1. يولي الناس المزيد والمزيد من الاهتمام لمعالجة البلاستيك النفايات
تعتبر المواد البلاستيكية واحدة من أعظم اختراعات القرن العشرين ، والتي تسهل إلى حد كبير إنتاج الناس وحياتهم. ومع ذلك ، يتم تكديس كمية كبيرة من النفايات البلاستيكية في مدافن النفايات أو التخلص منها في البيئة ، مما يشكل تهديدًا خطيرًا للنظام الإيكولوجي الطبيعي. لا يمكن أن تغير طرق المعالجة التقليدية الوضع الراهن لنفايات الموارد والتلوث البيئي. لذلك ، فإن استكشاف طرق صديقة للبيئة واقتصادية لإعادة تدوير النفايات البلاستيكية وتحقيق تحويل الاستهلاك البلاستيكي من اقتصاد يمكن التخلص منه إلى اقتصاد دائري للكربون أصبح مناطق ساخنة ومشاكل في مجال إعادة تدوير البلاستيك.
تطورت البلدان المتقدمة في وقت مبكر من اتجاه تقنية إعادة تدوير البلاستيك النفايات ولديها أنظمة تطبيقات ناضجة نسبيا. التجربة ذات الصلة تستحق تلخيصها والتعلم منها. أصدرت اليابان متطلبات إنتاج خاصة للشركات البلاستيكية. على سبيل المثال ، بالنسبة لزجاجات الحيوانات الأليفة ، من المنصوص عليه أنه لا ينبغي استخدام المقابض ، ويجب حظر التلوين ، ويجب استخدام الملصقات القابلة للإزالة جسديًا وأغطية زجاجات بلاستيكية ؛ تحتاج الشركات إلى وضع النفايات البلاستيكية في الإنتاج لتشكيل حلقة مغلقة من الموارد. لدى الولايات المتحدة أكثر من 1700 شركة لإعادة تدوير البلاستيك. اقترحت جمعية صناعة المواد البلاستيكية الأمريكية طريقة لوضع وتصنيف الأنواع البلاستيكية لإعادة تدوير البلاستيك. أجرت ناسا أبحاثًا حول استخدام الاستشعار عن بُعد عن بُعد لتحديد النفايات البلاستيكية في المحيط ؛ يتعين على شركات الطاقة الموجودة في المناطق الساحلية توفير تدريب على المنتجات البلاستيكية للموظفين الذين يعملون على الرف القاري الخارجي ، ويتم تشجيع المتطوعين على إزالة النفايات في المناطق الساحلية. أنشأت بعض دول الاتحاد الأوروبي طريقة إعادة تدوير شاملة نسبيًا لتعبئة النفايات المنزلية ، وقد أصدرت سياسات تتطلب من مصنعي التغليف دفع رسوم معينة إلى شركات إعادة التدوير أو أن مصنعي التغليف مسؤولون عن إعادة التدوير والمعالجة.
بفضل التطور السريع للمواد والصناعات التحويلية ، لم يعد التخلص من واستخدام البلاستيك النفايات يقتصر على أوضاع التخلص التقليدية مثل المكب والحرق. مع الإثراء المستمر لأنواع النفايات البلاستيكية وتحسين تقنيات المعالجة ، من المفيد تحديد نظام تكنولوجيا التخلص والاستخدام المقابل بشكل شامل وتوضيح مسار التطوير بناءً على الظروف الوطنية الفعلية لفهم تركيز تطوير المجال. بعد مراجعة تقنية ، تشكل هذه الورقة تصنيفًا لتقنيات التخلص من البلاستيك والاستخدام من أربعة جوانب: التخلص الميكانيكي ، وتحويل الطاقة والموارد ، وإعادة التدوير وإعادة الاستخدام ، والتقنيات الجديدة ؛ يقارن الخصائص وظروف الاستخدام وحالة التطوير الحالية للتقنيات المختلفة ، ويدرك حالة الصناعة وتحديات التطوير في التخلص من النفايات البلاستيكية واستخدامها ، وتوفر مرجعًا مباشرًا للبحث في إعادة التدوير والتخلص من النفايات النظيف والفعال واستخدامها .
