พลาสติกสลายตัวอย่างไร
เวลาการสลายตัวเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์พลาสติกที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันคือ
ความกังวลหลักเกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าพลาสติกเมื่ออยู่ในพื้นดิน พวกมันจะแตกตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็ก และสามารถปล่อยสารเคมีในสิ่งแวดล้อมที่เติมในระหว่างการผลิตออกสู่สิ่งแวดล้อม อาจเป็นคลอรีน สารเคมีต่างๆ เช่น สารต้านเปลวไฟที่เป็นพิษหรือเป็นสารก่อมะเร็ง สารเคมีเหล่านี้สามารถซึมลงสู่น้ำบาดาลหรือแหล่งอื่นๆ ใกล้เคียง ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อผู้ที่ดื่มน้ำ
นอกจากนี้ พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งเรียกว่าย่อยสลายได้ สามารถปล่อยก๊าซมีเทน ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังมาก ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อภาวะโลกร้อน
เมื่อโดนหลุมฝังกลบขยะพลาสติกไม่ได้เป็นตัวแทนอาจไม่เป็นอันตราย เนื่องจากหลุมฝังกลบเป็นโครงสร้างทางวิศวกรรมพิเศษที่สร้างขึ้นเพื่อปกป้องสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ และป้องกันมลพิษ รวมทั้งดินและน้ำใต้ดิน
อันตรายส่วนใหญ่เกิดจากพลาสติกที่ตัวเขาเองทิ้งในสถานที่ที่ไม่ได้มีไว้สำหรับสิ่งนี้หรือที่ลงเอยด้วยการฝังกลบที่เกิดขึ้นเอง
ขณะนี้บริษัทต่างๆ กำลังพัฒนาวิธีการใหม่ๆ เพื่อเร่งกระบวนการสลายตัวของพลาสติก และคิดค้นพลาสติกชนิดใหม่ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งจะสลายตัวภายในสามถึงหกเดือน
วัสดุดังกล่าวไม่ได้ทำมาจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมตามปกติ แต่จากแป้ง ไขมัน ข้าวโพด หรือชีวมวลอื่นๆ แต่หากต้องการเพิ่มการผลิตวัสดุเหล่านี้ จำเป็นต้องขยายพื้นที่เพาะปลูกโดยลดป่าไม้และเขตธรรมชาติอื่นๆ
ประเภทของการแปรรูปพลาสติก
- ทางกายภาพ
การรีไซเคิลเครื่องจักร
ในบรรดาวิธีการทางกายภาพที่พบมากที่สุดคือการรีไซเคิลเชิงกล วิธีการประกอบด้วยการบด บด และบดวัสดุพลาสติกเพื่อนำไปรีไซเคิล ซึ่งเป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกอื่นๆ ในภายหลัง
ในระยะแรกจะคัดแยกขยะตามประเภทพลาสติก สภาพของวัสดุ และระดับการปนเปื้อน จากนั้นวัสดุจะผ่านขั้นตอนการบดล่วงหน้า ต่อจากนั้น พลาสติกจะถูกคัดแยก ล้าง และทำให้แห้ง จากนั้นนำไปแปรรูปในการติดตั้งแบบใช้ความร้อนเพื่อให้ได้การหลอมละลายที่มีความสม่ำเสมอสม่ำเสมอ นั่นคือการรีไซเคิล
ต่อมาวัสดุที่หลอมละลายแล้วจะถูกส่งไปยังเครื่องอัดรีดเพื่อสร้างเม็ดกลางหรือผลิตภัณฑ์รองโดยตรง สำหรับการดำเนินการตามกระบวนการจะใช้เครื่องบดและโรงงานผลิตเม็ด
- การรีไซเคิลสารเคมี
จากผลของวิธีนี้ทำให้พลาสติกมีการสร้างวัสดุใหม่ขึ้น การรีไซเคิลทางเคมีใช้ในการแปรรูปโมเลกุลโพลีเมอร์ ส่งผลให้เกิดโครงสร้างใหม่ ซึ่งต่อมาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ใหม่
บริษัทข้ามชาติขนาดใหญ่หลายแห่ง เช่นAdidas, Unilever, P&G, Danone และ Interface กำลังลงทุนอย่างแข็งขันในการพัฒนาพื้นที่นี้ ขึ้นอยู่กับกระบวนการดีพอลิเมอไรเซชันหรือการทำลายทางเคมีของสารยึดเกาะโพลีเมอร์
อันเป็นผลมาจากกระบวนการสำเร็จรูปวัสดุรีไซเคิล เช่น พลาสติกใหม่ (โพลีเมอร์) โมโนเมอร์สำหรับทำพลาสติกใหม่ แนฟทาสำหรับทำพลาสติกและเคมีภัณฑ์ใหม่ สารเคมีพื้นฐาน เช่น เมทานอล เชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งสำหรับการบินและรถยนต์ ขี้ผึ้งสำหรับเทียนและดินสอสี และน้ำมันดิบสังเคราะห์ ...
