Ako sa plast rozkladá
priemerný čas rozkladu plastových výrobkov vytvorených rôznymi technológiami,
Hlavné obavy súvisia so skutočnosťou, že plasty,Akonáhle sú v zemi, rozpadnú sa na malé častice a môžu uvoľňovať do životného prostredia chemikálie, ktoré sa do nich pridávajú počas výroby. Môže to byť chlór, rôzne chemikálie, napríklad toxické alebo karcinogénne prostriedky proti plameňu. Tieto chemikálie môžu prenikať do podzemných vôd alebo do iných zdrojov v blízkosti, čo môže spôsobiť vážne škody tým, ktorí vodu pijú.
Takzvaný biologicky odbúrateľný plast navyše môže pri rozklade uvoľňovať metán, čo je veľmi silný skleníkový plyn, ktorý významne prispieva ku globálnemu otepľovaniu.
Pri dopade na skládky plast nereprezentujepotenciálne žiadna hrozba, pretože skládka je špeciálnou inžinierskou stavbou, ktorá sa vytvára na ochranu životného prostredia a ľudského zdravia a zabraňuje znečisťovaniu vrátane pôdy a podzemných vôd.
Väčšinu ujmy spôsobuje samotný plast, ktorý osoba sama vyhodí na miesta, ktoré na to nie sú určené, alebo ktorá končí na spontánnych skládkach.
Spoločnosti tiež vyvíjajú nové spôsoby, ako urýchliť proces rozkladu plastov a prísť sNové typy biologicky rozložiteľných plastov, ktoré sa rozložia za tri až šesť mesiacov.
Takéto materiály nie sú vyrobené z ropných produktov,ako obvykle, ale zo škrobu, tukov, kukurice alebo inej biomasy. Ale na zvýšenie produkcie týchto materiálov bude potrebné rozšíriť obrábanú pôdu zmenšením lesov a iných prírodných zón.
Druhy spracovania plastov
- Fyzické
Mechanická recyklácia
Medzi fyzikálnymi metódami je najbežnejšia mechanická recyklácia.pri drvení, drvení a mletí plastových materiálov za účelom získania recyklovaného polymérneho materiálu, ktorý sa následne používa na výrobu ďalších plastových výrobkov.
V prvej fáze sa odpad triedi podľa typu plastu, stavu materiálu a stupňa kontaminácie.Potom materiál prechádza fázou preddrvenia. Následne sa plast znovu triedi a umyjea sušené a potom spracované v tepelných zariadeniach, aby sa získala tavenina homogénnej konzistencie – recyklát.
Následne už roztavený materiálsa posielajú do extrudéra za vzniku medziproduktových granúl alebo priamo druhotných produktov. Na implementáciu procesu sa používajú drviče a granulačné zariadenia.
- Chemická recyklácia
Chemická recyklácia sa používa na spracovanie molekúl polyméru, čo má za následok tvorbu nových štruktúr, ktoré sa následne používajú ako suroviny na výrobu nových produktov.
Mnoho veľkých medzinárodných spoločností, ako sú Adidas, Unilever, P&G, Danone a Interface, aktívne investujeJe založený na procese depolymerizácie alebo chemickej deštrukcie polymérneho spojiva.
Ako výsledok procesu, ready-maderecyklovateľné materiály, ako sú nové plasty (polyméry), monoméry na výrobu nových plastov, ťažký benzín na výrobu nových plastov a chemikálií, základné chemikálie, ako je metanol, dopravné palivá pre letectvo a automobily, vosky na sviečky a pastelky a syntetická ropa ...
Výhodou chemickej metódy je schopnosť recyklovať plasty, keď ich separácia na mechanickú recykláciu je buď ekonomicky neefektívna alebo technicky nemožná.Najčastejšie sa metóda používa na recykláciu kontaminovaného materiálu.
Hydrolýza a glykolýza
Počas hydrolýzy plast interaguje s vodou v kyslom, zásaditom alebo neutrálnom prostredí. Vďaka tomu sa materiál depolymerizuje a rozkladá sa na monoméry.
Solvolýza
Solvolýza je najbežnejšie používanou metódou chemickej recyklácie a realizuje sa pomocou širokej škály rozpúšťadiel, teplôt, tlakov a katalyzátorov, ako je superkritická voda a alkoholy.
