روش‌های بازیافت پلیمرها

تولید پلیمرها همواره با چالش‌های استفاده مجدد از آن‌ها پس از مصرف همراه بوده است. یکی از مشکلات اصلی در این زمینه، توسعه ناکافی روش‌های بازیافت است. هر ساله ده‌ها میلیون تن مواد پلیمری مصرف‌شده تولید می‌شود که به طور غیرقابل‌اجتنابی دور ریخته می‌شوند و این امر به مشکلات اکولوژیکی و اجتماعی منجر می‌شود. رسوب زباله در محل‌های دفن زباله به دلیل پایداری پلیمرها مشکلاتی را به وجود آورده است. این وضعیت نه تنها به مشکلات زیست‌محیطی دامن می‌زند، بلکه هزینه‌های مربوط به کاهش فضای دفن زباله را نیز افزایش می‌دهد. بنابراین، نیاز به راهکارهای مؤثر در زمینه بازیافت پلیمرها و همچنین مدیریت پسماندهای پلیمری بیش از پیش احساس می‌شود. در این مقاله از ویرابسپار به انواع روش‌های بازیافت میپردازیم.

بازیافت مکانیکی اولیه

بازیافت مکانیکی اولیه به استفاده مجدد مستقیم از پلیمرهای دور ریخته شده بدون آلودگی و بدون از دست دادن خواص آن‌ها اشاره دارد. این فرآیند، که معمولاً توسط سازنده برای زباله‌های پسا صنعتی انجام می‌شود، به عنوان بازیافت حلقه بسته شناخته می‌شود. در این فرآیند، زباله‌ها پس از مصرف نیاز به آسیاب کردن دارند تا همگن‌تر شوند و برای ترکیب با مواد افزودنی آماده شوند. همچنین، مرحله تمیز کردن برای جلوگیری از مشکلات احتمالی در محصولات نهایی ضروری است.

 روش‌های بازیافت مکانیکی اولیه

روش‌های متداول شامل:

– قالب‌گیری تزریقی

– اکستروژن

– قالب‌گیری چرخشی

– پرس حرارتی

فقط پلیمرهای ترموپلاستیک مانند PP، PE، PET و PVC معمولاً بازیافت می‌شوند. برای تحقق بازیافت حلقه بسته، باید شرایطی مانند ادغام سریع مواد دور ریخته شده و حذف ناخالصی‌ها رعایت شود.

نمونه‌ای از بازیافت حلقه بسته

در دانشگاه لوون (KU Leuven)، قاب پشتی تلویزیون‌های صفحه تخت از پلی‌کربنات و اکریلونیتریل بوتادین استایرن بازیافت و به پوشش‌ها و میله‌های جدید تبدیل شد. این نوع بازیافت به حفظ منابع، کاهش ضایعات و آلودگی و همچنین توسعه پایدار کمک می‌کند.

بازیافت مکانیکی ثانویه پلیمرها

بازیافت مکانیکی ثانویه، فرآیندی است که در آن پلیمرها بدون تغییر ساختار شیمیایی اصلی خود بازیابی می‌شوند. با این حال، یکی از مسائل مهم در این فرآیند کاهش وزن مولکولی پلیمرها به دلیل بریدگی‌های زنجیره‌ای است که معمولاً در حضور آب و مقادیر جزئی از اسیدها اتفاق می‌افتد. این کاهش وزن مولکولی می‌تواند منجر به افت خواص مکانیکی پلیمرها شود. برای مقابله با این پدیده، راهکارهای متعددی وجود دارد. استفاده از خشک‌کردن شدید، گاززدایی تحت خلا و به‌کارگیری مواد افزودنی تثبیت‌کننده می‌تواند تا حد زیادی کاهش خواص مکانیکی را جبران کند.

