دکتر مرتضی حاجیان، دکتر کریم موثقی، مهندس اصغر قرآنی و محمود آرزومندی

گروه شیمی دانشگاه اصفهان و سازمان بازیافت شهرداری اصفهان

منتشر شده در سومین همایش ملی بهداشت محیط در سال ۱۳۷۹

یکی از عوامل مؤثر در ایجاد آلودگی محیط زیست، دفن کردن زباله‌ها، به آب ریختن و یا سوزاندن آنهاست. بیشتر این ضایعات کاغذهای باطله، مقوا و کارتن، شاخه و برگ گیاهان، پلاستیک و لاستیک‌هایی است که به صورت ضایعات در آمده است. هرکدام از روش‌هایی که بدان اشاره شد می‌تواند به نوعی در آلوده ساختن محیط زیست مؤثر باشند، مخصوصاً سوزاندن آنها در هوای آزاد باعث متصاعد شدن گازهایی چون CO و CO2، NH3، NO، NO2، SO3، PBO و غیره می‌شود. این گازها همراه با گرد و غبار توسط باد، طوفان و باران از نقطه‌ای به نقطۀ دیگر منتقل می‌شوند و باعث رشد گیاهان و حیوانات و نیز باعث اختلالی در دستگاه تنفسی انسان می‌گردد. بنا بر این روشهایی که اشاره گردید روش‌های اصولی برای بازیافت پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها نیست. وانگهی نوساناتی که بر روی قیمت نفت خام و فرآورده‌های آن و نیز بر روی مواد پتروشیمی وجود دارد باعث گردید که بازیافت به صورت مواد جامد به طریقۀ اساسی انجام شده و از سوزاندن مواد پلاستیکی و لاستیکی که با آزاد شدن گازهای سمی که قبلاً بدان‌ها اشاره گردیده و باعث آلودگی محیط زیست می‌شود، جلوگیری شود. از طرف دیگر با بازیافت صحیح و اصولی می‌توان از بازیافت ضایعات پلاستیکی فرآورده‌های پلاستیکی جدیدی تهیه نمود که شاید تهیۀ آن‌ها از مواد پتروشیمی امکان پذیر نباشد.
امروزه پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها که از جمله پلیمرهای مصنوعی می‌باشند در صنایع جایگاه خاصی دارند و هم وقتی به صورت ضایعات شهری یا صنعتی در می‌آیند بازیافتشان به صورت اصولی و صحیح می‌تواند نقش بسیار مهمی در جلوگیری از آلوده شدن محیط زیست داشته باشد. قبلاً تصور می‌شد با دفن ضایعات پلاستیکی و لاستیکی در زیر زمین هم می‌توان برای مدتی از شر آنها خلاصی یافت و هم اینکه در زیر زمین همانند برگ درختان می‌پوسند و از بین می‌روند. تا اینکه در جاهایی که به علت کمبود زمین مجبور بودند از همان زمین‌هایی که در زیر آن‌ها مواد پلاستیکی دفن شده بود استفاده کنند متوجه شدند ضایعات پلاستیکی و لاستیکی بدون تغییر و تخریب به جای مانده‌اند . بنابراین به این نتیجه رسیدند که دفن کردن ضایعات پلیمری نمی‌تواند راه اساسی برای خلاصی از شر ضایعات گردد. متأسفانه روز به روز بر اثر کاربرد وسیعی که مواد پلاستیکی و لاستیکی در صنایع مختلف دارند بر حجم اینگونه ضایعات افزوده می‌شوند به طوری که آمار به دست آمده در سال 1993 نشان می‌دهد که فقط در اروپای غربی تقریباً 26 میلیون تن پلاستیک مصرف شده که 14 میلیون تن آن ضایعات بوده است. در ژاپن در سال 1975 تا سال 1990 میزان ضایعات جامد شهری که مواد ساختمانی، آهن آلات و شیشه نیز جزو آنها بوده است از 4200 هزار تن در سال به 5100 هزار تن رسیده است. در ایران نیز در سال 1376 بیش از 600 هزار تن پلاستیک مصرف شده که از این مقدار 315 هزار تن انواع پلی اتیلن سبک، سنگین و خطی بوده و 200 هزار تن پلی پروپلین بوده که در بیشترین مصارفش در تهیه لوله، ظروف و اتصالات و الیاف مصنوعی بوده است، و نیز 110 هزار تن پلی وینیل کلراید (پی.وی.سی) بوده که برای تهیه اتصالات و لوله اتصال فاضلاب، شیلنگ، چرم‌های مصنوعی رویه و تحت کفش و کفپوشها بوده است، 40 هزار تن پلی استایرن (کریستال) جهت تهیه قطعات وسایل خانگی، ظروف و مقدار 2 هزار تن پلی اتیلن ترفتالات (پت) جهت تهیه الیاف پلی استر، ظروف نوشابه و بسته بندی مواد غذایی به کار دیده شده است. با توجه به آمار روز افزون مصارف پلاستیک به موازات آن نیز ایجاد ضایعات پلاستیکی نیز افزایش می‌یابد و با توجه به حجم ضایعات تولید شده و ارزش افتصادی آن‌ها و نیز با توجه به نقش مهمی که در کاهش آلودگی محیط زیست دارند دارای ارزش هرگونه سرمایه گذاری برای دولت می‌باشد.