Alkalické soli pôsobia ako katalyzátor.kovy. V porovnaní s pyrolýzou vyžaduje solvolýzny proces nižšie teploty. Tento proces generuje regenerované vlákno a chemikáliu, ktorá sa potom môže komerčne použiť.
Metanolýza
Metóda je založená na štiepení plastu, keďpoužitím metanolu v nádržiach s vysokými teplotami. Pri tomto postupe sa používajú katalyzátory, ako je octan horečnatý, octan kobaltnatý a oxid olovnatý.
Termokatalýza
V Rusku bol vyvinutý proces recyklácieplastu do komponentov kvapalného paliva pomocou jednorazového katalyzátora na báze kalu z niektorých hutníckych odvetví. Plastový odpad sa najskôr rozdrví a potom sa s pridaním katalyzátora dostane do reaktora, kde sa zmes zahreje na viac ako 400 °C.
Výsledná zmesuhľovodíky sa privádzajú na spaľovanie ako hotový vykurovací olej, ktorý môže fungovať aj ako plastifikátor niektorých zložiek povrchu vozovky. Následne sa produkt môže spracovať na výrobu benzínu, nafty a vykurovacieho oleja.
Výhoda metódy je nízkaspotreba energie a medzi nevýhodami vyniká zložitosť riadenia procesu a technologického zariadenia z dôvodu potreby vedenia procesu pri vysokom tlaku.
- Tepelné
Mechanizmy tepelnej deštrukcie polymérov sú klasifikované podľa obsahu kyslíka do niekoľkých typov: pyrolýza, metanolýza, splyňovanie, spaľovanie.
Pyrolýza
Pyrolýza je jednou z najúčinnejších, alezároveň drahé spôsoby spracovania plastov. Pri použití metódy pyrolýzy sa odpad spracováva pri vysokých teplotách v špeciálne vybavených komorách bez prístupu kyslíka. V dôsledku chemického procesu vzniká plyn, tepelná energia a vykurovací olej.
Pri štiepení plastového odpadu pyrolýzou sa získa benzínová frakcia, ktorá môže dosiahnuť až 80% hmotnosti suroviny.
Proces zahŕňa tepelný rozkladplastový odpad pri rôznych teplotách (300–900 °C) v neprítomnosti kyslíka, čo vedie k tepelnému rozkladu a uvoľňovaniu častíc vodíka obsiahnutých v plaste. Vzniká množstvo uhľovodíkov, ktoré možno použiť ako palivové základy.
Pyrolýza zničí 99% škodlivej zlúčeninylátky, z ktorých sa skladá plast, čo z neho robí jednu z najekologickejších možností recyklácie, ale vyžaduje veľa energie.
Splyňovanie
Pri splyňovaní z netriedených nečistôtmateriály tvoria syntetický plyn, ktorý je následne možné využiť ako na konštrukciu nových polymérov, tak aj na výrobu tepelnej a elektrickej energie, metanolu, elektriny, kŕmnych bielkovín a rôznej biomasy.
Odpad sa spracuje prúdom plazmy priteplota 1 200 ° C, kvôli ktorej sa ničia toxické látky a netvorí sa decht. Odpadky sa následne premenia na popol, ktorý sa často lisuje na brikety a kladie do základov budov. Metóda splyňovania si získala zvláštnu obľubu v Japonsku.
Hlavnou výhodou metódy je schopnosť spracovávať plasty bez triedenia. Medzi nevýhody patrí vysoká pravdepodobnosť emisie škodlivých plynov do atmosféry.
Experimentálne metódy
- Depolymerizácia
Tepelná depolymerizácia je jednou zexperimentálne fyzikálne a chemické metódy. Je postavený na pyrolýznom procese s použitím vody. Výsledkom tepelnej depolymerizácie je získanie zmesi uhľovodíkov vhodných na výrobu syntetických palív a nových plastových materiálov.
V procese depolymerizácie majú monoplasty radyPET fľaše sa štiepia späť na monoméry, ktoré sa dajú recyklovať do nových PET materiálov. Tepelná depolymerizácia umožňuje spracovanie zmiešaných plastov, vytvára však potenciálne nebezpečné vedľajšie produkty.
- Žiarenie
Radiačná metóda je založená na použitívysokoenergetické žiarenie na zničenie polymérnej matrice, zatiaľ čo fyzikálne vlastnosti plniva zostávajú nezmenené. Predpokladá sa, že v budúcnosti bude táto stále experimentálna metóda predstavovať hlavnú metódu recyklácie vystuženého plastu.