ข้อดีของวิธีทางเคมีคือความสามารถในการรีไซเคิลพลาสติกเมื่อแยกเพื่อรีไซเคิลด้วยเครื่องจักรนั้นไม่ได้ผลในเชิงเศรษฐกิจหรือเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิค ส่วนใหญ่แล้ววิธีนี้จะใช้เพื่อรีไซเคิลวัสดุที่ปนเปื้อน
ไฮโดรไลซิสและไกลโคไลซิส
ในระหว่างการไฮโดรไลซิส พลาสติกจะทำปฏิกิริยากับน้ำในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เป็นด่าง หรือเป็นกลาง เป็นผลให้วัสดุถูกดีพอลิเมอร์และสลายตัวเป็นโมโนเมอร์
สารละลาย
Solvolysis เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดโดยการรีไซเคิลทางเคมี และเกิดขึ้นได้โดยใช้ตัวทำละลาย อุณหภูมิ ความดัน และตัวเร่งปฏิกิริยาที่หลากหลาย เช่น น้ำและแอลกอฮอล์ที่วิกฤตยิ่งยวด
เกลืออัลคาไลน์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ กระบวนการ solvolysis ต้องการอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับไพโรไลซิส กระบวนการสร้างเส้นใยที่นำกลับมาใช้ใหม่และสารเคมีที่สามารถนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ได้
เมทานอลไลซิส
วิธีการจะขึ้นอยู่กับการแยกตัวของพลาสติกเมื่อการใช้เมทานอลในถังที่มีอุณหภูมิสูง กระบวนการนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น แมกนีเซียมอะซิเตท โคบอลต์อะซิเตท และตะกั่วไดออกไซด์
เทอร์โมคะตาไลซิส
กระบวนการรีไซเคิลได้รับการพัฒนาในรัสเซียพลาสติกเป็นส่วนประกอบเชื้อเพลิงเหลวโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาครั้งเดียวโดยอาศัยตะกอนจากอุตสาหกรรมโลหะวิทยาบางชนิด ขั้นแรก ขยะพลาสติกจะถูกบดขยี้ จากนั้นด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา จะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์โดยให้ความร้อนส่วนผสมที่มากกว่า 400 °C
ส่วนผสมที่ได้ไฮโดรคาร์บอนถูกป้อนสำหรับการเผาไหม้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงสำเร็จรูป ซึ่งสามารถใช้เป็นพลาสติไซเซอร์สำหรับส่วนประกอบบางอย่างของพื้นผิวถนน ต่อมาสามารถนำผลิตภัณฑ์ไปแปรรูปเป็นน้ำมันเบนซิน ดีเซล และน้ำมันเตาได้
ข้อดีของวิธีนี้คือต่ำการใช้พลังงานและข้อเสียคือความซับซ้อนของการควบคุมกระบวนการและอุปกรณ์ทางเทคโนโลยีเนื่องจากจำเป็นต้องดำเนินการกระบวนการที่ความดันสูง
- ความร้อน
กลไกการทำลายด้วยความร้อนของพอลิเมอร์แบ่งตามปริมาณออกซิเจนเป็นหลายประเภท: ไพโรไลซิส เมทานอลไลซิส การแปรสภาพเป็นแก๊ส การเผาไหม้
ไพโรไลซิ
ไพโรไลซิสเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดแต่ในขณะเดียวกันวิธีการแปรรูปพลาสติกที่มีราคาแพง เมื่อใช้วิธีการไพโรไลซิส ของเสียจะถูกประมวลผลภายใต้อุณหภูมิสูงในห้องที่มีอุปกรณ์พิเศษโดยไม่มีการเข้าถึงออกซิเจน จากกระบวนการทางเคมี ทำให้เกิดก๊าซ พลังงานความร้อน และน้ำมันเชื้อเพลิง
เมื่อแยกขยะพลาสติกด้วยไพโรไลซิส จะได้ส่วนของน้ำมันเบนซิน ซึ่งสามารถเข้าถึงมวลของวัตถุดิบได้มากถึง 80%
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการสลายตัวด้วยความร้อนขยะพลาสติกที่อุณหภูมิต่างๆ (300–900° C) โดยปราศจากออกซิเจน ส่งผลให้เกิดการสลายตัวด้วยความร้อนและปล่อยอนุภาคไฮโดรเจนที่บรรจุอยู่ในพลาสติก มีไฮโดรคาร์บอนจำนวนหนึ่งเกิดขึ้นซึ่งสามารถใช้เป็นฐานเชื้อเพลิงได้
