Hoe plastic uiteenvalt
De gemiddelde ontledingstijd van plastic producten die met verschillende technologieën zijn gemaakt, is
De belangrijkste zorgen houden verband met het feit dat kunststoffen,als ze in de grond vallen, vallen ze uiteen in kleine deeltjes en kunnen ze tijdens de productie chemicaliën in het milieu vrijgeven. Het kan chloor zijn, verschillende chemicaliën, bijvoorbeeld giftige of kankerverwekkende anti-vlammiddelen. Deze chemicaliën kunnen in het grondwater of andere nabijgelegen bronnen sijpelen, wat ernstige schade kan toebrengen aan degenen die het water drinken.
Bovendien kan het zogenaamde biologisch afbreekbare plastic, als het ontleedt, methaan vrijgeven, een zeer krachtig broeikasgas dat een belangrijke bijdrage levert aan de opwarming van de aarde.
Als het op stortplaatsen komt, vertegenwoordigt plastic nietpotentieel geen bedreiging, aangezien de stortplaats een speciale technische constructie is die is gemaakt om het milieu en de menselijke gezondheid te beschermen en vervuiling, inclusief bodem en grondwater, te voorkomen.
De meeste schade wordt veroorzaakt door het plastic dat de persoon zelf weggooit op plaatsen die hier niet voor bedoeld zijn of die spontaan op de vuilnisbelt belanden.
Bedrijven ontwikkelen nu ook nieuwe manieren om het afbraakproces van plastic te versnellen en komen met nieuwe soorten biologisch afbreekbare plastics die in drie tot zes maanden afbreken.
Dergelijke materialen zijn niet gemaakt van aardolieproducten,zoals gewoonlijk, maar van zetmeel, vetten, maïs of andere biomassa. Maar om de productie van deze materialen te vergroten, zal het nodig zijn om het gecultiveerde land uit te breiden door bossen en andere natuurlijke zones te verminderen.
Soorten kunststofverwerking
- Fysiek
Mechanische recycling
Onder de fysieke methoden, de meest voorkomendeis mechanische recycling. De methode bestaat uit het vermalen, pletten en vermalen van plastic materialen om recyclaat te verkrijgen - een polymeermateriaal dat vervolgens wordt gebruikt voor de vervaardiging van andere plastic producten.
In de eerste fase wordt het afval gesorteerd op soortkunststof, de staat van het materiaal en de mate van vervuiling. Het materiaal doorloopt vervolgens een voorvermalingsfase. Vervolgens wordt het plastic opnieuw gesorteerd, gewassen en gedroogd en vervolgens in thermische installaties verwerkt om een smelt met een uniforme consistentie te verkrijgen: recyclaat.
Vervolgens wordt het reeds gesmolten materiaalworden naar een extruder gestuurd om tussenkorrels of direct secundaire producten te vormen. Voor de uitvoering van het proces worden brekers en granulatie-installaties gebruikt.
- Chemische recycling
Als gevolg van deze methode worden kunststoffen gevormdnieuwe materialen worden gevormd. Via chemische recycling worden polymeermoleculen verwerkt, waardoor nieuwe structuren ontstaan, die vervolgens als grondstof worden gebruikt voor de productie van nieuwe producten.
Veel grote internationale bedrijven zoalsAdidas, Unilever, P&G, Danone en Interface investeren actief in de ontwikkeling op dit gebied. Het is gebaseerd op het proces van depolymerisatie of chemische vernietiging van het polymeerbindmiddel.
Als resultaat van het proces, een kant-en-klaarrecyclebare materialen zoals nieuwe kunststoffen (polymeren), monomeren voor het maken van nieuwe kunststoffen, nafta voor het maken van nieuwe kunststoffen en chemicaliën, basischemicaliën zoals methanol, transportbrandstoffen voor luchtvaart en auto's, was voor kaarsen en kleurpotloden, en synthetische ruwe olie ...
Het voordeel van de chemische methode isde mogelijkheid om plastic te recyclen wanneer het wordt gescheiden voor mechanische recycling is economisch ineffectief of technisch onmogelijk. Meestal wordt de methode gebruikt om verontreinigd materiaal te recyclen.
Hydrolyse en glycolyse
Tijdens hydrolyse interageert plastic met water in een zure, alkalische of neutrale omgeving. Als resultaat wordt het materiaal gedepolymeriseerd en ontleed in monomeren.
solvolyse
Solvolyse wordt het meest gebruiktdoor chemische recycling en wordt gerealiseerd met behulp van een breed scala aan oplosmiddelen, temperaturen, drukken en katalysatoren zoals superkritisch water en alcoholen.
