Atık plastik işlemenin yeşil geri dönüşüme dönüştürülmesi
I. İnsanlar atık plastiklerin işlenmesine giderek daha fazla önem veriyor
İnsanların üretimini ve yaşamını büyük ölçüde kolaylaştıran plastikler, 20. yüzyılın en büyük icatlarından biri olarak kabul ediliyor. Ancak büyük miktarda atık plastik çöplüklerde birikiyor veya çevreye atılarak doğal ekosistem için ciddi bir tehdit oluşturuyor. Geleneksel arıtma yöntemleri kaynak israfı ve çevre kirliliğinin mevcut durumunu değiştiremez. Bu nedenle, plastik atıkların geri dönüştürülmesi için çevre dostu ve ekonomik yolların araştırılması ve plastik tüketiminin tek kullanımlık ekonomiden döngüsel karbon ekonomisine dönüşümünün gerçekleştirilmesi, plastik geri dönüşümü alanında sıcak noktalar ve sorunlar haline geldi.
Gelişmiş ülkeler, atık plastik geri dönüşüm teknolojisi yönünde erken gelişme göstermiş ve nispeten olgun uygulama sistemlerine sahiptir. İlgili deneyim özetlenmeye ve öğrenilmeye değerdir. Japonya, plastik şirketleri için özel üretim gereksinimleri yayınladı. Örneğin PET şişeler için kulp kullanılmaması, renklendirmenin yasak olması, fiziksel olarak çıkarılabilir etiketler ve plastik şişe kapaklarının kullanılması şart koşuluyor; şirketlerin kapalı bir kaynak döngüsü oluşturmak için atık plastikleri üretime sokmaları gerekiyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde 1.700'den fazla atık plastik geri dönüşüm şirketi bulunmaktadır. Amerikan Plastik Endüstrisi Birliği, atık plastiklerin geri dönüşümü için plastik türlerinin etiketlenmesi ve sınıflandırılmasına yönelik bir yöntem önerdi; NASA, okyanustaki atık plastikleri tespit etmek için uydu uzaktan algılamayı kullanma konusunda araştırma yaptı; kıyı bölgelerinde bulunan enerji şirketlerinin dış kıta sahanlığında çalışan çalışanlarına plastik ürün eğitimi vermeleri zorunlu tutuluyor ve gönüllülerin kıyı bölgelerindeki atık plastikleri ortadan kaldırması teşvik ediliyor. Bazı AB ülkeleri, evsel atık plastik ambalajlar için nispeten kapsamlı bir geri dönüşüm yöntemi oluşturmuş ve ambalaj üreticilerinin geri dönüşümcülere belirli bir ücret ödemesini gerektiren veya ambalaj üreticilerinin geri dönüşüm ve işlemeden sorumlu olmasını gerektiren politikalar yayınlamıştır.
Malzeme ve imalat endüstrilerinin hızlı gelişimi sayesinde atık plastiklerin bertarafı ve kullanımı artık depolama ve yakma gibi geleneksel bertaraf yöntemleriyle sınırlı değil. Atık plastik türlerinin sürekli zenginleştirilmesi ve işleme teknolojilerinin iyileştirilmesiyle birlikte, ilgili bertaraf ve kullanım teknolojisi sisteminin kapsamlı bir şekilde çözülmesi ve alanın gelişim odağını kavramak için gerçek ulusal koşullara dayalı gelişim yolunun netleştirilmesi faydalı olacaktır. Teknik bir incelemenin ardından bu makale, atık plastik imha ve kullanım teknolojilerinin dört açıdan bir sınıflandırmasını oluşturmaktadır: mekanik imha, enerji ve kaynak dönüşümü, geri dönüşüm ve yeniden kullanım ve yeni teknolojiler; çeşitli teknolojilerin özelliklerini, kullanım koşullarını ve mevcut gelişim durumunu karşılaştırır, atık plastiklerin imhası ve kullanımına ilişkin sektör durumunu ve gelişim zorluklarını kavrar ve atık plastiklerin temiz ve verimli geri dönüşümü, imhası ve kullanımına ilişkin araştırmalar için doğrudan bir referans sağlar .
