Jak rozkłada się plastik
Średni czas rozkładu wyrobów z tworzyw sztucznych powstałych przy użyciu różnych technologii wynosi
Główne obawy związane są z faktem, że tworzywa sztuczne,W ziemi rozpadają się na małe cząstki i mogą uwalniać do środowiska chemikalia dodawane do nich podczas produkcji. Może to być chlor, różne chemikalia, na przykład toksyczne lub rakotwórcze środki przeciwpłomieniowe. Te chemikalia mogą przenikać do wód gruntowych lub innych pobliskich źródeł, co może wyrządzić poważne szkody osobom pijącym wodę.
Ponadto tak zwany biodegradowalny plastik, rozkładając się, może uwalniać metan, który jest bardzo silnym gazem cieplarnianym, który w znacznym stopniu przyczynia się do globalnego ocieplenia.
Kiedy trafia na wysypiska, plastik nie reprezentujepotencjalnie nie ma zagrożenia, ponieważ składowisko jest specjalną konstrukcją inżynierską, stworzoną w celu ochrony środowiska i zdrowia ludzi oraz zapobiegania zanieczyszczeniom, w tym glebie i wód gruntowych.
Większość szkód wyrządza sam plastik, który osoba wyrzuca w niezamierzone miejsca lub trafia na spontaniczne wysypiska śmieci.
Firmy opracowują obecnie nowe sposoby przyspieszenia procesu rozkładu tworzyw sztucznych i opracowują nowe rodzaje tworzyw biodegradowalnych, które rozkładają się w ciągu trzech do sześciu miesięcy.
Takie materiały nie są wytwarzane z produktów naftowych,jak zwykle, ale ze skrobi, tłuszczów, kukurydzy lub innej biomasy. Jednak aby zwiększyć produkcję tych materiałów, konieczne będzie poszerzenie uprawianej ziemi poprzez zmniejszenie lasów i innych stref naturalnych.
Rodzaje przetwórstwa tworzyw sztucznych
- Fizyczny
Recykling mechaniczny
Wśród metod fizycznych najczęstszejest recykling mechaniczny. Metoda polega na mieleniu, kruszeniu i mieleniu tworzyw sztucznych w celu uzyskania recyklatu – materiału polimerowego wykorzystywanego później do produkcji innych wyrobów z tworzyw sztucznych.
W pierwszym etapie odpady sortowane są według rodzajutworzywa sztucznego, stan materiału i stopień zanieczyszczenia. Następnie materiał przechodzi etap wstępnego kruszenia. Następnie tworzywo jest ponownie sortowane, myte i suszone, a następnie przetwarzane w instalacjach termicznych w celu uzyskania stopu o jednolitej konsystencji – recyklatu.
Następnie już stopiony materiałsą wysyłane do wytłaczarki w celu uformowania granulek pośrednich lub bezpośrednio produktów wtórnych. Do realizacji procesu wykorzystywane są kruszarki i instalacje do granulacji.
- Recykling chemiczny
W wyniku tej metody powstają tworzywa sztucznepowstają nowe materiały. Recykling chemiczny polega na przetwarzaniu cząsteczek polimerów, w wyniku czego powstają nowe struktury, które następnie wykorzystywane są jako surowce do produkcji nowych produktów.
Wiele dużych międzynarodowych firm, takich jakW rozwój tego obszaru aktywnie inwestują Adidas, Unilever, P&G, Danone i Interface. Polega na procesie depolimeryzacji, czyli chemicznego niszczenia spoiwa polimerowego.
W wyniku procesu gotowymateriały nadające się do recyklingu, takie jak nowe tworzywa sztuczne (polimery), monomery do produkcji nowych tworzyw sztucznych, benzyna ciężka do produkcji nowych tworzyw sztucznych i chemikaliów, podstawowe chemikalia, takie jak metanol, paliwa transportowe dla lotnictwa i samochodów, woski do świec i kredek oraz syntetyczna ropa naftowa ...
Zaletą metody chemicznej jestmożliwość recyklingu tworzyw sztucznych w przypadku ich segregacji do recyklingu mechanicznego jest albo nieefektywna ekonomicznie, albo technicznie niemożliwa. Najczęściej metodę tę stosuje się do recyklingu zanieczyszczonego materiału.
Hydroliza i glikoliza
Podczas hydrolizy plastik wchodzi w interakcję z wodą w środowisku kwaśnym, zasadowym lub obojętnym. W efekcie materiał ulega depolimeryzacji i rozkładowi na monomery.
Solwoliza
Najczęściej stosowana jest solwolizapoprzez recykling chemiczny i jest realizowany przy użyciu szerokiego zakresu rozpuszczalników, temperatur, ciśnień i katalizatorów, takich jak woda w stanie nadkrytycznym i alkohole.