عوامل مهم ثانویه بازیافت عبارتند از:

• در دسترس بودن پلیمرهای بازیافتی برای فرایند بازیافت، هزینه‌های جمع آوری، ذخیره سازی و حمل و نقل
• فرم یا شکل پلیمر بازیافتی
• ترکیب (تفاوت بین ذوب نقاط اجزاء)

. درجه خلوص (وجود برخی از مواد افزودنی می تواند اثرات منفی بر بازیافت داشته باشد یا حتی آن را غیرممکن کند.)

. تفاوت قیمت بین پلیمر مصرف شده و بازیافتی (بازیافت ثانویه حتی مقادیر کمی از پلیمرهای فنی گران قیمت می تواند از نظر مالی بسیار جذاب باشد.)

• هزینه‌های تکنیک‌ها و فرآیندها (تشخیص، جداسازی، خالص سازی)
• جنبه‌های زیست محیطی (تولید گرد و غبار، آلودگی صوتی توسط سنگ زنی، مصرف انرژی، سمیت حلال‌های کاربردی)

سازگاری

سازگاری در بازیافت پلیمرها یکی از چالش‌های کلیدی است که به دلیل تفاوت‌های ذاتی در ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی انواع مختلف پلیمرها به وجود می‌آید. برای دستیابی به سازگاری مطلوب در مخلوط‌های پلیمری بازیافتی، معمولاً از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که شامل استفاده از عوامل سازگارکننده، روش‌های مکانیکی و حرارتی است. به عنوان مثال، افزودن مواد سازگارکننده می‌تواند به ایجاد پیوندهای قوی‌تر میان زنجیره‌های پلیمری مختلف کمک کند و در نتیجه خواص مکانیکی بهتری را به ارمغان آورد.

همچنین، فرآیندهای حرارتی مانند اکستروژن می‌توانند به بهبود توزیع و همگنی مخلوط‌های پلیمری کمک کنند. در نهایت، این روش‌ها نه تنها می‌توانند به بهبود سازگاری و خواص مکانیکی بازیافت‌های پلیمری کمک کنند، بلکه نقش حیاتی در کاهش ضایعات و افزایش پایداری محیط زیست دارند.

بازیافت با تجزیه به مواد اولیه (بازیافت درجه سوم)

نوعی بازیافت پلیمر است که در آن زنجیره‌های پلیمری به مولکول‌های کوچکتر تبدیل می شود که از طریق فرآیندهای شیمیایی انجام میگیرد. نمونه‌هایی از این فرآیندها عبارتند از: هیدرولیز، پیرولیز، هیدروکراکینگ. در این روش، محصولات تبدیلی مایع هستند و گازهایی که می توان از آنها استفاده کرد به عنوان خوراک برای تولید سوخت، پلیمرهای جدید و سایر مواد شیمیایی. اجرای صنعتی این فناوری به دلیل پایین بودن قیمت مواد اولیه در مقایسه با هزینه‌های کارخانه و فرآوری ناشی از پلیمریزاسیون پلاستیک‌ها نیازمند سرمایه بیشتر است.

تخریب بیولوژیکی

پلیمرهای خاصی را می توان در حضور هوا و برخی آنزیم‌ها به آب و مولکول‌های کوچکتر تجزیه کرد که آنزیم‌های مربوطه توسط باکتری‌ها، قارچ‌ها و برخی از میکروارگانیسم‌های دیگر بیوسنتز میشوند. این شکل از تخریب توسط برخی از محققان به عنوان نوعی بازیافت در نظر گرفته میشود زیرا به وضوح ارزش ذاتی مواد اولیه را حفظ کرده و آنها را به چرخه بیولوژیکی برمی‌گرداند.