II. Atık plastik bertaraf ve kullanım teknolojilerinin sınıflandırılması
1. Mekanik imha teknolojisi
Atık plastiklere yönelik mekanik imha teknolojisi temel olarak uygun bir azaltmayı amaçlamaktadır, ancak genellikle sonradan ortaya çıkan ekolojik ve çevresel etkilerle ilgili sorunlar vardır. Örneğin çöp depolama ve okyanuslara boşaltma, mikroplastiklerin etki aralığını yayacak. Sürekli ekolojik etki göz önüne alındığında, çöp depolama ve okyanuslara boşaltma ideal atık plastik bertaraf teknolojileri olmadığı gibi, yeşil sürdürülebilir kalkınma ilkesine de uymamaktadır. Atık plastiklerin düzenli depolama sahalarında bertarafına yönelik ekolojik ve çevresel etki değerlendirmesinin önceden yapılması ve uygulama planının geliştirilmesi gerekmektedir. Yapı malzemesi dolgu yöntemi araştırma ve geliştirme aşamasında olmasına rağmen atık plastiklerin geri dönüşümü ve değerlendirilmesi konusunda belirli gelişme umutları bulunmaktadır.
2. Atık plastiklerin enerji ve kaynak dönüşümü
1960'lı yıllardan 20. yüzyılın sonuna kadar enerji ve kaynak kıtlığı sorunu geniş çapta ilgi gördü. Sürdürülebilir kalkınma ve döngüsel ekonomi gibi kavramların devreye girmesiyle plastik sektörü hızla gelişti ve atık plastik üretimi arttı. Araştırmacılar dikkatlerini atık plastiklerin enerji ve kaynak kullanımına çevirdi. Atık plastiklerin geri dönüştürülmesi ve bertaraf edilmesi esas olarak zararsızlığa, azaltıma ve enerji veya kaynak kullanımına ulaşmayı amaçlamaktadır. Çevre koruma amaçlı kimyasal geri dönüşüm teknolojisi, yüksek moleküllü atık plastik polimerleri ikincil geri dönüşüm için küçük moleküllü bileşiklere ayrıştıran temsili bir enerji ve kaynak geri dönüşüm teknolojisidir. Enerji ve kaynak dönüşümü temel olarak termokimyasal teknolojiyi, hidrolizi, alkolizi ve biyolojik parçalanmayı içerir.
3. Atık plastiklerin geri dönüşümü
Plastikler, fiziksel özelliklerine göre termoplastikler ve termoset plastikler olarak ikiye ayrılabilir: ilki, yüksek sıcaklıklarda eritilerek sıvıya dönüştürülebilir ve daha sonra gereksinimlere göre farklı şekillerde nesneler haline getirilebilir ve geri dönüştürülebilir ve tekrar tekrar kalıplanabilir; ikincisi eritilemez veya yeniden şekillendirilemez ve yalnızca sert plastik nesneler halinde işlenip bir kez kullanılabilir ve ısıtılması sertliklerini artıracaktır. Termoplastikler esas olarak kaynak ve enerji geri dönüşümü için kullanılırken, termoset plastikler israfı önlemek amacıyla yalnızca enerji geri dönüşümü için kullanılır.
