بازیافت کامپوزیتها
۱۳۸۸/۰۹/۲۱
بازیافت کامپوزیتها
با افزایش مصرف مواد کامپوزیتی در بخش های مختلف صنعتی، دفن کردن مواد دور انداختنی و ضایعات قطعات کامپوزیتی نمی تواند تنها راه خلاص شدن از این مواد باشد.
به عبارت دیگر باید برای استفاده بهتر از این مواد آنها را بازیافت کرد. در حال حاضر در بسیاری از بخش های بازرگانی، ضایعات کامپوزیتی با دقت کمی دفن می شوند.
دولت ها از آلودگی های ایجاد شده از این مواد برای محیط زیست آگاه هستند از این رو قوانین سختگیرانه ای برای بازیافت پلاستیک ها و ضایعات کامپوزیتی در نظر گرفته اند. آلمان، انگلیس، فرانسه،ایتالیا و سایر کشورهای اروپایی قانون هایی برای بازیافت پلاستیک ها و ضایعات کامپوزیتی در نظر دارند.
ژاپن نیز برنامه هایی مشابه برای دفع مواد زائد (ضایعات کامپوزیتی) را در دست تهیه دارد. ژاپن در حال حاضر 70 درصد از کل 47 میلیارد کیلوگرم ضایعات خود را می سوزاند و به خاکستر تبدیل می کند. در آمریکا 7 درصد وزنی از کل ضایعات جامد شهری را تشکیل می دهد.
با توجه به آمار منتشر شده توسط سازمان آلودگی محیط زیست، 13.2 میلیارد کیلوگرم پلاستیک در سال 1990 به ضایعات جامد شهری تبدیل می شود، این در حالی است که تنها 1 درصد از این ضایعات بازیافت می شوند.
روش عمده نابود کردن ضایعات جامد شهری دفن کردن آنهاست که این آمار 73 درصد کل را تشکیل می دهد.
روش های دیگر مانند بازیافت (11درصد)، سوزاندن(14 درصد)، تبدیل مواد به کود(12 درصد)، نیز از روش های نابود کردن ضایعات جامد شهری است.
در ایالات متحده آمریکا نرخ رشد سالانه برای تولید پلاستیک در سه دهه گذشته در حدود 10.3 درصد در مقایسه با 3.2 درصد نرخ رشد ملی بوده است.
نرخ رشد سالانه برای مواد کامپوزیتی 4 درصد در آمریکا بوده است. در سال 2000 میلادی تولید مواد کامپوزیتی در آمریکا 3.9 میلیارد پوند بوده است.
در سال 1980 میلادی تولیدات پلاستیکی بیش از 26.5 میلیارد کیلوگرم بوده است.
انجمن صنایع پلاستیک فروشی معادل 34.4 میلیارد کیلوگرم از فروش پلاستیک را برآورد کرده بود.
از آنجا که پلاستیک ها یکی از مواد تشکیل دهنده مهم کامپوزیت هاست، بازیافت پلاستیک نیز تا حدی در این مقاله بررسی می شود.
2-راه های مقابله با ضایعات:
چندین روش برای رهایی و خلاص شدن از دست مواد زائد و ضایعات شهری و صنعتی وجود دارد:
الف) سوزاندن
ب) دفن کردن
ج) بازیافت
1-2) سوزاندن:
سوزاندن یک گزینه برای خلاصی از ضایعات کامپوزیتی است، اما در این روش مواد با ارزش در طی فرآیند سوزاندن نابود می شود که خود می تواند منبعی برای آلودگی باشد.
در این روش، ضایعات در کوره های زباله سوز شهرداری سوزانده می شود. این روش به دلیل فضای کمی که احتیاج دارد در ژاپن مرسوم است. ژاپن 70 درصد از کل مواد ضایعاتی خود را به خاکستر تبدیل می کند.
در ژاپن هر ساله 5 میلیون کیلوگرم ضایعات پلاستیکی تولید می شود که 65 درصد آن سوزانده می شود و به خاکستر تبدیل می شود، 23 درصد دفن می شود و تنها 5 درصد بازیافت می شود.
2-2) دفن کردن:
می توان گفت دفن کردن یکی از رایج ترین روش ها برای خلاص شدن از دست ضایعات است. در این مرحله، ضایعات به یک محل مخصوص برده می شود. به خاطر اینکه پلاستیک ها و مواد کامپوزیتی موادی زیست تخریب ناپذیر هستند آلودگی این روش زیاد است.
3-2) بازیافت:
بازیافت به دلیل ویژگی حفظ منابع طبیعی و به وجود آوردن محیط زیست سالم روشی مورد توجه و مورد علاقه در دنیا برای خلاصی از دست ضایعات پلاستیکی و مواد کامپوزیتی است.
