بازیافت بطری‌های پلی اتیلن ترفتالات PET

تکنیک‌ها، کاربردها و چشم انداز بازیافت بطری‌های پلی اتیلن ترفتالات

با رشد روزافزون جمعیت و صنعتی شدن جوامع روزانه مقادیر زیادی ضایعات در طبیعت رها می شود. آلودگی محیط زیست بزرگترین تهدید برای حیات روی زمین به شمار می رود و یکی از آلاینده های اصلی طبیعت بطری های پلاستیکی دور ریختنی ساخته شده از پلی اتیلن نرفتالات (PET) است. این مطالعه به بررسی توسعه اخیر تکنیک های بازیافت ضایعات PET و پتانسیل آنها در صنعت تولید ازجمله تولید الیاف، غشای نانوالیافی، فیلتر هوا، تصفیه آب، ساخت بتن مسلح، برداشت انرژی وغیره می پردازد. علاوه براین، دو روش امیدوار کننده برای بازیافت در اینجا مورد بحث قرار گرفته است: بازیافت شیمیایی و بازیافت مکانیکی. همچنین علاوه بر چشم انداز این نوع بطری، باتوجه به جنبه های اجتماعی-اقتصادی مناسب ترین فناوری ها و روش های دفع زباله به منظور برداشت انرژی پیشنهاد می‌شود.

محیط طبیعی هوا، آب، خاک وغیره در اثر سمیّت زباله که موجب تغییرات نامطلوب در اقلیم می شود آلوده می شوند. تغییرات اقلیمی ناشی از آلودگی محیطی یکی از مهم ترین تهدیدها برای موجودیت حیات بر روی زمین است. یکی از ضایعات آلاینده اصلی بطری های پلاستیکی دور ریختنی ساخته شده از پلی اتیلن ترفتالات (PET) است که در طبیعت رها می شوند. واکنش‌های پلیمریزاسیون اتیلن گلیکول با اسید ترفتالیک یا دی متیل ترفتالات PET تولید می کند. PET ارزان، سبک و مقاوم در برابر میکروارگانیسم ها و نور است. خواص و سودآوری بالای بطری‌های ساخته شده از PET در صنعت بسته بندی به ویژه بسته بندی آب و سایر نوشیدنی ها بسیار موارد توجه است. برهمین اساس، بازیافت PET اخیرا دربین محققان و صنعتگران محبوبیت زیادی دارد. آمارها نشان می دهد در سال 2020 روزانه حدود 1.5 میلیارد بطری پلاستیکی در طبیعت رها شده که در سال درمجموع بیش از 500 میلیارد بطری پلاستیکی بوده است. ازسوی دیگر، این بطری ها به طور طبیعی به قطعات کوچک تجزیه شده و به جای تجزیه در خاک، به محیط های آبی وارد می شوند و این عناصر مضر چندین سال در محیط زیست باقی می مانند. از سال 1941 که اولین بطری PET تولید شد، تریلیون ها زباله در طبیعت رها شده که محیط زیست را به طور نگران کننده ای آلوده می کند. با این افزایش آلودگی، انتظار می رود تا سال 2050 مقدار ضایعات PET که روزانه دورریخته می شود 3 برابر شود؛ اقیانوس ها نیز ازنظر وزنی پلاستیک بیشتری نسبت به ماهیان خواهند داشت.

از فرایند تولید تا مدیریت زباله، بطری های PET مواد سمی در طبیعت آزاد می کنند که به بدن انسان منتقل شده و اثرات منفی بر سلامت انسان می گذارد. بهترین راه حل بالقوه برای کاهش ضایعات ارزیابی چرخه حیات (LCA) هر محصول است. LCA بررسی تاثیر هر محصول، فرایند یا فعالیت بر محیط زیست زیست است. درمقایسه با سایر طرح های دفع زباله، LCA نشان می دهد که بازیافت ضایعات PET با کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) و مصرف سوخت های فسیلی مقادیر قابل توجهی از تاثیرات زیست محیطی مضر را به حداقل می رساند. بنابراین، به منظور کاهش اثرات مضر این بطری ها، بازیافت بهترین گزینه است. علیرغم اثرات مخرب PET، تنها مقدار کمی (کمتر از 10 درصد) از ضایعات آن پردازش شده و به عنوان PET بازیافتی (rPET) استفاده می شود. بازیافت به معنای بازیابی زباله و پردازش مجدد آن به محصولات مفید است. این فرایند شامل تجزیه زباله به قطعات کوچک و سودمند و استفاده مجدد از آن محصول با ارزش افزوده می شود. دو روش بازیافت برای تجزیه PET وجود دارد: بازیافت شیمیایی و بازیافت مکانیکی. بازیافت شیمیایی پلیمر PET را ازطریق فرایند هیدرولیز یا گلیکولیز به مونومر یا الیگومر تبدیل می کند.