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نماید

شیوه‌های مختلف بازیافت ضایعات پلاستیکی
انواع روش‌های بازیافت پلاستیک را می‌توان به صورت زیر دسته بندی نمود:
1- بازیافت فیزیکی نوع اول

در این روش فرآورده‌های پلاستیکی که در کارگاههایتولید در اثر عوامل مختلف به صورت ضایعات در آمده‌اند پس از خرد و آسیاب کردن دوباره با مو. اد نو به صورت همان فرآورده‌های اولیه در می‌آیند.

2- بازیافت فیزیکی نوع دوم

 در این روش ضایعات پلاستیکی که معمولاً در ضایعات جامد شهری می‌باشند پس از یک سری عملیات فیزیکی مثل جداسازی، شستشو، خشک کردن، آسیاب کردن و فرآورش به صورت محصولات و فرآورده‌های پست‌تر در می‌آیند. اکنون این نوع بازیافت در اکثر مراکز بازیافت مثل سازمان بازیافت مواد جامد شهرداری اصفهان انجام شده وبیشتر این ضایعات به صورت کیسه‌های زباله تولید می‌شود.

3- بازیافت شیمیایی نوع سوم

 در این روش به وسیله عملیات شیمیایی مثل تجزیه حرارتی (پیرولیز)، ئیدرولیز، الکولیز و غیره ضایعات پلاستیکی تبدبل به ترکیبات سبکتر و حتی تبدیل به تکپارهای تشکیل دهنده سان می‌شود. اخیراً این روش در مورد بازیافت پلاستیک پت در حد آزمایشگاهی سروع شده است.

4- بازیافت فیزیکی شیمیایی

 در این روش از سوزاندن ضایعات پلاستیکی در کوره‌های مخصوص می‌توان از انرژی حاصل در به کارگیری توربین‌های برق استفاده نمود. این روش اکنون در بعضی از کشورهای صنعتی به کار برده می‌شود. این بیشتر در مورد ضایعات پلاستیکی بیمارستانی توصیه می‌شود. این روش خود از لحاظ کاهش آلودگی‌های محیط زیست و نیز از لحاظ بازیافت انرژی حاصل دارای اهمیت قابل ملاحظه است.

مراحل بازیافت ضایعات پلاستیک شهری
بازیافت ضایعات پلاستیکی شامل مراحل زیر است:
1- جمع آوری ضایعات

 جمع آوری ضایعات پلاستیکی بستگی به موقعیت جغرافیایی، اجتماعی، اقتصادی و قوانین حاکم بر آن جامعه دارد. در اکثر جاها ضایعات پلاستیکی همراه با سایر مواد جامد مثل شیشه آلات، آهن آلات، ضایعات درختی و برگها، کاغذ و مقوا و مواد غذایی و وسایل ساختمانی و غیره جمع آوری می‌شود ولیکن اخیراً با تشویقی که از طرف شهرداری‌ها می‌شود ضایعات توسط شهروندان به طور جداگانه در خانه‌ها تفکیک می‌شود این عمل کمک بزرگی به مراحل بعدی بازیافت می‌نماید. وظیفه رسانه‌های عمومی و سازمان‌های بازیافت در تشویق شهروندان جهت جداسازی ضایعات مؤثر است. حتی در بعضی از جاها تفکیک پلاستیک از یکدیگر انجام شده و این روش بسیار مطلوبی در جمع آوری ضایعات و بازیافت آن‌ها می‌باشد