Medzi nevýhody postupu patrí zvýšené radiačné zaťaženie ľudí a životného prostredia. Ďalej sa recyklujú iba tenkovrstvové plasty.
- Rozklad mikróbmi zo žalúdka kráv
Vedci v Rakúsku zistili, že baktérie z kravského bachora, jednej zo štyroch častí jej žalúdka, môžu rozkladať plasty.
Vedci tvrdia, že takéto baktérie môžu byť prospešné, pretože kravy majú vo svojej strave prírodné rastlinné polyestery: majú podobnú štruktúru ako plast.
Autori práce zvážili tri typy polymérov:PET, PBAT a polyetylénfuranoát. Výsledky ukázali, že všetky tri plasty dokážu rozložiť mikroorganizmy zo žalúdkov kráv, pričom plastové prášky sa rozkladajú rýchlejšie ako plastová fólia.
- Rozklad lariev
Problém kontaminácie plastmi môže byťvyriešený pomocou chrobákov rozšírených v Kórei. Larvy chrobákov z radu Coleoptera (Plesiophthophthalmus davidis) môžu polystyrén rozkladať. Črevná flóra hmyzu môže oxidovať a meniť povrchové vlastnosti polystyrénového filmu.
- Opätovné použitie
Vo forme polyuretánovej peny
Vedci z Nového Zélandu vyvinuli metódu na premenu biologicky odbúrateľných plastových nožov, lyžičiek a vidličiek na penu, ktorú je možné použiť ako izoláciu stien alebo flotačné zariadenie.
Ako experiment vedci umiestnili jedálnezariadenia v špeciálnej komore naplnenej oxidom uhličitým. Vedci zmenou úrovne tlaku pozorovali, ako sa oxid uhličitý rozširuje vo vnútri plastu, čím vytvára penu, a neskôr vedci dostali penu.
Zakaždým, keď je plast recyklovanýtrochu stráca na sile. Ale pre penu to nie je dôležité: pri mnohých aplikáciách sa od nej nevyžaduje pevnosť. Tento materiál sa používa ako izolácia stien alebo vo flotačných zariadeniach.
Ako vanilín
Škótski vedci vyvinuli jedinečný spôsob recyklácie plastového odpadu. Pomocou geneticky modifikovaných baktérií sa z neho stala vanilínová aróma.
Dvaja vedci z University of Edinburgh vŠkótsko geneticky upravilo baktérie na premenu kyseliny tereftalovej na vanilín. Faktom je, že obe látky majú podobné chemické zloženie. Výsledkom je, že baktérie musia urobiť len malé zmeny v počte atómov vodíka a kyslíka spojených s rovnakým uhlíkovým skeletom.
Vo forme palív a mazív
Vedci z USA prišli na spôsob premeny plastov na užitočné materiály. Môžu sa okamžite použiť ako prúdové alebo naftové palivo a mazivá.
Vedci z Centra pre inovácie v tejto oblastiSpoločnosť Plastic na University of Delaware (CPI) v Spojených štátoch vyvinula priamu metódu na konverziu plastových obalov na jedno použitie (tašky, obaly z jogurtov, plastové fľaše, uzávery fliaš a ďalšie) na použitie ako prúdové alebo naftové palivo a mazivá.
Vedci použili nový katalyzátor ajedinečný proces rýchlej deštrukcie ťažko spracovateľných plastov - polyolefínov. Tvoria 60–70% všetkých plastov, ktoré sa dnes vyrábajú.
Problémy s recykláciou plastov
Najväčšia výzva v recyklácii plastovodpad spočíva vo vysokých nákladoch na zber a spracovanie materiálov – plasty sú zriedkavo prezentované v „čistej“ forme a najčastejšie sú kombináciou rôznych typov polymérov.
Spolu s kontamináciou prichádzajúceho materiáluto robí proces triedenia a čistenia pracovne náročným a nákladným. Okrem toho systém organizovaného zberu a recyklácie odpadu je zavedený len v obmedzenom počte krajín.
Väčšina plastového odpadu sa teda nerecykluje a vyhadzujú sa do životného prostredia, alebo sa v rámci organizovanejšieho prístupu spaľujú.
Čítaj viac
Prvý mor: ako vznikla „čierna smrť“ a kto začal epidémiu
Vedci zistili, prečo má Merkúr také veľké jadro
Rozhovory zosnulej posádky Sojuz-11 boli odtajnené: o čom hovorili pred smrťou