بازیابی ضایعات پلی استایرن به پلیمرهای آنتی UV

بازیابی ضایعات پلی استایرن به پلیمرهای مقاوم در برابر شعله

رایج ترین انواع عایق عایق‌های منبسط شده هستند و پلی استایرن اکسترود شده معمولا با نام EPS و XPS شناخته می‌شود؛ بیش از 50 سال است که این دو نوع پلی استایرن با بازدارندگی شعله بروم دار هگزا برمو سیکلو دودکان (HBCDD) ساخته شدند. کنوانسیون استکهلم HBCDD را کنترل کرد زیرا این ماده علاوه بر قوانین REACH اروپا، بسیار نگران کننده است. درنتیجه، عایق HBCDD توصیه نمی شود. عایق تولید شده با EPS یا XPS مجهز به HBCDD درحال حذف شدن است و ضایعات آن نمی توانند تحت بازیافت مکانیکی پیشرفته قرار گیرند. بسیاری از EPS و XPS تولید شده قبل از ممنوعیت HBCDD همچنان درحال استفاده هستند. امروزه محققان برای یافتن روش های پیچیده به منظور استفاده مجدد از مواد عایق تلاش می کنند. در این تحقیقات، عایق پلی استایرن (PS) در یک حلال حل شده و بازیافت می شود. این روند شامل ضایعات HBCDD حل شده و نامحلول است. برهمین اساس، این مطالعه به بررسی خواص مکانیکی پلی استایرن بازسازی شده و اثربخشی حذف ضایعات HBCDD می پردازد. ضایعات غیرآلی و سایر پلیمرهای غیرهدف به دقت جدا شدند و نتایج به دست آمده افزایش کلی در خلوص با حذف بیش از 99.6 درصد HBCDD را نشان دادند که برای شروع وجود داشت. خواص مکانیکی پلی استایرن بازیافتی با پلی استایرن معمولی بکر یکسان است؛ حلال های باقیمانده درصورتی حذف می شوند که پلیمر بازیافتی دارای سطح حلال کمتر از 0.1 درصد باشد و سپس می توان از آن استفاده کرد.

پلی استایرن منبسط شده (EPS) و همچنین پلی استایرن اکسترود شده (XPS) پیشرفت چشمگیری در صنایع ساخت و ساز و بسته بندی داشته اند. از آنجا که هر دو ماده دارای ثبات و وزن کم هستند، در تولید عایق یا استفاده در بسته بندی مواد غذایی و سایر کالاهای مصرفی کاربرد دارند. سیستم کامپوزیتی عایق حرارتی خارجی (ETICS) یک عایق مناسب مورد استفاده در ساخت و تعمیر ساختمان است و EPS نیز جزء کلیدی در این سیستم به شمار می رود. داده های منتشر شدۀ اتحادیه تولیدکنندگان اروپایی پلی استایرن (EUMEPS) که در سال 2011 تاسیس شد، نشان می دهد که صنعت بسته بندی در آسیا سالانه بیش از 1.3 میلیون تن EPS تولید می کند درحالی که این میزان در اروپا حدود 1 میلیون تن است. انتظار می رود بازار ساخت و ساز در اروپا و آسیا سالانه 1.3 میلیون تن پلی استایرن منبسط شده (EPS) مصرف کند. مدیریت ضایعات بسته بندی EPS و XPS زمانی اثربخش است که مواد بلافاصله پس از استفاده دور ریخته می شوند؛ این روند به خوبی مورد توجه مجموعه های بسته بندی زباله و سیستم های بازیافت قرار می گیرند. ازطرف دیگر، حجم ضایعات ساختمانی EPS و XPS بسیار محدود است. دو عامل اصلی در این امر دخیل هستند: اول، بیشتر پنل های عایق دست نخورده باقی مانده و حذف نشده اند. دوم، پلی استایرن (PS) از سطل زباله مختلط جدا نشده و بازیافت نمی شود. از فوم های پلی استایرن معمولا در بازیافت پلی استایرن در مقیاس صنعتی استفاده می شود. تلاش برای بازیافت EPS در وهله اول بر مدیریت و تصفیه EPS دور ریخته شده از صنعت بسته بندی متمرکز است. این فعالیت ها با استفاده از روش های مکانیکی ازجمله فشرده سازی، آسیاب و بازترکیب انجام می شوند. EPS به دست آمده از نخاله ساختمانی اغلب در بتن سبک و فرایندهای تولید رندر به کار گرفته می شوند.