ไพโรไลซิสทำลาย 99% ของคอมเพล็กซ์ที่เป็นอันตรายสารที่ประกอบเป็นพลาสติก ซึ่งทำให้เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุดสำหรับการรีไซเคิลขยะ แต่ต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก
การทำให้เป็นแก๊ส
เมื่อแปรสภาพเป็นแก๊สจากสิ่งสกปรกที่ไม่คัดแยกวัสดุที่ก่อตัวเป็นก๊าซสังเคราะห์ ซึ่งสามารถนำมาใช้ทั้งในการสร้างโพลีเมอร์ใหม่และสำหรับการผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้า เมทานอล ไฟฟ้า โปรตีนอาหารสัตว์ และชีวมวลต่างๆ
ของเสียจะถูกบำบัดด้วยกระแสพลาสม่าที่อุณหภูมิ 1200 ° C เนื่องจากสารพิษถูกทำลายและไม่เกิดทาร์ ต่อจากนั้นขยะจะกลายเป็นเถ้าซึ่งมักถูกอัดเป็นก้อนและวางไว้ในฐานรากของอาคาร วิธีการแปรสภาพเป็นแก๊สได้รับความนิยมเป็นพิเศษในญี่ปุ่น
ข้อได้เปรียบหลักของวิธีนี้คือความสามารถในการแปรรูปพลาสติกโดยไม่ต้องคัดแยก ข้อเสียคือมีความเป็นไปได้สูงที่จะปล่อยก๊าซอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ
วิธีการทดลอง
- ดีพอลิเมอไรเซชัน
Thermal depolymerization เป็นหนึ่งในวิธีการทดลองทางกายภาพและเคมี มันถูกสร้างขึ้นจากกระบวนการไพโรไลซิสโดยใช้น้ำ เป็นผลมาจากความร้อน depolymerization ทั้งส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่เหมาะสมสำหรับการสร้างเชื้อเพลิงสังเคราะห์และวัสดุพลาสติกใหม่
ในกระบวนการดีพอลิเมอไรเซชัน โมโนพลาสติกเช่นขวด PET ถูกแยกกลับเป็นโมโนเมอร์ที่สามารถรีไซเคิลเป็นวัสดุ PET ใหม่ การทำดีพอลิเมอไรเซชันด้วยความร้อนช่วยให้สามารถแปรรูปพลาสติกผสมได้ แต่สร้างผลพลอยได้ที่อาจเป็นอันตราย
- รังสี
วิธีการฉายรังสีขึ้นอยู่กับการใช้รังสีพลังงานสูงทำลายพอลิเมอร์เมทริกซ์ในขณะที่ลักษณะทางกายภาพของสารตัวเติมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สันนิษฐานว่าในอนาคต วิธีทดลองนี้ยังคงเป็นวิธีการหลักในการรีไซเคิลพลาสติกเสริมแรง
ในบรรดาข้อเสียของกระบวนการ มีปริมาณรังสีที่เพิ่มขึ้นในมนุษย์และสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ พลาสติกชั้นบางเท่านั้นที่ถูกรีไซเคิล
- การสลายตัวโดยจุลินทรีย์จากกระเพาะวัว
นักวิจัยในออสเตรียพบว่าแบคทีเรียจากกระเพาะวัวซึ่งเป็นหนึ่งในสี่ส่วนของท้องของเธอสามารถทำลายพลาสติกได้
นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าแบคทีเรียดังกล่าวอาจเป็นประโยชน์เพราะวัวมีโพลีเอสเตอร์จากพืชตามธรรมชาติในอาหาร พวกมันมีโครงสร้างคล้ายกับพลาสติก
ผู้เขียนผลงานพิจารณาโพลีเมอร์สามประเภท:PET, PBAT และ โพลีเอทิลีนฟูราโนเอต ผลการวิจัยพบว่าพลาสติกทั้งสามชนิดสามารถย่อยสลายได้ด้วยจุลินทรีย์จากท้องวัว โดยผงพลาสติกจะสลายตัวเร็วกว่าฟิล์มพลาสติก
- การสลายตัวของตัวอ่อน
ปัญหาการปนเปื้อนของพลาสติกสามารถแก้ไขด้วยความช่วยเหลือของด้วงที่แพร่หลายในเกาหลี ตัวอ่อนด้วงจากคำสั่ง Coleoptera ( Plesiophthophthalmus davidis ) สามารถย่อยสลายโพลีสไตรีนได้ ฟลอราในลำไส้ของแมลงสามารถออกซิไดซ์และเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของฟิล์มโพลีสไตรีนได้
- ใช้ซ้ำ
อยู่ในรูปของโพลียูรีเทนโฟม
นักวิทยาศาสตร์ชาวนิวซีแลนด์ได้พัฒนาวิธีการแปลงมีด ช้อน และส้อมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพให้เป็นโฟมที่สามารถใช้เป็นฉนวนผนังหรือในอุปกรณ์ลอยน้ำได้
จากการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ได้วางโรงอาหารอุปกรณ์ในห้องพิเศษที่เต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ โดยการเปลี่ยนระดับความดัน นักวิจัยได้สังเกตว่าคาร์บอนไดออกไซด์ขยายตัวภายในพลาสติก สร้างโฟม และต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้รับโฟม
ทุกครั้งที่นำพลาสติกกลับมาใช้ใหม่สูญเสียความแข็งแรงเล็กน้อย แต่สำหรับโฟม สิ่งนี้ไม่สำคัญ: ในการใช้งานหลายๆ อย่าง ไม่จำเป็นต้องใช้ความแข็งแรง วัสดุนี้ใช้เป็นฉนวนผนังหรือในอุปกรณ์ลอย
เป็นวานิลลิน
นักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตได้พัฒนาวิธีการรีไซเคิลขยะพลาสติกที่ไม่เหมือนใคร ด้วยความช่วยเหลือของแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรม มันถูกเปลี่ยนเป็นกลิ่นวานิลลิน
นักวิจัยสองคนจากมหาวิทยาลัยเอดินบะระในสกอตแลนด์มีแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อเปลี่ยนกรดเทเรฟทาลิกเป็นวานิลลิน ความจริงก็คือสารทั้งสองมีองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน เป็นผลให้แบคทีเรียจำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนที่เกี่ยวข้องกับโครงกระดูกคาร์บอนเดียวกัน
ในรูปของเชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น
นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกาได้คิดค้นวิธีการแปลงพลาสติกเป็นวัสดุที่มีประโยชน์ สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเจ็ทหรือดีเซลและน้ำมันหล่อลื่นได้ทันที
นักวิจัยจากศูนย์นวัตกรรมในสาขานี้พลาสติกที่มหาวิทยาลัยเดลาแวร์ (CPI) ในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาวิธีการโดยตรงในการเปลี่ยนบรรจุภัณฑ์พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียว (ถุงบรรจุโยเกิร์ตขวดพลาสติกฝาขวดและอื่น ๆ ) เพื่อใช้เป็นน้ำมันเครื่องบินหรือน้ำมันดีเซลและน้ำมันหล่อลื่น
นักวิจัยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่และกระบวนการเฉพาะสำหรับการทำลายอย่างรวดเร็วของพลาสติกที่ยากต่อกระบวนการ - โพลิโอเลฟิน พวกเขาคิดเป็น 60–70% ของพลาสติกทั้งหมดที่ผลิตในปัจจุบัน
ปัญหาการรีไซเคิลพลาสติก
ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการรีไซเคิลพลาสติกของเสียมีค่าใช้จ่ายสูงในการรวบรวมและแปรรูปวัสดุ - พลาสติกมักไม่ค่อยมีอยู่ในรูปแบบ "บริสุทธิ์" และส่วนใหญ่มักเป็นส่วนผสมของโพลีเมอร์ประเภทต่างๆ
พร้อมทั้งการปนเปื้อนของสารที่เข้ามาทำให้กระบวนการคัดแยกและทำความสะอาดต้องใช้แรงงานมากและมีค่าใช้จ่ายสูง นอกจากนี้ ระบบการรวบรวมและรีไซเคิลขยะแบบจัดระเบียบยังถูกนำมาใช้ในบางประเทศเท่านั้น
ดังนั้น ขยะพลาสติกส่วนใหญ่จึงไม่ได้รับการรีไซเคิลและถูกโยนลงสู่สิ่งแวดล้อม หรือถูกเผาทำลายด้วยแนวทางที่เป็นระบบมากขึ้น
อ่านเพิ่มเติม
โรคระบาดครั้งแรก: "ความตายสีดำ" เกิดขึ้นได้อย่างไรและใครเป็นผู้เริ่มแพร่ระบาด
นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุแล้วว่าทำไมดาวพุธจึงมีแกนกลางขนาดใหญ่เช่นนี้
การสนทนาของลูกเรือ Soyuz-11 ที่เสียชีวิตได้รับการจัดประเภทแล้ว: สิ่งที่พวกเขาพูดถึงก่อนเสียชีวิต