Alkalische zouten werken als katalysator.metalen. In vergelijking met pyrolyse vereist het solvolyseproces lagere temperaturen. Het proces genereert teruggewonnen vezels en een chemische stof die vervolgens commercieel kunnen worden gebruikt.
methanolyse
De methode is gebaseerd op het splitsen van plastic wanneer:gebruik van methanol in tanks met hoge temperaturen. Het proces maakt gebruik van katalysatoren zoals magnesiumacetaat, kobaltacetaat en looddioxide.
Thermokatalyse
In Rusland is een recyclingproces ontwikkeldplastic in vloeibare brandstofcomponenten met behulp van een eenmalige katalysator op basis van slib uit sommige metallurgische industrieën. In eerste instantie wordt plastic afval vermalen en vervolgens, onder toevoeging van een katalysator, in een reactor terechtgekomen waar het mengsel wordt verwarmd tot ruim 400 °C.
Het resulterende mengselkoolwaterstoffen worden toegevoerd voor verbranding als afgewerkte stookolie, die ook kan werken als weekmaker voor sommige componenten van het wegdek. Vervolgens kan het product worden verwerkt tot benzine, diesel en stookolie.
Het voordeel van de methode is laagenergieverbruik, en een van de nadelen is de complexiteit van de besturing van het proces en de technologische apparatuur vanwege de noodzaak om het proces onder hoge druk uit te voeren.
- Thermisch
De mechanismen van thermische vernietiging van polymeren worden ingedeeld naar zuurstofgehalte in verschillende typen: pyrolyse, methanolyse, vergassing, verbranding.
Pyrolyse
Pyrolyse is een van de meest effectieve, maartegelijkertijd dure methoden voor het verwerken van plastic. Bij gebruik van de pyrolysemethode wordt afval onder hoge temperaturen verwerkt in speciaal ingerichte kamers zonder toegang tot zuurstof. Als resultaat van het chemische proces worden gas, thermische energie en stookolie gevormd.
Bij het splitsen van kunststofafval door pyrolyse wordt een benzinefractie verkregen, die kan oplopen tot 80% van de massa van de grondstof.
Het proces omvat thermische ontledingplastic afval bij verschillende temperaturen (300–900° C) in afwezigheid van zuurstof, wat resulteert in thermische ontbinding en het vrijkomen van waterstofdeeltjes in het plastic. Er ontstaat een aantal koolwaterstoffen die als brandstofbasis kunnen worden gebruikt.
Pyrolyse vernietigt 99% van het schadelijke complexstoffen waaruit plastic bestaat, waardoor het een van de meest milieuvriendelijke opties is voor het recyclen van afval, maar veel energie kost.
Vergassing
Bij het vergassen van ongesorteerd vuilmaterialen vormen synthetisch gas, dat vervolgens zowel kan worden gebruikt voor de constructie van nieuwe polymeren als voor de opwekking van thermische en elektrische energie, methanol, elektriciteit, voedingseiwitten en diverse biomassa.
Afval wordt behandeld met een plasmastroom bijtemperatuur van 1200 ° C, waardoor giftige stoffen worden vernietigd en er geen teer wordt gevormd. Vervolgens verandert het afval in as, dat vaak tot briketten wordt geperst en in de fundering van gebouwen wordt gelegd. Vooral in Japan heeft de vergassingsmethode aan populariteit gewonnen.
Het belangrijkste voordeel van de methode is de mogelijkheid om plastic te verwerken zonder te sorteren. Een van de nadelen is dat er een grote kans is op de uitstoot van schadelijke gassen in de atmosfeer.
Experimentele methodes
- depolymerisatie
Thermische depolymerisatie is een van deexperimentele fysische en chemische methoden. Het is gebouwd op een pyrolyseproces met water. Als resultaat van thermische depolymerisatie wordt zowel een mengsel van koolwaterstoffen dat geschikt is voor het maken van synthetische brandstoffen als nieuwe plastic materialen verkregen.
In het proces van depolymerisatie, monoplastics zoalsPET-flessen worden weer gesplitst in monomeren die kunnen worden gerecycled tot nieuwe PET-materialen. Thermische depolymerisatie maakt het mogelijk gemengde kunststoffen te verwerken, maar creëert potentieel gevaarlijke bijproducten.
- straling
De bestralingsmethode is gebaseerd op het gebruik vanhoogenergetische straling om de polymeermatrix te vernietigen, terwijl de fysieke kenmerken van de vulstof ongewijzigd blijven. Aangenomen wordt dat deze nog experimentele methode in de toekomst de belangrijkste methode zal zijn voor het recyclen van versterkt plastic.
