مروری بر بازیافت پلی استایرن (PS)
بازیافت پلی استایرن را می توان با روش های مکانیکی، شیمیایی و حرارتی انجام داد. پلی استایرن مقاوم به ضربه یک ماده امیدوارکننده برای بازیافت مکانیکی است زیرا خواص آن حتی پس از پردازش های متعدد تا 9 سیکل به شدت تحت تأثیر قرار نمی گیرد. تولید فرآورده های مایع و گازی شدیدآ به شرایط واکنش بستگی دارد. از کاتالیزورهای انتخابی برای این محصولات استفاده می شود. این مقاله به بررسی روش هایی که تاکنون برای بازیافت پلی استایرن اعمال شده اند می پردازد.
پلی استایرن پلیمری همه کاره است که کاربردهای گسترده ای مانند بسته بندی و کالاهای مصرفی دارد اما بازیافت و دفع این محصول به دلیل ماهیت غیر قابل تجزیه ای که دارد، باعث آلودگی محیط زیست می شود. با این حال، بازیافت و استفاده مجدد از آن علاوه بر زیست تخریب پذیر کردن آن به روش های مختلف بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مقاله بررسی اطلاعات موجود از مواد با پایه پلی استایرن، بازیافت و استفاده مجدد از آنها است. پلی استایرن به شکل جامد و منبسط استفاده می شود که هر دو قابل بازیافت هستند. شکل جامد آن مانند فنجان های قهوه، سینی و غیره را می توان بعنوان جایگزین قاب های ویدئو کاست، تجهیزات اداری و غیره بازیافت کرد. ضایعات فوم پلی استایرن منبسط شده خواص فوم خود را بعنوان بخشی از فرایند بازیابی از دست می دهند و مواد بازیافتی را می توان مجددآ گازگیری کرد اما این محصول نهایی گران تر از محصول اولیه خواهد بود. از طرفی، به شکل جامد در قالب گیری استاندارد نیز استفاده می شود. ضایعات PS منبسط شده و جامد با موفقیت در الوار پلاستیکی اکسترود شده/ الوار بازیافت شده اند. بازیافت PS در ساخت گلدان های گیاهی و اقلام روی میز مانند خودکار، مداد و غیره کاربرد دارد. بازیافت PS همچون دیگر انواع مواد پلاستیکی، پس از در نظر گرفتن برخی از مسائل من جمله عملکرد زیست محیطی، دسترس پذیری، تعهدات و مسئولیت های اجتماعی، کیفیت/ جنبه های بهداشتی محصول، قابلیت ردیابی انجام می شود. فوم PS در صنعت بسته بندی و عایق کاری مصارف زیادی دارد. بیش از هزاران تن از این پلاستیک در سراسر جهان بعنوان زباله های جامد شهری (MSW) در محیط زیست دفع می شود. این میزان سالانه رو به افزایش است. با این حال، این ضایعات فوم بویژه در کشورهای در حال توسعه بعنوان آلاینده های جامد دور ریخته می شوند. توسعه روزافزون محصولات الکترونیکی قویآ مقادیر ضایعات تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی (WEEE) را افزایش داده و دفع آنها را دشوار کرده است. باتوجه به بازیافت و تفکیک ضایعات، تنها راه حل این مشکل با طراحی مدرن برای محیط زیست (DFE) امکان پذیر است. بسته بندی محصولات الکترونیکی با استفاده از نوار، حلقه، سینی و لوله انجام می شود. حلقه ها از پلی استایرن ساخته شده اند که از استحکام و دوام خوبی برای محافظت از محصولات برخوردار هستند. به دلیل وجود برخی خواص منحصر به فرد، امکان استفاده مجدد از آنها وجود دارد. سینی ها نیز از پلاستیک های ترموست با مقاومت در برابر حرارت من جمله پلی سولفون اصلاح شدۀ الیاف کربن (MPSU) ساخته می شوند. سینی ها همچون حلقه ها، از برخی خواص بهره گرفتند که استفاده مجدد از آنها را امکان پذیر می سازند. کاملآ بدیهی است که استفاده مجدد از پلاستیک حجم ضایعات را کاهش داده و از ایجاد گازهای گلخانه ای خطرناک ناشی از سوزاندن آنها نیز جلوگیری می کند. برای کاهش اثرات زیست محیطی، این ضایعات بایستی بازیافت شده و مجدد از آنها استفاده شود. از پلی استایرن منبسط شده می توان بعنوان بستری برای دستیابی به پلی الکترولیت ها استفاده کرد که از خواص فلوکولاسیون خوبی برخوردار است؛ به طوی که می توان آن را با پراستول تجاری 2515 مقایسه کرد. پلی استایرن بازیافتی و بکر برای ساخت ماده ای با خواص تقریبآ مشابه چوب استفاده می شوند. این ماده جدید از لحاظ چگالی، تطابق ظاهری و خواص ساختاری چوب را شبیه سازی کرده و از آن بعنوان ماده جایگزین در صنعت ساختمان و تولید مبلمان استفاده می شود. در پنجره ها، خرپاهای سقفی، کفپوش و سایر اجزای ساختمانی بکار رفته در یک کلبه کوچک از پلی استایرن اکسترود شده استفاده می شود.