Sole alkaliczne działają jak katalizator.metale. W porównaniu z pirolizą proces solwolizy wymaga niższych temperatur. Proces generuje odzyskane włókno i substancję chemiczną, którą można następnie wykorzystać komercyjnie.
Metanoliza
Metoda opiera się na rozszczepianiu plastiku, gdystosowanie metanolu w zbiornikach o wysokich temperaturach. Proces wykorzystuje katalizatory takie jak octan magnezu, octan kobaltu i dwutlenek ołowiu.
Termokataliza
W Rosji opracowano proces recyklingutworzyw sztucznych na komponenty paliw ciekłych przy użyciu jednorazowego katalizatora na bazie osadów z niektórych gałęzi przemysłu metalurgicznego. Początkowo odpady tworzyw sztucznych są rozdrabniane, a następnie po dodaniu katalizatora trafiają do reaktora, gdzie mieszanina jest podgrzewana do temperatury ponad 400°C.
Powstała mieszaninawęglowodory podawane są do spalania jako gotowy olej opałowy, który może również działać jako plastyfikator niektórych elementów nawierzchni drogowej. Następnie produkt może być przetwarzany na benzynę, olej napędowy i olej opałowy.
Zaleta tej metody jest niewielkaenergochłonność, a wśród wad wyróżnia się złożoność sterowania procesem i urządzeniami technologicznymi ze względu na konieczność prowadzenia procesu pod wysokim ciśnieniem.
- Termiczny
Mechanizmy termicznej destrukcji polimerów są klasyfikowane według zawartości tlenu na kilka typów: piroliza, metanoliza, zgazowanie, spalanie.
Piroliza
Piroliza jest jedną z najskuteczniejszych, alejednocześnie drogie metody obróbki tworzyw sztucznych. Przy zastosowaniu metody pirolizy odpady przetwarzane są w wysokich temperaturach w specjalnie wyposażonych komorach bez dostępu tlenu. W wyniku procesu chemicznego powstaje gaz, energia cieplna i olej opałowy.
Podczas rozszczepiania odpadów z tworzyw sztucznych metodą pirolizy uzyskuje się frakcję benzyny, która może osiągnąć nawet 80% masy surowca.
Proces obejmuje rozkład termicznyodpady tworzyw sztucznych w różnych temperaturach (300–900°C) przy braku tlenu, co powoduje rozkład termiczny i uwolnienie cząstek wodoru zawartych w tworzywie. Powstaje szereg węglowodorów, które można wykorzystać jako bazę paliwową.
Piroliza niszczy 99% szkodliwego kompleksusubstancje wchodzące w skład plastiku, co czyni go jedną z najbardziej przyjaznych dla środowiska opcji recyklingu odpadów, ale wymaga dużej ilości energii.
Gazyfikacja
Podczas zgazowania z niesortowanego brudumateriały tworzą syntetyczny gaz, który można następnie wykorzystać zarówno do budowy nowych polimerów, jak i do wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej, metanolu, energii elektrycznej, białek paszowych i różnej biomasy.
Odpady są oczyszczane strumieniem plazmy wtemperatura 1200 ° C, dzięki której substancje toksyczne są niszczone i nie tworzy się smoła. Następnie śmieci zamieniają się w popiół, który często jest prasowany w brykiety i układany w fundamentach budynków. Metoda zgazowania zyskała szczególną popularność w Japonii.
Główną zaletą metody jest możliwość przetwarzania tworzyw sztucznych bez sortowania. Wśród wad jest wysokie prawdopodobieństwo emisji szkodliwych gazów do atmosfery.
Metody eksperymentalne
- Depolimeryzacja
Depolimeryzacja termiczna jest jednym zeksperymentalne metody fizyczne i chemiczne. Opiera się na procesie pirolizy z użyciem wody. W wyniku depolimeryzacji termicznej uzyskuje się zarówno mieszaninę węglowodorów odpowiednią do tworzenia paliw syntetycznych, jak i nowe tworzywa sztuczne.
W procesie depolimeryzacji monoplastiki takie jakButelki PET są ponownie dzielone na monomery, które można przetworzyć na nowe materiały PET. Depolimeryzacja termiczna umożliwia przetwarzanie mieszanych tworzyw sztucznych, ale tworzy potencjalnie niebezpieczne produkty uboczne.
- Promieniowanie
Metoda promieniowania opiera się na wykorzystaniupromieniowanie o wysokiej energii w celu zniszczenia matrycy polimerowej, podczas gdy fizyczne właściwości wypełniacza pozostają niezmienione. Zakłada się, że w przyszłości ta wciąż eksperymentalna metoda będzie stanowić główną metodę recyklingu wzmocnionego tworzywa sztucznego.