راتژه، بازیافت و سوزاندن را به چهار دسته تقسیم می کند.
1)بازیافت اولیه شامل بازفرآوری ضایعات به نمونه اصلی یا یک محصول همانند نمونه اصلی است. نمونه ای از این فرآوری مجدد ضایعات پلاستیکی به سطل زباله یا لیوان می باشد. محصولات ساخته شده از ترموپلاستیک های تقویت نشده از این دسته می باشد.
2)در بازیافت ثانویه، مواد زائد به موادی تبدیل می شوند که احتیاج به مواد خام ندارند. بازفرآوری ضایعات پلی اتیلن ترفتالات ظروف نوشیدنی مانند نوشابه و آب معدنی به موادی مانند فرش های صنعتی از این دسته هستند. در پی استفاده مستمر و چندین باره از محصول خصوصیات ماده ممکن است تنزل یابد. در نتیجه به برخی از خواص مطلوب نمی توان رسید.
3)در بازیافت نوع سوم، در حین انجام فرآیند پلیمری استفاده شده در کامپوزیت ها به واحدهای کوچک تشکیل دهنده شان تبدیل می شود. این زنجیرهای ضعیف هیدروکربناتی می توانند برای ساخت مونومرها، پلیمرها، سوخت هاو مواد شیمیایی استفاده شود که می توان نتیجه آن را می توان حفظ منابع نفتی دانست. فیبرها و پرکننده های جدا شده در طول فرآیند در قالب گیری ترکیبات استفاده مجدد می شود. بازیافت نوع سوم می تواند جز بازیافت اولیه یا بازیافت ثانویه محسوب شود، که این امر بستگی به استفاده نهایی از ایم مواد شیمیایی دارد.
4)در بازیافت نوع چهارم، ضایعات سوزانده می شود و انرژی تولید شده در کاربردها و استفاده های دیگر استفاده می شود.
بر اساس این دسته بندی ها روش های بازیافت مانند تجزیه در اثر حرارت یا خورد کردن قطعات توسعه یافته اند.
بازیافت مواد تک ساختاری آسان تر از مواد کامپوزیت و مرکب است. فیبرهای تقویت شده در کامپوزیت ها دارای خصوصیات منحصر به فردی است اما این خصوصیات بازیافت را دچار یک پیچیدگی می کند.
از طرفی کامپوزیت های ترموپلاستیک پتانسیل بازیافت اولیه یا ثانویه را دارا هستند در حالی که کامپوزیت های ترموست معمولاً جز دسته های ثانویه، سوم، چهارم در مراحل بازیافت قرار می گیرند.
دولت ها از آلودگی های ایجاد شده از این مواد برای محیط زیست آگاه هستند از این رو قوانین سختگیرانه ای برای بازیافت پلاستیک ها و ضایعات کامپوزیتی در نظر گرفته اند. آلمان، انگلیس، فرانسه،ایتالیا و سایر کشورهای اروپایی قانون هایی برای بازیافت پلاستیک ها و ضایعات کامپوزیتی در نظر دارند.
ژاپن نیز برنامه هایی مشابه برای دفع مواد زائد (ضایعات کامپوزیتی) را در دست تهیه دارد. ژاپن در حال حاضر 70 درصد از کل 47 میلیارد کیلوگرم ضایعات خود را می سوزاند و به خاکستر تبدیل می کند. در آمریکا 7 درصد وزنی از کل ضایعات جامد شهری را تشکیل می دهد.
با توجه به آمار منتشر شده توسط سازمان آلودگی محیط زیست، 13.2 میلیارد کیلوگرم پلاستیک در سال 1990 به ضایعات جامد شهری تبدیل می شود، این در حالی است که تنها 1 درصد از این ضایعات بازیافت می شوند.
روش عمده نابود کردن ضایعات جامد شهری دفن کردن آنهاست که این آمار 73 درصد کل را تشکیل می دهد.
روش های دیگر مانند بازیافت (11درصد)، سوزاندن(14 درصد)، تبدیل مواد به کود(12 درصد)، نیز از روش های نابود کردن ضایعات جامد شهری است.
در ایالات متحده آمریکا نرخ رشد سالانه برای تولید پلاستیک در سه دهه گذشته در حدود 10.3 درصد در مقایسه با 3.2 درصد نرخ رشد ملی بوده است.
نرخ رشد سالانه برای مواد کامپوزیتی 4 درصد در آمریکا بوده است. در سال 2000 میلادی تولید مواد کامپوزیتی در آمریکا 3.9 میلیارد پوند بوده است.
در سال 1980 میلادی تولیدات پلاستیکی بیش از 26.5 میلیارد کیلوگرم بوده است.