(1) Basit geri dönüşüm yöntemi
Basit geri dönüşüm, geri dönüştürülmüş atık plastiklerin hiçbir değişiklik yapılmadan sınıflandırılması, temizlenmesi, ezilmesi, eritilmesi ve yeniden üretilmesi ve bunların doğrudan plastik kalıplama işleminde kullanılması teknolojisini ifade eder. Maliyeti ve yatırımı düşüktür ancak işlenebilecek plastik türlerine yönelik gereksinimleri vardır. Basit geri dönüşüm yöntemi neredeyse tüm termoplastik atık plastiklere ve termoset plastiklerle karıştırılmış az miktarda atık plastiklere uygulanabilir. Temel olarak üç imha türüne ayrılır: ① Plastik işleme tesisleri ve reçine üretim tesislerinin üretim sürecinden kaynaklanan artıklar genellikle temizdir ve tek bileşenlidir. Ayırma gerekmeden doğrudan ezilip plastikleştirilebilirler; ② Çeşitli ambalaj malzemeleri, filmler vb. gibi geri dönüştürülmüş plastiklerden kaynaklanan atık plastikler. Malzemelerin ayrılması, temizlenmesi, ezilmesi ve plastikleştirilmesi gerekiyor; ③ Kablo kılıfları gibi özel amaçlı plastiklerden kaynaklanan atık plastikler, yeniden kullanılmadan önce özel ön işlemlere ihtiyaç duyar ve çözünme, çökeltme ve kurutma sonrasında yeniden kullanılabilir veya diğer polimerlerle karıştırılabilir; atık plastikler, tereftalik asit (TPA) ve EG gibi kimyasallardan polyester yapma sürecinde reaksiyona girmek üzere eklenir. Polyester üretimi sürecinde atık plastikler eklenebilir.
(2) Modifikasyon ve Yenileme Yöntemi
Basit geri dönüşüm yöntemiyle karşılaştırıldığında modifikasyon ve geri dönüşüm yöntemi daha karmaşıktır. Atık plastikler kimyasal veya mekanik işlemlerle modifiye edildikten sonra farklı malzemelerin karıştırılması veya katkı maddeleri eklenmesiyle özel ihtiyaçlara uygun yeni plastikler üretilir. Geri dönüştürülmüş malzemelerin temel mekanik özelliklerini iyileştirebilir ve yüksek kaliteli özel ürünlerin üretim ihtiyaçlarını karşılayabilir. Atık plastik modifikasyonu, fiziksel modifikasyon ve kimyasal modifikasyona göre kabaca bölünebilen harmanlama modifikasyonu, takviye modifikasyonu, dolgu modifikasyonu, sertleştirme modifikasyonu, aşılama modifikasyonunu vb. içerir. Modifikasyon ve geri dönüşüm yöntemi çoğunlukla küçük ve orta ölçekli işletmeler tarafından benimsenmekte olup, esas olarak sanayi ve madencilik işletmeleri ile tarımdan kaynaklanan atık plastikleri (plastik parçalar, ambalaj ürünleri, pestisit şişeleri, gıda torbaları, günlük ihtiyaçlar gibi) tüketmektedir. Bu tür atık plastik az miktarda dolgu maddesi ve plastikleştirici içerir ve yeniden kullanımı kolaylaştırmak için biraz işlemden sonra molekül ağırlığı artırılabilir. Örneğin zincir genişleticiler, polimer modifikasyonunu ve kullanımını sağlamak amacıyla ABS'deki karboksil grubu ile polibütadienin terminal hidroksil grubu arasındaki bağı in situ uzatmak için kullanılır; PS, fiziksel özelliklerini iyileştirmek ve atık plastik geri dönüşüm teknolojisini geliştirmek için değiştirilmiş bir harmanlama işlemi kullanılarak bromlardan arındırılır ve ardından granüle edilir; Endüstriyel olarak üretilen polikarbonattaki bisfenol A, polimer film yüzey modifikasyonunu elde etmek ve ürünün normal kullanım gereksinimlerini karşılamak için harmanlama yoluyla çıkarılır.