روش مکانیکی، همانطور که از نامش پیداست، به معنای خرد کردن ضایعات به تکه های کوچک توسط ماشین آلات یا ذوب آنها به وسیله ابزار ترمومکانیکی است. شستشو و تمیز کردن ضایعات PET به منظور حذف آلودگی نیز قبل از تجزیه ضروری است. بسیاری از روش های نوآورانه و کارآمد برای تجزیه بطری های PET درحال گسترش است. برای مثال، واکنش اتانول در شرایط فوق بحرانی به PET با استفاده از نانوکریستال های اکسید کبالت یا نیکل به عنوان کاتالیزور دپلیمریزاسیون را بالا می برد. دپلیمریزاسیون آنزیمی زیست سازگارترین فرایند تجزیه است اما زمان بر است.

فرایند بازیافت PET

بازیافت فرایند بازیابی و پردازش مجدد ضایعات است که شامل شکستن یا تجزیه زباله به قطعات کوپکتر برای تولید محصولات با ارزش افزوده می شود. معمولا دو روش بازیافت شیمیایی و مکانیکی برای تجزیه محصولات تهیه شده از پلی اتیلن ترفتالات (PET) کاربرد دارند.

بازیافت مکانیکی

طبق تعاریف متعدد، روش مکانیکی شامل خرد کردن یا ذوب ضایعات PET به قطعات کوچک با استفاده از ماشین آلات است. همچنین لازم است قبل از تجزیه، ضایعات را شسته و از هرنوع آلودگی تمیز کنند. در شکل زیر فرایند بازیافت مکانیکی نشان داده شده است.

شکل 1:

در این مطالعه بازیافت مکانیکی بطری های PET مورد بررسی قرار گرفته است. بطری های جمع آوری شده شسته و خشک می شوند. سپس در فرایند بازیافت مواد پلی اتیلن ترفتالات به قطعات 10-12 میلیمتری خرد می شوند. شستن یا خرد کردن بطری های PET موجب کاهش گرد و غبار و آلودگی در بطری ها می شود.

بازیافت شیمیایی

فرایند بازیافت شیمیایی شامل دپلیمریزاسیون، پیوریفیکاسیون و پلیمریزاسیون مجدد مواد است. در بازیافت شیمیایی که پلی اتیلن ترفتالات به مونومر به عنوان مواد خام شیمیایی تبدیل می شود، بهترین روش بازیافت ضایعات پس از مصرف است. پلی اتیلن ترفتالات دارای ساختار کریستالی سخت و انعطاف پذیر است. در شکل زیر نحوه بازیافت شیمیایی آمده است.

شکل 2:

فناوری های متعددی برای بازیافت PET و دستیابی به PET بازیافتی وجود دارد. بازیافت شیمیایی شامل فرایندهای گلیکولیز، متانولیز، هیدرولیز، آمونولیز و آمینولیز است که در دمای بالا توسط کاتالیست انجام می شوند.

جمع بندی و کلام آخر

باوجود چالش های فراوان، بطری های PET در زمینه های مختلف ازجمله فیلتر هوا، تصفیه آب، تولید فیبر، برداشت انرژی و بسیاری موارد دیگر با چشم انداز روشن کاربرد دارند. ازطرفی، بسیار هم مورد توجه محققان قرار گرفته اند. رشد سریع حجم ضایعات پلاستیکی موجب بروز مشکلات محیطی و اقتصادی شده است؛ مگر اینکه بازیافت شوند. بنابراین، تمام بطری های قابل بازیافت بایستی به منظور کاهش آلودگی و حفظ محیط زیست و انرژی بازیافت شوند. بازیافت PET بسیار پایدار است زیرا باعث صرفه جویی در منابع طبیعی و انرژی در تولید، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و استفاده از مواد شیمیایی خواهد شد. درهمین راستا، این رویکرد چشم انداز بزرگی است زیرا جهان از مضرات آلودگی آگاه است. بنابراین، شرکت های بسیاری از PET بازیافتی در تولید استفاده می کنند؛ شرکت های لوازم ورزشی و صنعت مد استفاده از مواد بازیافتی را بیشتر و بیشتر آغاز کرده اند. در آینده انتظار می رود این روند در بسیاری از شرکت‌ها اجرا شود. از این رو، بازیافت یک روش قابل پیش بینی برای داشتن سیاره ای سبزتر و مناسب ساختن جهان ما برای نسل های آینده به بهترین شکل ممکن است.