انجمن صنایع پلاستیک فروشی معادل 34.4 میلیارد کیلوگرم از فروش پلاستیک را برآورد کرده بود.
از آنجا که پلاستیک ها یکی از مواد تشکیل دهنده مهم کامپوزیت هاست، بازیافت پلاستیک نیز تا حدی در این مقاله بررسی می شود.
2-راه های مقابله با ضایعات:
چندین روش برای رهایی و خلاص شدن از دست مواد زائد و ضایعات شهری و صنعتی وجود دارد:
الف) سوزاندن
ب) دفن کردن
ج) بازیافت
1-2) سوزاندن:
سوزاندن یک گزینه برای خلاصی از ضایعات کامپوزیتی است، اما در این روش مواد با ارزش در طی فرآیند سوزاندن نابود می شود که خود می تواند منبعی برای آلودگی باشد.
در این روش، ضایعات در کوره های زباله سوز شهرداری سوزانده می شود. این روش به دلیل فضای کمی که احتیاج دارد در ژاپن مرسوم است. ژاپن 70 درصد از کل مواد ضایعاتی خود را به خاکستر تبدیل می کند.
در ژاپن هر ساله 5 میلیون کیلوگرم ضایعات پلاستیکی تولید می شود که 65 درصد آن سوزانده می شود و به خاکستر تبدیل می شود، 23 درصد دفن می شود و تنها 5 درصد بازیافت می شود.
2-2) دفن کردن:
می توان گفت دفن کردن یکی از رایج ترین روش ها برای خلاص شدن از دست ضایعات است. در این مرحله، ضایعات به یک محل مخصوص برده می شود. به خاطر اینکه پلاستیک ها و مواد کامپوزیتی موادی زیست تخریب ناپذیر هستند آلودگی این روش زیاد است.
3-2) بازیافت:
بازیافت به دلیل ویژگی حفظ منابع طبیعی و به وجود آوردن محیط زیست سالم روشی مورد توجه و مورد علاقه در دنیا برای خلاصی از دست ضایعات پلاستیکی و مواد کامپوزیتی است.
راتژه، بازیافت و سوزاندن را به چهار دسته تقسیم می کند.
1)بازیافت اولیه شامل بازفرآوری ضایعات به نمونه اصلی یا یک محصول همانند نمونه اصلی است. نمونه ای از این فرآوری مجدد ضایعات پلاستیکی به سطل زباله یا لیوان می باشد. محصولات ساخته شده از ترموپلاستیک های تقویت نشده از این دسته می باشد.
2)در بازیافت ثانویه، مواد زائد به موادی تبدیل می شوند که احتیاج به مواد خام ندارند. بازفرآوری ضایعات پلی اتیلن ترفتالات ظروف نوشیدنی مانند نوشابه و آب معدنی به موادی مانند فرش های صنعتی از این دسته هستند. در پی استفاده مستمر و چندین باره از محصول خصوصیات ماده ممکن است تنزل یابد. در نتیجه به برخی از خواص مطلوب نمی توان رسید.
3)در بازیافت نوع سوم، در حین انجام فرآیند پلیمری استفاده شده در کامپوزیت ها به واحدهای کوچک تشکیل دهنده شان تبدیل می شود. این زنجیرهای ضعیف هیدروکربناتی می توانند برای ساخت مونومرها، پلیمرها، سوخت هاو مواد شیمیایی استفاده شود که می توان نتیجه آن را می توان حفظ منابع نفتی دانست. فیبرها و پرکننده های جدا شده در طول فرآیند در قالب گیری ترکیبات استفاده مجدد می شود. بازیافت نوع سوم می تواند جز بازیافت اولیه یا بازیافت ثانویه محسوب شود، که این امر بستگی به استفاده نهایی از ایم مواد شیمیایی دارد.
4)در بازیافت نوع چهارم، ضایعات سوزانده می شود و انرژی تولید شده در کاربردها و استفاده های دیگر استفاده می شود.
بر اساس این دسته بندی ها روش های بازیافت مانند تجزیه در اثر حرارت یا خورد کردن قطعات توسعه یافته اند.
بازیافت مواد تک ساختاری آسان تر از مواد کامپوزیت و مرکب است. فیبرهای تقویت شده در کامپوزیت ها دارای خصوصیات منحصر به فردی است اما این خصوصیات بازیافت را دچار یک پیچیدگی می کند.
از طرفی کامپوزیت های ترموپلاستیک پتانسیل بازیافت اولیه یا ثانویه را دارا هستند در حالی که کامپوزیت های ترموست معمولاً جز دسته های ثانویه، سوم، چهارم در مراحل بازیافت قرار می گیرند.