پلی استایرن های قابل بازیافت
از فوم پلی استایرن منبسط شده (EPS) که یک ماده سفید رنگ است، برای عایق کاری و محافظت از محصولات در حین حمل و نقل استفاده می شود و حتی می توان آن را بازیافت کرد. تخته های عایق EPS مورد استفاده در صنعت ساختمان یا کالا و خدمات غذایی مانند فنجان، بشقاب، سینی و غیره از رزین فوم پلی استایرن با هدف کیفیت عالی در عایق بندی و بازیافت ساخته شده اند. محصولات پلی استایرن غیرفومی همچنین برای بازیافت با نام های پلی استایرن مقاوم در برابر ضربه (HIPS)، پلی استایرن اورینتد (OPS)، محصولات پست- مصرف کننده، پست - صنعتی و حتی استایروفوم نیز شناخته می شوند.
در بازیافت مکانیکی، می توان از پلی استایرن جامد و مایع بدون تغییر در خواص آنها دوباره استفاده کرد. در بازیافت شیمیایی، پلی استایرن با استفاده از کاتالیزورهایی مانند کلینوپتیلولیت به 99 درصد مواد آروماتیک مانند پلی استایرن و اتیل بنزن بعنوان فرآورده های اصلی تبدیل می شود. استفاده از کاتالیزورها برای تولید مونومر استایرن کاملآ انتخابی صورت می گیرد. مشخص شد که بازهای جامد در مقایسه با اسیدهای جامد، کاتالیزور مؤثرتری برای تجزیه پلی استایرن به استایرن هستند. تجزیه حرارتی کنترل شدۀ پلی استایرن ها منجر به آماده سازی مؤثر الیگومرهای ماکرو مونومری و الیگومرهای تله سیلیک می شود. علاوه براین، اثبات شد که راکتور بستر مخروطی در مقایسه با ترموگرویمتری (TGA) و میکرو راکتور (MR) برای بررسی جنبشی پیرولیز پلاستیک ها در دمای بالا مفیدتر است. تخریب کاتالیستی ضایعات PE و PP با ساختار پلی الفین نشان دهندۀ 85-80 درصد بازدهی جامد و کمتر از 1 درصد بازدهی مایع هستند، در حالی که ضایعات پلی استایرن با ساختار چند حلقه ای بیشتر فرآورده های جامد و مایع تولید می کنند؛ تا فرآورده های گازی. وزن فرآورده های مایع حاصل از تجزیه کاتالیزوری شدیدآ به دمای تجزیه پلاستیک بستگی دارد. فرآورده های اصلی کرکینگ در محدوده بنزین شامل بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، استایرن، مقدار اندکی از C9-12 آروماتیک و بخشی از ترکیبات C5 هستند. همچنین در اینجا، مشاهده شد که بازدهی مطلوب ترین فرآورده ها بر روی کاتالیزورهای FCC تجاری تعادلی حاصل می شود. کرکینگ حرارتی بدون استفاده از کاتالیزور مناسب تر و کارآمدتر است زیرا در این حالت، تولید مونومر استایرن بیشتر از فرآورده های گازی است. پلی استایرن را می توان به مونومر استایرن و برخی دیگر از مواد آروماتیک بازیافت کرد که براساس آن، استایرن می تواند به پلاستیک زیست تخریب پذیر مانند PHA تبدیل شود. اخیرآ دانشمندان بازده 10 درصدی PHA از پلی استایرن را به دست آورده اند. همچنین بررسی شده است که طول زنجیره PHA نیز 10 است. با این حال، به تحقیقات بیشتری برای ارتقاء این فرآورده ها با کمک دیگر باکتری ها یا طراحی تخمیر تخصصی نیاز است.