سوزاندن

سوزاندن روشی برای بازیابی انرژی است که میتواند به عنوان نوعی بازیافت نیز طبقه بندی شود. این روش برای کاهش حجم زباله و بازیابی انرژی محبوب است.  سوزاندن در اروپا، رایج ترین روش استفاده از پلاستیک دور ریخته شده و به ویژه برای فرآوری زباله‌های مخلوط و به شدت آلوده که نمی توان به راحتی و یا به لحاظ اقتصادی توسط هیچ روش دیگری بازیافت کرد است. سوزاندن زباله‌های پر انرژی می تواند گرما، الکتریسیته یا اشکال دیگر انرژی  را ایجاد کند که می توانند مستقیماً در فرآیندهای تکنولوژیکی یا برای گرمایش ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

پیوند متقابل

پیوند متقابل یک روش فنی است که می‌تواند به بهبود ویژگی‌های مکانیکی مخلوط‌های پلیمری بازیافتی کمک کند. در این فرآیند، از عامل‌های شیمیایی به منظور ایجاد پیوندهای شیمیایی بین زنجیره‌های پلیمری به ویژه در مراحل پردازش مجدد مانند اکستروژن استفاده می‌شود. این عامل‌ها معمولا مواد شیمیایی فعال هستند که با زنجیره‌های پلیمری واکنش نشان می‌دهند و به این ترتیب می‌توانند به کاهش یا جلوگیری از آسیب به خواص مکانیکی کمک کنند.

این روش می‌تواند به حل مشکل عدم سازگاری در ترکیب‌های پلیمری کمک کند، اما بازیافت مجدد مواد شبکه‌ای شده به دلیل از دست رفتن کامل یا جزئی ترموپلاستیسیته، که به معنی توانایی تغییر شکل‌های غیرالاستیک در دماهای بالا است، می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. به عبارتی دیگر، تبدیل پیوند یک پلیمر ترموپلاستیک به ترموست به این معناست که این مواد دیگر قادر نخواهند بود به‌راحتی تغییر شکل دهند. با این حال، پلیمرهای ترموست می‌توانند با مواد گرمانرم مشابه ترکیب شوند، مشروط بر اینکه پس از فرآیند آسیاب، به محصولات نهایی تبدیل شوند. این یکپارچگی ممکن است با استفاده از روش‌های شیمیایی یا حرارتی بهبود یابد و در نتیجه، خواص مکانیکی و کاربردهای این مخلوط‌ها ارتقا یابد.

نتیجه‌گیری

در این مقاله به بررسی روش‌های متداول بازیافت، فناوری‌های مرتبط و نمونه‌هایی از اجرای آن‌ها در مقیاس وسیع پرداخته‌ایم. با این حال، مشکل زباله‌های پلاستیکی همچنان به‌طور قابل توجهی حل نشده باقی مانده است. علاوه بر این، مسائل مربوط به طرح‌های جمع‌آوری زباله و نحوه تعامل میان کسب‌وکارهای بازیافتی و دریافت‌کنندگان مواد بازیافتی به‌خوبی مدیریت نمی‌شوند. این مشکلات به‌طور جدی در حال افزایش هستند. زباله‌های پلاستیکی که دور ریخته می‌شوند، به ویژه در کشورهای در حال توسعه و مناطق آبی مانند دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها، تأثیرات زیست‌محیطی خطرناکی ایجاد می‌کنند.

شرکت ویرابسپار برتر شرق به منظور بهبود فرآیند بازیافت پلیمرها، با همکاری شرکت ازنو، اقدام به بازیافت کامپاندهای قابل بازیافت کرده است. همچنین، شرکت طب پلاستیک نوین با توجه ویژه به حفظ محیط‌زیست، واحدی برای بازیافت زباله‌های پلاستیکی راه‌اندازی کرده و بدین ترتیب به جنبش‌های جهانی زیست‌محیطی ملحق شده است. تمام فعالیت‌های این پروژه تحت نظارت ویرابسپار برتر شرق قرار دارد تا گام‌های مؤثری در راستای تحقق اقتصاد چرخشی و پایداری برداشته شود.

منابع

https://doi.org/10.1002/9783527689002.ch3

https://www.mdpi.com/2313-4321/2/4/24

https://www.tesble.com/10.1002/cssc.201300898