Toplumda plastik ürünlere olan talep her geçen yıl artıyor ve bu hem çok fazla enerji tüketiyor hem de çevre kirliliğine neden oluyor ve biyolojik sağlığa zarar veriyor. Bu bağlamda atık plastiklerin modifiye rejenerasyon yöntemleriyle geri dönüştürülmesi de düşük karbon ekonomisine uyum sağlayan bir geliştirme yöntemidir. İşleme işletmelerinin çevre güvenliğinin hedefli bir şekilde kontrol edilmesi, çevre kirliliği sorunlarının azaltılması için çaba gösterilmesi, kapsamlı ve koordineli sürdürülebilir kalkınmanın sürdürülmesi gerekmektedir. Modifiye edilmiş rejenerasyon teknolojisi, çeşitli atık plastiklerde performans değişikliklerine neden olabilir. Örneğin, PE, PP, PVC, PS, ABS ve PA'nın tümü rejenerasyon işlemi sırasında renk değişikliğine uğrayacak, viskozite ve uzama azalacak, yüksek yoğunluklu PE'nin viskozitesi ise artacaktır. Bu nedenle atık plastik rejenerasyon teknolojisinin, geri dönüştürülmüş plastiklerin performans değişimleri açısından hem avantajları hem de dezavantajları bulunmaktadır. Ürün kalitesini sağlamak için katkı maddeleri eklenebilir veya teknik ayarlamalar yapılabilir.
4. Atık plastiklerin bertarafı ve kullanımına yönelik yeni teknolojiler
(1) Süperkritik sıvı bertaraf ve kullanım teknolojisi
Atık plastikler, kısa reaksiyon süresi, katalizör gerektirmemesi ve yüksek geri kazanım oranı gibi avantajlara sahip olan süperkritik akışkanlarda reaksiyona girer. Atık plastikler, süperkritik akışkanlarda monomerlere ayrıştırılabilen ve daha sonra yeni plastik ürünler üretmek üzere yeniden düzenlenebilen eter bağları, asil bağları ve ester bağları gibi kolaylıkla ayrışabilen kimyasal bağlara sahiptir. PET, süperkritik akışkanlarda monomerlere ayrıştırılabilir ve PU da süperkritik akışkan ayrıştırma teknolojisi kullanılarak geri dönüştürülebilir. Süperkritik akışkan ayrıştırma teknolojisinin iyi bir gelişme potansiyeli vardır, ancak kullanıldığında yüksek yüksek basınçlı sızdırmazlık gereksinimleriyle ilgili sorunlar vardır.
(2) Yüksek fırın enjeksiyonlu enerji geri kazanım teknolojisi
Yüksek fırın enjeksiyonu kullanılarak enerji geri kazanımının genellikle atık plastiklerin geri dönüştürülmesi için etkili bir yöntem olduğu düşünülmektedir. Enerji kullanımı açısından bakıldığında, yüksek fırın enjeksiyon teknolojisi, atık plastiklerde bulunan enerjiden yüksek bir kullanım oranına sahiptir (yaklaşık %80), esas olarak kimyasal enerji formundaki demir cevherini azaltır. Çevre koruma açısından bakıldığında, yüksek fırın enjeksiyon teknolojisi tarafından üretilen zehirli gaz içeriği düşüktür ve bu da büyük ölçekli uygulamalar için uygundur. Yüksek fırın enjeksiyon teknolojisi güçlü bir işleme kapasitesine sahiptir ve düşük karbonlu döngüsel ekonominin gelişmesine katkıda bulunur. Bununla birlikte, geri dönüştürülmüş atık plastikler genellikle tam olarak sınıflandırılmamaktadır ve reaktif malzemelere yönelik yüksek fırın enjeksiyonunun gerekliliklerini karşılamamaktadır; bu da yüksek fırın enjeksiyon teknolojisinin şu anda yaygın olarak kullanılmamasına neden olmaktadır.
(3) Fotoğraf işleme teknolojisi
Fotoişleme teknolojisi, atık plastikleri işlemek için enerji kaynağı olarak ışık enerjisini kullanır. Düşük kirliliğe ve ekonomik avantajlara sahiptir ve son yıllarda büyük ilgi görmüştür. Termokimyasal teknolojiyle karşılaştırıldığında fotoreaksiyon koşulları hafiftir ve enerji tüketimi düşüktür. Hedef ürünlerin yüksek seçiciliğini elde etmek için belirli kimyasal bağları doğru bir şekilde kırabilir. Fotoişleme teknolojisi temel olarak iki kategoriye ayrılır: fotodegradasyon ve fotokataliz.