الثاني. تصنيف تقنيات التخلص من البلاستيك والاستخدام
1. تكنولوجيا التخلص الميكانيكي
تهدف تكنولوجيا التخلص الميكانيكية للبلاستيك النفايات بشكل أساسي إلى الحد من السلامة ، ولكن هناك عمومًا مشاكل في الآثار البيئية والبيئية اللاحقة. على سبيل المثال ، سوف ينشر مكب النفايات والمحيطات نطاق التأثير من البلاستيك الدقيق. بالنظر إلى التأثير الإيكولوجي المستمر ، فإن مكب النفايات وإلقاء المحيطات ليست تقنيات مثالية للتخلص من البلاستيك ، ولا تتوافق مع مبدأ التنمية المستدامة الخضراء. من الضروري إجراء تقييم التأثير البيئي والبيئي مسبقًا وتحسين خطة التنفيذ للتخلص من مدافن النفايات البلاستيكية. على الرغم من أن طريقة حشو مواد البناء موجودة في مرحلة البحث والتطوير ، إلا أنها لديها بعض آفاق التطوير في إعادة تدوير واستخدام البلاستيك النفايات.
2. الطاقة وتحويل الموارد من النفايات البلاستيكية
من الستينيات إلى نهاية القرن العشرين ، حصلت مشكلة نقص الطاقة والموارد على اهتمام واسع النطاق. مع إدخال مفاهيم مثل التنمية المستدامة والاقتصاد الدائري ، تطورت صناعة البلاستيك بسرعة ، وزاد ناتج النفايات البلاستيكية. حول الباحثون انتباههم إلى الطاقة واستخدام الموارد للبلاستيك النفايات. تهدف إعادة التدوير والتخلص من البلاستيك النفايات بشكل أساسي إلى تحقيق الضرر والخفض واستخدام الطاقة أو الموارد. تقنية إعادة التدوير الكيميائية لغرض حماية البيئة هي تقنية تمثيلية لإعادة تدوير الطاقة وإعادة تدوير الموارد ، والتي تحلل البوليمرات البلاستيكية ذات النفايات عالية الجزيئية إلى مركبات جزيء صغير لإعادة التدوير الثانوية. يشمل تحويل الطاقة والموارد بشكل أساسي التكنولوجيا الكيميائية الحرارية ، التحلل المائي ، تحلل الكحول ، التحلل الحيوي.
3. إعادة تدوير البلاستيك النفايات
يمكن تقسيم المواد البلاستيكية إلى البلاستيك الحراري والمواد البلاستيكية الحرارية وفقًا لخصائصها الفيزيائية: يمكن ذوبان الأول في سائل في درجات حرارة عالية ، ثم تحويلها إلى أشياء ذات أشكال مختلفة وفقًا للمتطلبات ، ويمكن إعادة تدويرها وصولبةها مرارًا وتكرارًا ؛ لا يمكن إذابة هذا الأخير أو إعادة تشكيله ، ولا يمكن معالجته إلا في كائنات بلاستيكية صلبة واستخدامها مرة واحدة ، وسوف يزيد التسخين من صلابة. تستخدم اللدائن الحرارية بشكل أساسي لإعادة تدوير الموارد والطاقة ، في حين يتم استخدام البلاستيك الحراري فقط لإعادة تدوير الطاقة لتجنب النفايات.