Een van de nadelen van het proces is een verhoogde stralingsbelasting voor mens en milieu. Bovendien worden alleen dunnelaagse kunststoffen gerecycled.
- Afbraak door microben uit de maag van koeien
Onderzoekers in Oostenrijk hebben ontdekt dat bacteriën uit de pens van een koe, een van de vier delen van haar maag, plastic kunnen afbreken.
Wetenschappers suggereerden dat dergelijke bacteriën gunstig kunnen zijn omdat koeien natuurlijke plantaardige polyesters in hun voeding hebben: ze zijn qua structuur vergelijkbaar met plastic.
De auteurs van het werk beschouwden drie soorten polymeren:PET, PBAT en polyethyleenfuranoaat. De resultaten toonden aan dat alle drie de kunststoffen kunnen worden afgebroken door micro-organismen uit de magen van koeien, waarbij plastic poeders sneller afbreken dan plastic folie.
- Larvale ontbinding
Het probleem van plastic vervuiling kan zijn:opgelost met de hulp van kevers die wijdverbreid zijn in Korea. Keverlarven uit de orde Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) kunnen polystyreen afbreken. De darmflora van het insect kan oxideren en de oppervlakte-eigenschappen van de polystyreenfilm veranderen.
- Hergebruik
In de vorm van polyurethaanschuim
Nieuw-Zeelandse wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om biologisch afbreekbare plastic messen, lepels en vorken om te zetten in schuim dat kan worden gebruikt als muurisolatie of in drijfmiddelen.
Als experiment plaatsten wetenschappers kantinesapparaten in een speciale kamer gevuld met kooldioxide. Door het drukniveau te veranderen, observeerden de onderzoekers hoe koolstofdioxide zich in het plastic uitbreidde, schuim creëerde, en later ontvingen wetenschappers schuim.
Elke keer dat plastic wordt gerecycled, wordt hetverliest zijn kracht een beetje. Maar voor schuim is dit niet belangrijk: in veel toepassingen wordt er geen sterkte van vereist. Dit materiaal wordt gebruikt als muurisolatie of in drijfinrichtingen.
als vanilline
Schotse wetenschappers hebben een unieke manier ontwikkeld om plastic afval te recyclen. Met behulp van genetisch gemodificeerde bacteriën werd er vanilline-aroma van gemaakt.
Twee onderzoekers van de Universiteit van Edinburgh inSchotland heeft genetisch gemanipuleerde bacteriën om tereftaalzuur om te zetten in vanilline. Feit is dat beide stoffen een vergelijkbare chemische samenstelling hebben. Als gevolg hiervan hoeven bacteriën slechts kleine veranderingen aan te brengen in het aantal waterstof- en zuurstofatomen dat bij hetzelfde koolstofskelet hoort.
In de vorm van brandstoffen en smeermiddelen
Wetenschappers uit de Verenigde Staten hebben een manier bedacht om plastic om te zetten in bruikbare materialen. Ze kunnen onmiddellijk worden gebruikt als vliegtuig- of dieselbrandstof en smeermiddelen.
Onderzoekers van het Centrum voor Innovatie in het veldPlastic heeft aan de University of Delaware (CPI) in de Verenigde Staten een directe methode ontwikkeld om plastic verpakkingen voor eenmalig gebruik (zakken, yoghurtverpakkingen, plastic flessen, flessendoppen en andere) om te zetten voor gebruik als vliegtuig- of dieselbrandstof en smeermiddelen.
Onderzoekers gebruikten een nieuwe katalysator eneen uniek proces voor de snelle vernietiging van moeilijk te verwerken kunststoffen - polyolefinen. Ze zijn goed voor 60-70% van alle kunststoffen die tegenwoordig worden geproduceerd.
Problemen met het recyclen van plastic
De grootste uitdaging in het recyclen van plasticafval ligt in de hoge kosten van het verzamelen en verwerken van materialen - kunststoffen worden zelden in “pure” vorm aangeboden en zijn meestal een combinatie van verschillende soorten polymeren.
Samen met vervuiling van het binnenkomende materiaaldit maakt het sorteer- en reinigingsproces arbeidsintensief en kostbaar. Bovendien wordt het systeem van georganiseerde afvalinzameling en recycling slechts in een beperkt aantal landen geïmplementeerd.
Het meeste plastic afval wordt dus niet gerecycled en in het milieu gegooid of, bij een meer georganiseerde aanpak, verbrand.
Lees verder
De eerste plaag: hoe is de "zwarte dood" ontstaan en wie begon de epidemie
Wetenschappers hebben vastgesteld waarom Mercurius zo'n grote kern heeft
De gesprekken van de overleden Sojoez-11-bemanning zijn vrijgegeven: waar ze over spraken voor hun dood