2- جداسازی ضایعات پلاستیکی از یکدیگر

معمولاً وقتی ضایعات جامد به محل بازیابی انتقال داده می‌شود پلاستیک‌های مختلف از دو جهت از یکدیگر جداسازی می‌شوند یکی از لحاظ ماهیت آن‌ها و حساسیتی که در مقابل حرارت دارند بدین معنی پلاستیک‌های که از دسته گرمانرم یا ترموپلاستیک هستند مثل انواع بطریهای پلی اتیلن، ظروف و قطعات پلی پروپلین، ظروف لبنیات نیم ایمپکت پلی استایرن، ظروف شیشه‌ای شفاف و رنگین از جنس کریستال یا پلی استایرن ضربه پذیر، چرخ گوشت خوردگی و آبمیوه گیری از جنس ABS (کوپلیمر – اکریلونیتریل بوتادین – استایرن) البته اتصالات و لوله‌ها از جنس پلی وینیل کلراید گرچه از نوع ترموپلاست ها هستند ولی از انواع دیگر که اشاره گردید جدا می‌شوند. این کار به عللی است که ذکر آنها خارج از حوصله این مقاله است.
دسته دیگر پلاستیک‌هایی که در اثر حرارت خمیر نمی‌شوند مثل ظروف ملامین، کلید و پریزهای برق قطعاتی از جنس باکلیت (رزین فنل – فرمالدئید). این دسته از پلاستیک ترموست می گویند و بازیافت آنها اخیراً بدین صورت است که پس از عملیات جداسازی، خرد کردن و شستشو و خشک کردن، آسیاب شده و به عنوان موتد تقویت کننده در پلاستیک‌ها در لاستیک سازی به کار برده می‌شوند.
نوع دیگر جداسازی پلاستیک‌ها علاوه بر حالت قبلی از لحاظ رنگ است به طوری که پلاستیک با رنگهای زرد، آبی، قرمز، سبز از رنگ‌های سفید وبی رنگ جدا می‌شود.

3- خرد کردن و شستشوی ضایعات پلاستیکی

اصولاً هرچه جمع آوری ضایعات انتخابی‌تر باشد درجه خلوص فرآورده‌های نهایی حاصل از بازیافت دارای کیفیت بهتری است. معمولاً پلاستیک‌های جمع آوری شده دارای آلودگی‌های زیادی هستند آسانترین روش پاکسازی آن‌ها از آلودگی‌ها، شستشوی آنها در حوضچه‌های آب است. معمولاً آلودگی‌هایی که همراه ضایعات است به صورت آلودگی‌های محلول در آب و یا محلول در آب است. آلودگی غیر محلول در آب معمولاً در ته حوضچه ته نشین می‌شوند.
در ابتدای حوضچه‌های شستشو در قسمت میانی خرد کننده‌های قیفی شکل تیغه‌های عمود بر هم دوار وجود دارد که پلاستیک را در داخل دهانه قیفی شکل می‌ریزند. فعالیت پلاستیکی به صورت تکۀ کوچک در می‌آید و با عمل بهمزنی که در حوضچه قرار دراد وبا توجه به تعدادی از مواد پاک کننده در ظروف مایعات پاک کننده عمل شستشو به خوبی انجام می‌شود. سپس تکه‌های خرد شده پلاستیک از سرریز حوضچه‌ها وارد ظروف خشک کننده می‌شود. در این ظروف بر اثر نیروی گریز از مرکز ضایعات پلاستیکی خشک می‌شوند.

4 – آسیاب کردن و مخلوط کردن با مواد نو یا مواد افزودنی

این مراحل را عمل آوری ضایعات نیز می گویند. معمولاً ضایعات آسیاب شده که معمولاً مخلوطی از پلاستیک‌های همرنگ و ترموپلاست می‌باشد بیشتر جهت تهیۀ فرآورده‌های نامرغوب و کیسه‌های پلاستیکی انجام می‌شود و اگر بخواهند از آن ضایعات، مواد مرغوبتری تهیه نمایند بایستی با استفاده از مواد نو و یا مواد افزودنی مخلوط و عمل فراورش رویان انجام شود. مثلاً در مورد ضایعاتی که به صورت مخلوطهایی از پلی اتیلن بک و پلی اتیلن سنگین باشد به کار بردن حدو. د 10 درصد از پلی اتیلن سبکی خطی با تقویت خواص مکانیکی آنها شده است . و یا اگر ضایعات به صورت یک پلاستیک همگن باشد مثل ضایعاتی که از بازیافت بطریهای نوشابه از جنس پلی اتیلن ترفتالات می‌آید، اضافه کردن 80 درصد از ماده نو خواصی کاملاً مشابه با مواد اولیه دارد. در مورد تقویت خواص مکانیکی ضایعات پلاستیکی معمولاً از یک سازگار کننده عمومی به نام بنت (Bennet) این سازگار کننده کوپلیمری از منومرهایی است که پلیمرهای آنها در ضایعات وجود دارند. مثلاً کوپلیمری از اتیلن – پروپلین – استایرن برای بهبود خواص مکانیکی آمیره ای از ضایعات پلی اتیلن – پلی استایرن و پلی پروپلین مؤثر است. بر اثر تحقیقاتی که انجام گرفته این نتیجه به دست آمده است که با افزودن کوپلیمر بیشتر به عنوان سازگار کننده پلاستیک‌ها می‌توان در آمیزه‌های پلاستیکی محیط همگن ایجاد نموده که باعث بهبود خواص مکانیکی آنها شود و هرچه مواد سازگارکننده بیشتر باشد نتیجه بهتری به دست می‌آید ولیکن به لحاظ اینکه تولید سازگار کننده‌ها از لحاظ لقتصادی پرهزینه است بایستی حداقل مقدار آنها حداکثر نتیجۀ مطلوب را به دست آورد و اضافه کردن بیش از 20 درصد از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