(1) طريقة إعادة التدوير البسيطة
تشير إعادة التدوير البسيطة إلى تقنية الفرز والتنظيف والسحق والذوبان وإعادة تشكيل البلاستيك المعاد تدويره دون تعديل ، واستخدامها مباشرة لمعالجة صب البلاستيك. لها تكلفة منخفضة وانخفاض الاستثمار ، ولكن لديها متطلبات لأنواع البلاستيك التي يمكن معالجتها. تنطبق طريقة إعادة التدوير البسيطة على جميع المواد البلاستيكية للهدر بالحرارة تقريبًا وكمية صغيرة من البلاستيك النفايات المخلوطة بالمواد البلاستيكية الحرارية. وهي مقسمة بشكل أساسي إلى ثلاثة أنواع من التخلص: ① عادةً ما تكون عمليات الإنتاج من عملية إنتاج مصانع معالجة البلاستيك ونباتات إنتاج الراتنج نظيفة ولها مكون واحد. يمكن سحقها مباشرة والبلاسفة دون الفرز ؛ ② النفايات البلاستيكية من المواد البلاستيكية المعاد تدويرها ، مثل مواد التعبئة والتغليف المختلفة ، وما إلى ذلك. يجب فرز المواد وتنظيفها وسحقها والبلاستيك ؛ ③ النفايات البلاستيكية من المواد البلاستيكية ذات الأغراض الخاصة ، مثل غلاف الكابلات ، تحتاج إلى معالجة خاصة قبل إعادة استخدامها ، ويمكن إعادة استخدامها أو مزجها مع البوليمرات الأخرى بعد حلها وهطول الأمطار والتجفيف ؛ تتم إضافة البلاستيك النفايات للتفاعل في عملية صنع البوليستر من المواد الكيميائية ، مثل حمض تيريفثاليك (TPA) و EG. يمكن إضافة النفايات البلاستيكية في عملية صنع البوليستر.
(2) طريقة التعديل والتجديد
بالمقارنة مع طريقة إعادة التدوير البسيطة ، فإن طريقة التعديل وإعادة التدوير أكثر تعقيدًا. بعد تعديل البلاستيك النفايات من خلال العمليات الكيميائية أو الميكانيكية ، يتم إنتاج المواد البلاستيكية الجديدة التي تلبي احتياجات محددة عن طريق خلط مواد مختلفة أو إضافة إضافات. يمكن أن يحسن الخصائص الميكانيكية الأساسية للمواد المعاد تدويرها وتلبية احتياجات إنتاج المنتجات الخاصة عالية الجودة. يشمل تعديل النفايات البلاستيكية تعديل المزج ، وتعديل التعزيز ، وتعديل ملء ، وتعديل التشديد ، وتعديل التطعيم ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن تقسيمها تقريبًا وفقًا للتعديل الفيزيائي والتعديل الكيميائي. يتم اعتماد طريقة التعديل وإعادة التدوير في الغالب بواسطة مؤسسات صغيرة ومتوسطة الحجم ، والتي تستهلك بشكل أساسي المواد البلاستيكية التي تم إنشاؤها من قبل المؤسسات الصناعية والتعدين والزراعة (مثل الأجزاء البلاستيكية ومنتجات التغليف وزجاجات المبيدات الحشرية والأكياس الغذائية والضروريات اليومية). يحتوي هذا النوع من البلاستيك على كمية صغيرة من الحشو والملدنات ، ويمكن زيادة الوزن الجزيئي بعد القليل من المعالجة لتسهيل إعادة الاستخدام. على سبيل المثال ، يتم استخدام تمديدات السلسلة لتمديد الرابطة بين مجموعة الكربوكسيل في ABS ومجموعة الهيدروكسيل الطرفية من polybutadiene في الموقع لتحقيق تعديل البوليمر واستخدامه ؛ PS مبلور ثم حبيبات باستخدام عملية مزج معدلة لتحسين خصائصها الفيزيائية وترقية تقنية إعادة تدوير البلاستيك النفايات ؛ تتم إزالة Bisphenol A في البولي كربونات المنتج صناعياً عن طريق المزج لتحقيق تعديل سطح فيلم البوليمر وتلبية متطلبات الاستخدام العادي للمنتج.
