مدیریت پسماند کامپوزیت پلیمری

دسته: مقالات منتشر شده در 14 اسفند 1400
نوشته شده توسط Admin بازدید: 470

مدیریت پسماند کامپوزیت پلیمری و زیست تخریب پذیر در رابطه با ضایعات پلیمری ترموپلاستیک نفتی

این مقاله یک تحلیل مقایسه ای از روند استفاده از ضایعات پلیمری زیست تخریب پذیر و ضایعات پلیمری ترموپلاستیک نفتی ارائه می دهد. هزینه های انرژی و استفاده مجدد از هر دو نوع پلاستیک در کاربردهای صنعتی را مقایسه و بررسی می کند. نتایج حاصل از مطالعات صورت گرفته امکان دستیابی به داده های واقعی مربوط به موضوع مدیریت پسماندهای پلاستیکی نفتی پس از چرخه حیات و همچنین ضایعات پلاستیکی زیست تخریب پذیر در سال های اخیر را فراهم می کند هدف اصلی این مطالعه نیز محسوب می شود. این موضوع تاکنون چندان مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفته است و با توجه به تغییرات اقلیمی، بحران های اقتصاد و افزایش جمعیت به موضوع مهمی تبدیل شده است که بایستی برای آن رویکرد جدیدی ارائه داد. در اینجا به ابهاماتی همچون اثربخشی بازیافت بر کیفیت فناوری، شاخص های تعریف شده توسط نرخ جریان جرمی، امکان تیمار پلاستیک های زیست تخریب پذیر از لحاظ اقتصادی/ انرژی/ اکولوژیکی، بهینه بودن بازیافت پلاستیک های زیست تخریب پذیر پاسخ می دهیم.

 

امروزه، صنعت پلاستیک با چالش مدیریت مناسب پسماند با هدف به حداقل رساندن تخریب محیط طبیعی مواجه است و برای حل این مسئله بایستی از اقداماتی همچون کاهش انتشار منظم گازهای گلخانه ای، توجه به کمبود فضای موجود برای حذف زباله و یا بازیافت آنها، و استفاده از ذخایر طبیعی برای تولید پلاستیک کمک گرفت. کاهش این اثرات مضر برای محیط زیست در درجه اول، به مدیریت پسماند بستگی دارد که به یک نگرانی اساسی در جامعه تبدیل شده است؛ در کل، به ایجاد استراتژی هایی در زیرساخت های عمومی داخلی و مرتبط با بافت سازمانی، حقوقی، سیاسی و اقتصادی هر کشور منجر می شود. اتحادیه اروپا دارای یکی از بالاترین استانداردهای زیست محیطی در جهان است که در طول چندین دهه توسعه یافته است. سیاست زیست محیطی آن کمک می کند تا اقتصاد اتحادیه اروپا با محیط زیست سازگارتر باشد، از منابع طبیعی اروپا حفاظت کرده، سلامت و رفاه ساکنان آن را تضمین می کند. با این وجود، داده های آماری ارائه شده در این مقاله نشان می دهد که اثرات مدیریت پسماند همچنان بحث برانگیز است و به اقدامات اساسی تر برای مدیریت کارآمدتر زباله در اروپا نیاز دارد. این اقدامات بایستی به ارائه راهکارهایی ختم شوند که به نفع مدیریت پایدار پسماند بوده و به طور همزمان، بازیافت و تبدیل زباله ها به انرژی و سایر مواد شیمیایی گرانبها را ترویج کنند. این روش های تبدیل را می توان با استفاده از فرایندهای بیولوژیکی مانند تجزیه بی هوازی یا روش های ترموشیمیایی مانند پیرولیز انجام داد.

 

مصرف انرژی الکتریکی براساس نوع ماده فرآوری شده و نرخ جریان جرمی آن تجزیه و تحلیل شد. کارایی فرایند (بر حسب کیلوگرم/ ساعت) در رابطه با این دو عامل نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در جدول زیر، داده های تعیین نرخ جریان جرم براساس استاندارد کیفیت ISO 1133-1 ارائه شده است.

 

جدول 1:

 Results of testing the mass flow rate of reprocessed plastics

 