امروزه در کشورهای مختلف جهان مخصوصاً کشورهای پیشرفته اهداف خاصی از بازیافت مواد دنبال می‌شود. اما هدف اول آنها کاهش میزان ضایعات و افزایش سرعت کاهش است. 
معمولاً در بازیافت مواد سه محدودیت فنی، زیست محیطی و اقتصادی وجود دارد :
 محدودیت فنی بیشتر در مورد تجهیزات و وسایلی است که جهت بازیافت به شیوه‌های مختلف وجود دارد. محدودیت زیست محیطی هنگامی اتفاق می افتد که حمل و نقل یا تبدیل در چرخۀ بازیافت بیش از روشهای دفن ضایعات اثر مخرب داشته باشد و محدودیتهای اقتصادی وقتی حاصل می‌شود که هزینۀ خالص بازیافت بیش از هزینه‌های بازیافت باشد، البته باید توجه داشت که محدودیت‌های اقتصادی هر قدر زیاد باشد نبایستی مانع از بازیافت شود. محدودیت‌های اقتصادی و هزینه‌های حاصله تا وقتی که بازیافت برای محیط زیست مزایایی به همراه دارد قابل قبول است. بنابراین محدودیت‌های اقتصادی بازیافت اساساً تحت اثر مزایای زیست محیطی می‌تواند قرار گیرد.

نتیجه گیری
با توجه به خواص متنوع و مهندسی که پلاستیک‌ها نسبت به فلزات و آلیاژها دارند و با توجه به حجم قابل توجه آنها نسبت به سایر مواد جامد که البته بر حسب فصول و فرهنگ‌های مصرفی متفاوت است. سوزاندن آنها بدون استفاده از انرژی حرارتی آنها و یا دفن کردن ویا به آب ریختن آنها آسیب‌های فراوانی به محیط زیست وارد می‌شود. بنابراین این روشها، طریقه‌های اساسی و منطقی نیست با توجه به اینکه برای ساخت چنین فرآورده‌هایی که روزی قابل استفاده بوده و امروز به صورت ضایعات درآمده‌اند. بایستی از مواد پتروشیمی حاصل از نفت دوباره استفاده نمود. بنابراین بازیابی آن‌ها می‌تواند هرچند که در بعضی از مواد و شرایط از لحاظ اقتصادی پر هزینه باشد از لحاظ حفظ محیط زیست قابل توجه است و بر سازمانهای مربوطه است که کاهش آلودگی‌های محیط زیست را نسبت به مسائل اقتصادی ترجیح دهند و مسئله بازیافت را حتی در شهرهای دور افتاده با برنامه ریزی‌های صحیح مورد توجه قرار دهند. از طرف دیگر سرمایه گذاری تحقیقاتی در این زمینه باعث می‌شود حتی از بازیافت ضایعات پلاستیکی فرآورده‌های قابل توجه مثل میز و نیمکت‌های آموزشی، قطعاتی برای خودروها و غیره ساخت که تهیه آنها حتی از مواد پتروشیمی امکان پذیر نباشد.

منابع
1-    Kalson Carl,Polymer Recycling,Vol, 1, No, 4P, 1-3, 1993.
2-    Recycling of Plastic Materials,Mantia F.P. (Ed). chem tec pub,canada.
3-    Laquana o,and et al.J.Appl.polymer,Sci,38,667,1987.
4-    Paul D.R,and et al, polym.Eng,Sci12,1985.
5-    Vaccaro.E,Anthony T,J,Appl,Polym Sci 63,275-281,1997.
6-    Anon,A,Mod,Plast 20,1,72,1990.
7-    فرهید فرهمندقوی، محمود محراب زاده، جلیل مرشدیان، مجله شیمی، سال 12 شماره 1-تیرماه 1387.
8-    محمود محراب زاده، شراره شجاعی تهرانی، بازیافت شیمیایی پلی اتیلن ترفتالات، پروژه کارشناسی ارشد، پائیز 1377.
9-    Plastic Recycling R,91,P22-11.
10-    R,95 Comgress Proceeding P,192

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نمای