يزداد الطلب على المنتجات البلاستيكية في المجتمع عامًا بعد عام ، والذي لا يستهلك الكثير من الطاقة فحسب ، بل يسبب أيضًا التلوث البيئي ويضر بالصحة البيولوجية. في هذا السياق ، يعد إعادة تدوير البلاستيك النفايات من خلال طرق التجديد المعدلة أيضًا طريقة تطوير تتكيف مع الاقتصاد منخفض الكربون. من الضروري التحكم في السلامة البيئية لمؤسسات المعالجة بطريقة مستهدفة ، والسعي لتقليل مشاكل التلوث البيئي ، ومتابعة التنمية المستدامة الشاملة والمنسقة. يمكن أن تسبب تكنولوجيا التجديد المعدلة تغييرات في الأداء في مختلف النفايات البلاستيكية. على سبيل المثال ، ستخضع كل من PE و PP و PVC و PS و ABS و PA إلى تغييرات في الألوان واللزوجة والاستطالة تنخفض أثناء عملية التجديد ، في حين أن لزوجة PE عالية الكثافة ستزداد. لذلك ، فإن تكنولوجيا تجديد التجديد البلاستيكية النفايات لها مزايا وعيوب لتغيرات الأداء في البلاستيك المعاد تدويرها. يمكن إضافة إضافات أو يمكن إجراء تعديلات فنية لضمان جودة المنتج.
4. تقنيات جديدة للتخلص من النفايات والبلاستيك
(1) تقنية التخلص من السوائل الفائقة وتكنولوجيا الاستخدام
تتفاعل البلاستيك النفايات في السوائل فوق الحرجة ، والتي لديها مزايا وقت التفاعل القصير ، لا حاجة للمحفزات ، ومعدل استرداد مرتفع. يمكن للبلاستيكات التي يمكن تحللها بسهولة روابط كيميائية قابلة للتحلل مثل روابط الأثير ، وسندات الأسيل ، وسندات الإستر ، والتي يمكن أن تتحلل إلى مونومرات في سوائل فوق الحرج ، ثم إعادة تنظيمها لإنتاج منتجات بلاستيكية جديدة. يمكن أن تتحلل PET إلى مونومرات في سوائل فوق الحرجة ، ويمكن أيضًا إعادة تدوير PU باستخدام تقنية تحلل السوائل فوق الحرجة. تقنية تحلل السوائل فوق الحرجة لها آفاق جيدة للتطوير ، ولكن هناك مشاكل مع متطلبات الختم عالية الضغط عالية عند استخدامها.
(2) تقنية استعادة الطاقة حقن فرن الصهر
يعتبر استرداد الطاقة باستخدام حقن فرن الصهر عمومًا وسيلة فعالة لإعادة تدوير البلاستيك. من وجهة نظر استخدام الطاقة ، فإن تقنية حقن الفرن الصهر لها معدل استخدام مرتفع للطاقة الواردة في النفايات البلاستيكية (حوالي 80 ٪) ، مما يقلل بشكل أساسي من خام الحديد في شكل الطاقة الكيميائية. من منظور حماية البيئة ، يكون محتوى الغاز السام الناتج عن تقنية حقن فرن الصهر منخفضًا ، وهو مريح للتطبيق على نطاق واسع. تتمتع تقنية حقن فرن الصهر بقدرة معالجة قوية وتفضي إلى تطوير اقتصاد دائري منخفض الكربون. ومع ذلك ، لا يتم تصنيف البلاستيك المعاد تدويره عادةً ولا تفي بمتطلبات حقن فرن الصهر للمواد التفاعلية ، مما يؤدي إلى أن تقنية حقن فرن الصهر لم يتم استخدامها على نطاق واسع في الوقت الحاضر.
(3) تكنولوجيا المعالجة الضوئية
تستخدم تقنية المعالجة الضوئية الطاقة الخفيفة كمصدر للطاقة لعلاج النفايات البلاستيكية. لديها انخفاض التلوث والمزايا الاقتصادية وجذب الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة. بالمقارنة مع التكنولوجيا الكيميائية الحرارية ، فإن ظروف التصوير الفوتوغرافي خفيفة واستهلاك الطاقة منخفض. يمكن أن يكسر بدقة روابط كيميائية محددة لتحقيق انتقائية عالية للمنتجات المستهدفة. تنقسم تكنولوجيا المعالجة الضوئية بشكل أساسي إلى فئتين: التحلل الضوئي والتحفيز الضوئي.