پیچیدگی فناوری بازیافت زمانی تشدید می شود که زباله های پس از مصرف به دلیل وجود آلاینده های مختلف تصفیه شوند. این آلاینده ها شامل موادی مانند سیمان، چسب، نوار چسب و بقایای مواد غذایی است. باتوجه به حجم زیاد و وزن سبک EPS و XPS، یک چالش مهم برای بازیافت انتقال آنها به محل تعیین شده برای تصفیه است. از این رو، فشرده سازی ضایعات پیشرفته ترین تکنولوژی در این زمینه است. سئو و هوانگ در مطالعه خود ارزیابی جامعی از فناوری های مناسب همچون تکنیک های قالب گیری، فشرده سازی مکانیکی و کاربرد حلال ارائه دادند. در حضور حلال ها، پردازش بیشتر با استفاده از روش های بازیافت مبتنی بر حلال ها و پلیمرها انجام می شود. از سال مالی 2014/2015، یک مانع بر سر راه بازیافت پلی استایرن اکسترود شده (XPS) و پلی استایرن منبسط شده (EPS) از نخاله های ساختمانی به وجود آمد. به دلیل محدودیت در تنظیم مواد، استفاده از بازدارنده های شعله برای استفاده از EPS و XPS در ساخت و ساز ضروری است. ازطرفی، از هگزا برمو سیکلو دودکان (HBCDD) به طور گسترده به عنوان بازدارنده شعله ترجیحی در پلی استایرن اکسترود شده (XPS) و پلی استایرن منبسط شده (EPS) استفاده شد؛ به طوری که 95 درصد بازار جهانی را به خود اختصاص داد.

و اما در پایان

دستیابی به یک روش بازیافت مناسب برای فوم پلی استایرن به دلیل دارا بودن چندین مانع تکنولوژیکی به زمان بیشتری نیاز دارد. مفهوم اساسی پلی استایرن حل کننده (PS) از ضایعات پلی استایرن منبسط شده (EPS)/ پلی استایرن اکسترود شده (XPS) و حذف استخراجی هگزا برمو سیکلو دودکان (HBCDD) قبلا در سال 2004 بیان شد. با این وجود، در آن زمان هزینه فرایند و کیفیت محصول نهایی مطابق با استانداردهای لازم برای توسعه صنعتی نبود. پیشرفت‌های فرآوری با استفاده از سایر منابع پلی استایرن ازجمله ضایعات الکتریکی و تجهیزات الکترونیکی (WEEE) انجام شد. در این راستا، چالش تکنولوژیکی مهم ایجاد یک روش خشک کردن بادوام و به صرفه بود. این روش در بازار به راحتی در دسترس نبود و مستلزم توسعه تلاش ها تا سال 2012 بود. سپس رویکرد جدید خشک کردن در چارچوب پروژه اروپایی پلی سالو مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه به بررسی حلال های سازگار با محیط زیست پرداخته ایم که بجای فرمولاسیون CreaSolv® از منابع طبیعی به دست می آیند. محصولات نهایی به دست آمده از آزمایشات پلی سالو به دلیل خشک بودن ناکافی استانداردهای لازم محصول را برآورده نکردند. علت اصلی این پدیده از همان زمان مبهم باقی مانده و مشخص نیست که آیا از برهمکنش های حلال-پلیمر ناشی می شود یا خیر. ازسوی دیگر، آزمایشات خشک کن انجام شده در این تحقیق عمدتا با استفاده از یک خط اکستروژن پیشرفته تر انجام شده است. پیاده سازی این رویکرد منجر به کاهش قابل توجهی در مقدار حلال باقیمانده در محصول نهایی شد. درواقع، لازم به ذکر است که هر مرحله از ایده CreaSolv® قبل از اجرای موفقیت آمیز در مقیاس تکنولوژیکی کوچکتر، به دقت ابداع و در لابراتوار آزمایش شده است.

اول و مهمتر از همه، بازیافت مواد از فوم های پلی استایرن به طور مداوم با سایر روش های تصفیه مانند سوزاندن ضایعات رقابت می کند. علاوه براین، نباید فراموش کرد که هم سوزاندن و هم فرایند CreaSolv® فقط بخشی از راه حل هستند. قبل از تصفیه، جمع آوری و انتقال فوم های پلی استایرن حاوی HBCDD از مکان های مختلف که در آنها زباله انباشته می شود مانند سایت های تخریب و نوسازی ضروری است. روش استاندارد جمع آوری زباله اغلب در اولین مرحله شامل خرد کردن ضایعات به دانه های درشت یک قوام درشت می شود؛ سپس فرایند جداسازی به منظور حذف هرگونه مواد خارجی مانند سیمان، ملات، چسب و مواد مشابه انجام می شود. علاوه براین، فوم ها اغلب فشرده می شوند تا چگالی کلی زباله را افزایش دهند.