medžiagos.
Depolimerizacijos procese monoplastikai mėgstaPET buteliai suskirstomi atgal į monomerus, kuriuos galima perdirbti į naujas PET medžiagas. Terminė depolimerizacija leidžia apdoroti mišrius plastikus, tačiau sukuria potencialiai pavojingus šalutinius produktus.
- Spinduliavimas
Spinduliavimo metodas pagrįstasdidelės energijos spinduliuotė polimerų matricai sunaikinti, tuo tarpu užpildo fizinės savybės nepakinta. Manoma, kad ateityje šis vis dar eksperimentinis metodas bus pagrindinis sustiprinto plastiko perdirbimo būdas.
Tarp proceso trūkumų yra padidėjusi radiacijos apkrova žmonėms ir aplinkai. Be to, perdirbami tik plonasluoksniai plastikai.
- Mikrobų skaidymas iš karvių skrandžio
Austrijos mokslininkai nustatė, kad bakterijos iš karvės prieskrandžio, vieno iš keturių jos skrandžio skyrių, gali suardyti plastiką.
Mokslininkai teigė, kad tokios bakterijos gali būti naudingos, nes karvių racione yra natūralių augalų poliesterių: jų struktūra panaši į plastiką.
Darbo autoriai svarstė tris polimerų tipus:PET, PBAT ir polietileno furanoatas. Rezultatai parodė, kad mikroorganizmai iš karvių skrandžių gali suskaidyti visus tris plastikus, o plastiko milteliai suyra greičiau nei plastiko plėvelė.
- Lervos suyra
Plastiko užteršimo problema gali būtiišspręsta Korėjoje plačiai paplitusių vabalų pagalba. Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) būrio vabalų lervos gali suskaidyti polistireną. Vabzdžio žarnyno flora gali oksiduotis ir pakeisti polistireno plėvelės paviršiaus savybes.
- Pakartotinis naudojimas
Poliuretano putų pavidalu
Naujosios Zelandijos mokslininkai sukūrė metodą, kaip biologiškai skaidžius plastikinius peilius, šaukštus ir šakutes paversti putomis, kurios gali būti naudojamos kaip sienų izoliacija arba flotacijos įtaisai.
Kaip eksperimentą mokslininkai pastatė valgyklasprietaisai specialioje kameroje, užpildytoje anglies dioksidu. Keisdami slėgio lygį, mokslininkai pastebėjo, kaip anglies dioksidas išsiplėtė plastiko viduje, sukurdamas putas, o vėliau mokslininkai gavo putplasčio.
Kiekvieną kartą, kai plastikas yra perdirbamasšiek tiek praranda jėgas. Tačiau putoms tai nėra svarbu: daugelyje programų joms nereikia stiprybės. Ši medžiaga naudojama kaip sienų izoliacija arba flotaciniuose įtaisuose.
Kaip vanilinas
Škotijos mokslininkai sukūrė unikalų plastiko atliekų perdirbimo būdą. Genetiškai modifikuotų bakterijų pagalba jis buvo paverstas vanilino kvapiąja medžiaga.
Du mokslininkai iš Edinburgo universiteto mŠkotijoje yra genetiškai modifikuotų bakterijų, kurios tereftalio rūgštį paverčia vanilinu. Faktas yra tas, kad abi medžiagos turi panašią cheminę sudėtį. Dėl to bakterijoms reikia tik šiek tiek pakeisti vandenilio ir deguonies atomų, susijusių su tuo pačiu anglies skeletu, skaičių.
Kuro ir tepalų pavidalu
JAV mokslininkai sugalvojo būdą, kaip plastiką paversti naudingomis medžiagomis. Jie gali būti nedelsiant naudojami kaip reaktyvinis arba dyzelinis kuras ir tepalai.
Inovacijų centro tyrėjai šioje srityjePlastikas Delavero universitete (VKI) JAV sukūrė tiesioginį metodą, kaip vienkartines plastikines pakuotes (maišelius, jogurto pakuotes, plastikinius butelius, butelių dangtelius ir kitas) paversti naudoti kaip reaktyvinį ar dyzelinį kurą ir tepalus.
Mokslininkai panaudojo naują katalizatorių irunikalus procesas, skirtas greitai sunaikinti sunkiai apdorojamus plastikus-poliolefinus. Jie sudaro 60–70% visų šiandien pagamintų plastikų.
Plastiko perdirbimo problemos
Didžiausias iššūkis perdirbant plastikąatliekos yra didelės medžiagų surinkimo ir apdorojimo sąnaudos - plastikai retai pateikiami „gryna“ forma ir dažniausiai yra įvairių polimerų rūšių derinys.
Kartu su gaunamos medžiagos užteršimudėl to rūšiavimo ir valymo procesas yra daug darbo reikalaujantis ir brangus. Be to, organizuoto atliekų surinkimo ir perdirbimo sistema yra įdiegta tik nedaugelyje šalių.
Taigi, didžioji dalis plastiko atliekų nėra perdirbamos ir išmetamos į aplinką arba, vadovaujantis organizuotesniu požiūriu, sudeginamos.
Skaityti daugiau
Pirmasis maras: kaip atsirado „juoda mirtis“ ir kas pradėjo epidemiją
Mokslininkai nustatė, kodėl Merkurijus turi tokią didelę šerdį
Mirusio „Sojuz-11“ įgulos pokalbiai buvo išslaptinti: apie ką jie kalbėjo prieš mirtį