آزمایشات با استفاده از پلاستومتر دینیزکو D4003DE انجام شد. دماهای اندازه گیری و بارهای اعمال شده نیز در جدول بالا ذکر شده اند. این نتایج حاصل از اندازه گیری ارائه شده در بالا متشکل از پنج مورد اندازه گیری است؛ شاخص ویسکوزیتۀ IV برای جایگاه چهارم جدول (PET) تعیین شد. همانطور که در جدول بالا مشخص شده است، پلیمرهای بازفرآوری شدۀ نفتی و بیوپلیمرها با مقادیر متنوعی از نرخ جریان جرمی مشخص می شوند. بالاترین مقادیر برای دو گروه مواد پلی آمید (PA) و پلی اتیلن ترفتالات (PET)، و کمترین مقدار برای یکی از انواع پلی اتیلن ارائه شد. مواد باقیمانده، هم نفتی و هم زیستی، با مقادیر مشابه MFR (از 6-3 گرم در 10 دقیقه) مشخص می شوند. شاخص MFR پارامتری است که قابلیت استفاده مجدد از یک ماده را برای تولید محصول جدید تعیین می کند.همانطور که در بخش های قبلی هم اشاره شد، این مقاله به بررسی چند ابهام/ سؤال می پردازد. با اشاره به سؤال اول، مشخص شد که اگر برای اولین بار انجام شود، تیمار مجدد هیچ تأثیری بر خواص گرانول های تولید شده ندارد (در مورد آزمایشات از پیش انجام شده، این عبارت فقط در مورد بیوپلاستیک های زیست تخریب پذیر که خواص آنها در گرانول های اصلی تعیین شده است، صدق می کند. پس از تیمار مجدد با استفاده از فناوری اکستروژن تولید می شود، در حالی که در پلیمرهای نفتی به دلیل عدم وجود گرانول، نمی توان نرخ جریان جرم اصلی را تعیین کرد؛ گرانول های حاصل شده از محصولات نهایی مشتق شده اند. تنها می توان فرض کرد که به دلیل مقادیر حاصل از نرخ جریان جرمی، مقادیر اولیه مشابه بودند). در جدول زیر پارامترهای تیمار اعمال شده ارائه شده است (دمای منطقه گرمایی و قالب اکستروژن بعنوان مقدار ارائه شده در جدول استفاده می شود).

 

جدول 2:

 List of treatment parameters in relation to energy consumption and efficiency

 

با اشاره به ابهامات/ سؤالات یک و سه، می توان گفت که تصفیه/ تیمار مجدد پلیمرهای زیست تخریب پذیر یک فرایند کارآمد است. تیمار آنها در دماهای پایین تر در مقایسه با تیمار پلیمرهای نفتی انجام می شود و در عین حال، راندمان بالاتری را ارائه می دهد که بر حسب کیلوگرم/ ساعت بیان می شود.

 

مطالعات انجام شده و تحلیل فرایند تصفیه مجدد پسماندهای پلاستیک های زیست تخریب پذیر به طور واضح توجیه پذیر بودن تصفیه/ تیمار مجدد آنها از لحاظ اقتصادی، فناوری و کارایی را نشان داده اند. از لحاظ فناوری، این تجزیه و تحلیل اثبات کرد که هم پلیمرهای نفتی و هم پلیمرهای زیست تخریب پذیر تیمار شده دارای پارامترهای مطلوبی و تکراری هستند. نرخ جریان جرمی تعیین شده برای تمام مواد آزمایش شده شاخص تعیین کنندۀ این نتیجه بود. همچنین، آزمایشات با هدف تعیین مصرف انرژی در طول فرایند تصفیه مجدد مواد من جمله پلاستیک های فرآوری شدۀ جرمی (پلی الفین ها)، پلاستیک های فنی (PA و PET) و پلاستیک های زیست تخریب پذیر انجام شد. همانطور که در اندازه گیری مشخص شد، پلاستیک های زیست تخریب پذیر به کمترین هزینه انرژی مرتبط با تصفیه مجدد آنها نیاز دارند که به دمای پردازش آنها مربوط می شود. همچنین، به ترکیب و ساختار شیمیایی آنها نسبت داده می شود (مواد زیست تخریب پذیر ورودی با مقادیر متوسط نرخ جریان جرمی 6 گرم/ 10 دقیقه برای PLA، 4.1 گرم/ 10 دقیقه برای بیوپلاست 105 و 2.57 گرم/ 10 دقیقه برای بیوپلاست 300 مشخص شدند؛ تصفیه مجدد تأثیر مهمی بر ارزش مواد نداشت). خواص محصولات به دست آمده از تصفیه مجدد پلاستیک های زیست تخریب پذیر، در مقایسه با پلیمرهای ترموپلاستیک آنالیز شده بالاتر است. علاوه براین، باید توجه داشت که آزمایشات انجام شده و نتایج حاصل شده سیاست "ضایعات صفر" را تأیید می کند که توسط اتحادیه اروپا و سایر کشورهای صنعتی معرفی شده است زیرا حتی پلاستیک های زیست تخریب پذیر نیز می توانند عمری دوباره داشته باشند و با صرف هزینه های جزئی انرژی دوباره مورد استفاده قرار گیرند. تصفیه مجدد پلاستیک های زیست تخریب پذیر قبل از کمپوست نهایی آنها نیز از دیدگاه اکولوژیکی قابل تفسیر است. در فرایند تصفیه مجدد، مدت زمان کمپوست سازی به چند ساعت کاهش می یابد و پس از آن یک محصول کاملآ کاربردی ایجاد شده و می توان از آن بیشتر استفاده کرد. مدیریت پسماند پلاستیک های زیست تخریب پذیر تابع قوانینی مشابه با مدیریت پسماندهای نفتی است اما تفاوت اصلی آنها در جنبه های اقتصادی، زیست محیطی و فناوری است.

بیوپلیمر ها

پلی آمید

پلی الفین