على الرغم من أن آفاق تطبيق تكنولوجيا المعالجة الضوئية جيدة ، إلا أنه لا تزال هناك مشاكل يجب حلها ، مثل استكشاف طرق لتحديد ومراقبة مسارات التفاعل بدقة ، وتطوير محفزات ضوئية منخفضة التكلفة ، وتطوير أساليب معالجة اقتصادية وصديقة للبيئة وفقًا لمحفزات أنواع مختلفة من النفايات البلاستيكية.
(4) تكنولوجيا التحفيز الكهربائي
لا يزال هناك عدد قليل من الدراسات التطبيقية حول تحويل البلاستيك النفايات إلى منتجات قيمة من خلال التحفيز الكهربائي. على الرغم من أن تكنولوجيا التحفيز الكهربائي لها مزايا إمكانات الطاقة القابلة للتحكم ، والكهارل القابل لإعادة التدوير ، والتحويل الانتقائي ، فإنها تواجه العديد من تحديات التطبيق: من الصعب تحويل معدات الإنتاج التجريبية إلى التطبيق الصناعي ، وعملية فصل الأحماض العضوية ومواد الأكسدة والاختزال هي الطاقة -كثافة ، تتطلب محفزات أكثر كفاءة وصديقة للبيئة واقتصادي.
ثالثا. اقتراحات حول تطوير التخلص من النفايات البلاستيكية وتكنولوجيا الاستخدام
أولاً ، قلل الكمية من المصدر وتشجيع استخدام المواد البلاستيكية المعاد تدويرها. اتبع نهجًا يعتمد على السياسة لتشجيع تغليف السلع على اختيار بدائل مثل المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي ، وتقليل استهلاك المواد البلاستيكية غير القابلة للتحلل المتاحة ، وتسعى جاهداً لتقليل ناتج النفايات من المصدر. صياغة نظام قياسي للبلاستيك المعاد تدويره ، وتوحيد إعادة تدوير وإعادة استخدام البلاستيك النفايات ، وتحسين الاعتراف العام للبلاستيك المعاد تدويره ومعدل إعادة تدوير المواد البلاستيكية النفايات.
ثانياً ، تعزيز تصنيف وإعادة تدوير النفايات البلاستيكية. تطور التخلص من واستخدام البلاستيك النفايات في بلدي متأخرا نسبيا ، وما زالت آليات إعادة التدوير والإدارة ذات الصلة غير سليمة. لم يتحول الوعي البيئي للجمهور بعد إلى عادات سلوكية ، وفهم أهمية تصنيف القمامة ضعيف نسبيًا. من الضروري تعزيز تنفيذ ودعاية سياسات تصنيف القمامة وإعادة التدوير ذات الصلة ، وتعزيز تصنيع تصنيع النفايات البلاستيكية وإعادة التدوير.
والثالث هو تعزيز الابتكار التكنولوجي وتحول الإنجازات. تقنيات جديدة للمعالجة البلاستيكية النفايات لم تنضج بعد ، ولها أوجه قصور بارزة مقارنة بالتقنيات الناضجة. يجب تقديم الدعم اللازم لتخطيط البحث حول التخلص من النفايات البلاستيكية واستخدامها لتعزيز الاختراقات في المشكلات التقنية الرئيسية. يجب استخدام التمويل العام لدفع حماس المؤسسات للمشاركة في البحوث التكنولوجية ، والتركيز على الأبحاث الأساسية التي تحركها احتياجات التطبيق ، وتعزيز التحول السلس للإنجازات التكنولوجية المبتكرة في معالجة النفايات البلاستيكية واستخدامها.