Fotoişleme teknolojisinin uygulama beklentileri iyi olmasına rağmen, reaksiyon yollarını doğru bir şekilde tanımlamak ve kontrol etmek için yöntemlerin araştırılması, düşük maliyetli, yüksek performanslı fotokatalizörlerin geliştirilmesi ve aşağıdakilere göre ekonomik ve çevre dostu ön arıtma yöntemlerinin geliştirilmesi gibi hala çözülmesi gereken sorunlar vardır. farklı atık plastik türleri.
(4) Elektrokatalitik teknoloji
Atık plastiklerin elektrokataliz yoluyla değerli ürünlere dönüştürülmesi konusunda halen az sayıda uygulamalı çalışma bulunmaktadır. Elektrokatalitik teknoloji, kontrol edilebilir enerji potansiyeli, geri dönüştürülebilir elektrolit ve seçici dönüşüm gibi avantajlara sahip olmasına rağmen birçok uygulama zorluğuyla karşı karşıyadır: Deneysel üretim ekipmanlarını endüstriyel uygulamaya dönüştürmek zordur ve organik asitleri ve redoks maddelerini elektrolitlerden ayırma işlemi enerjidir. -yoğundur, daha verimli, çevre dostu ve ekonomik katalizörler gerektirir.
III. Atık plastik bertaraf ve kullanım teknolojisinin geliştirilmesine yönelik öneriler
Öncelikle kaynağından gelen miktarı azaltın ve geri dönüştürülmüş plastik kullanımını teşvik edin. Emtia ambalajlarının biyobozunur plastikler gibi alternatifleri seçmesini teşvik etmek, tek kullanımlık, bozunmayan plastik tüketimini azaltmak ve atık plastiklerin kaynağından çıkışını azaltmak için politika odaklı bir yaklaşım benimseyin. Geri dönüştürülmüş plastikler için standart bir sistem formüle edin, atık plastiklerin geri dönüşümünü ve yeniden kullanımını standartlaştırın ve geri dönüştürülmüş plastiklerin kamuoyu tarafından tanınmasını ve atık plastiklerin geri dönüşüm oranını iyileştirin.
İkincisi, atık plastiklerin sınıflandırılması ve geri dönüştürülmesinin güçlendirilmesi. Ülkemde atık plastiklerin bertarafı ve kullanımı nispeten geç gelişti ve ilgili geri dönüşüm ve yönetim mekanizmaları hâlâ sağlam değil. Toplumun çevre bilinci henüz davranışsal alışkanlıklara dönüşmemiş olup, çöp sınıflandırmasının öneminin anlaşılması da nispeten zayıftır. İlgili çöp sınıflandırma ve geri dönüşüm politikalarının uygulanmasını ve tanıtımını güçlendirmek ve atık plastik sınıflandırma ve geri dönüşümünün sanayileşmesini etkin bir şekilde teşvik etmek gerekmektedir.
Üçüncüsü teknolojik yeniliği ve başarıların dönüşümünü teşvik etmektir. Atık plastiklerin arıtılmasına yönelik yeni teknolojiler henüz olgunlaşmamıştır ve olgun teknolojilerle karşılaştırıldığında belirgin eksikliklere sahiptir. Temel teknik sorunlarda atılımların teşvik edilmesi için atık plastiklerin bertarafı ve kullanımına ilişkin araştırmaların düzenine gerekli destek verilmelidir. İşletmelerin teknolojik araştırmalara katılma isteğini artırmak, uygulama ihtiyaçlarına göre yönlendirilen temel araştırmalara odaklanmak ve atık plastik işleme ve kullanımında yenilikçi teknolojik başarıların sorunsuz dönüşümünü teşvik etmek için kamu finansmanı kullanılmalıdır.