Wśród wad procesu znajduje się zwiększone obciążenie promieniowaniem ludzi i środowiska. Ponadto recyklingowi poddawane są tylko cienkowarstwowe tworzywa sztuczne.
- Rozkład przez drobnoustroje z żołądka krów
Naukowcy z Austrii odkryli, że bakterie z krowiego żwacza, jednej z czterech części jej żołądka, mogą rozkładać plastik.
Naukowcy zasugerowali, że takie bakterie mogą być korzystne, ponieważ krowy mają w swojej diecie naturalne poliestry roślinne: mają strukturę podobną do plastiku.
Autorzy pracy rozważyli trzy rodzaje polimerów:PET, PBAT i furanian polietylenu. Wyniki wykazały, że wszystkie trzy tworzywa sztuczne mogą zostać rozłożone przez mikroorganizmy z żołądków krów, przy czym proszki tworzyw sztucznych rozkładają się szybciej niż folia z tworzywa sztucznego.
- Rozkład larw
Problem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi może być:rozwiązany przy pomocy chrząszczy rozpowszechnionych w Korei. Larwy chrząszczy z rzędu Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) potrafią rozkładać polistyren. Flora jelitowa owada może utleniać się i zmieniać właściwości powierzchni folii polistyrenowej.
- Ponowne użycie
W postaci pianki poliuretanowej
Naukowcy z Nowej Zelandii opracowali metodę przekształcania biodegradowalnych plastikowych noży, łyżek i widelców w piankę, którą można wykorzystać jako izolację ścian lub w urządzeniach flotacyjnych.
W ramach eksperymentu naukowcy umieścili stołówkiurządzenia w specjalnej komorze wypełnionej dwutlenkiem węgla. Zmieniając poziom ciśnienia, naukowcy zaobserwowali, jak dwutlenek węgla rozszerzał się wewnątrz plastiku, tworząc pianę, a później naukowcy otrzymali piankę.
Za każdym razem, gdy plastik jest poddawany recyklingowitrochę traci swoją siłę. Ale w przypadku pianki nie jest to ważne: w wielu zastosowaniach nie jest od niej wymagana wytrzymałość. Materiał ten stosowany jest jako izolacja ścian lub w urządzeniach flotacyjnych.
jak wanilina
Szkoccy naukowcy opracowali unikalny sposób recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych. Za pomocą genetycznie zmodyfikowanych bakterii zamieniono go w aromat wanilinowy.
Dwóch badaczy z Uniwersytetu w Edynburgu wSzkocja ma genetycznie zmodyfikowane bakterie, które przekształcają kwas tereftalowy w wanilinę. Faktem jest, że obie substancje mają podobny skład chemiczny. W rezultacie bakterie muszą jedynie dokonać niewielkich zmian w liczbie atomów wodoru i tlenu związanych z tym samym szkieletem węglowym.
W postaci paliw i smarów
Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych wymyślili sposób na przekształcenie plastiku w użyteczne materiały. Mogą być używane natychmiast jako paliwo do silników odrzutowych lub diesla oraz smary.
Badacze z Centrum Innowacji w tej dziedzinieTworzywa sztuczne na Uniwersytecie Delaware (CPI) w Stanach Zjednoczonych opracowały bezpośrednią metodę przetwarzania jednorazowych opakowań plastikowych (torby, opakowania po jogurcie, plastikowe butelki, zakrętki do butelek i inne) do wykorzystania jako paliwo do silników odrzutowych lub olej napędowy oraz smary.
Badacze zastosowali nowy katalizator iunikalny proces szybkiego niszczenia trudno przetwarzalnych tworzyw sztucznych – poliolefin. Stanowią one 60–70% wszystkich produkowanych obecnie tworzyw sztucznych.
Problemy z recyklingiem tworzyw sztucznych
Największe wyzwanie w recyklingu tworzyw sztucznychodpady wynikają z wysokich kosztów zbierania i przetwarzania materiałów – tworzywa sztuczne rzadko prezentowane są w „czystej” postaci, a najczęściej stanowią kombinację różnych rodzajów polimerów.
Wraz z zanieczyszczeniem przychodzącego materiałusprawia to, że proces sortowania i czyszczenia jest pracochłonny i kosztowny. Ponadto system zorganizowanej zbiórki i recyklingu odpadów jest wdrażany jedynie w ograniczonej liczbie krajów.
Dlatego większość odpadów z tworzyw sztucznych nie jest poddawana recyklingowi i jest wyrzucana do środowiska lub, w bardziej zorganizowany sposób, spalana.
Czytaj więcej
Pierwsza plaga: skąd wzięła się „czarna śmierć” i kto zapoczątkował epidemię
Naukowcy ustalili, dlaczego Merkury ma tak duże jądro
Rozmowy zmarłej załogi Sojuz-11 zostały odtajnione: o czym rozmawiali przed śmiercią