اخبارمقالات

آیا بسپارهای زیست پایه پلی الفینی بر پایه نشاسته قابلیت بازیافت گرمایی دارند؟

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر  پلاستیک‏ها به عنوان محصولات کوتاه مدت استفاده می‏شوند و علی رغم همه مزایای عیان و غیر قابل انکارشان به دلیل آهنگ تخریب زیست محیطی کم، پیامدهای مضری برای طبیعت و موجودات زنده دارند. از این رو امروزه اجبار به استفاده از ظروف گیاهی زیست پایه به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. بنابراین تولید و مصرف کالاهای مختلف از آمیخته‏هایی بر پایه پلی الفین ها/نشاسته ی  گرمانرم در کشور ما به سرعت در حال توسعه است. با عنایت به این که چنین محصولاتی که دارای قابلیت زیست تخریب پذیری می‏باشند و معمولا برای بازیافت مجدد گرمایی طراحی و تولید نشده‏اند، ممکن است بیش از سایر پلاستیک های مصنوعی باعث آلودگی محیط زیست بشوند. بنابراین سوال مهم این پژوهش این است که آیا بسپارهای زیست پایه برپایه نشاسته، قابلیت بازیافت گرمایی دارند؟ در این پژوهش برای پاسخگویی به سوال طرح شده، دانه(گرانول‏)های پلی پروپیلنِ آمیخته با نشاسته گرمانرم، تا ۵ مرتبه در یک رانشگر (اکسترودر) دوماردان با میزان تنش برشی زیاد رانشگری شدند. به منظور مشخصه‏یابی این نمونه‏ها از آزمون‏های طیف سنجی فروسرخ انتقال فوریه، گرماوزن سنجی، گرماسنجی پویشی تفاضلی، شارش سنجی(رئومتری) صفحه چرخان، خواص کششی و بررسی تغییرات ظاهری استفاده گردید. مهم ترین نتیجه این پژوهش، قابلیت استفاده مجدد پلی پروپیلنِ آمیخته با نشاسته گرمانرم در فرایند گرمایی با دمای بیش از دمای ذوب ماده (رانشگری مذاب) است. نتایج حاصل از آزمون های مختلف در بخش بررسی تغییرات با تکرار رانشگری مجدد از پلی پروپیلن/نشاسته گرمانرم نشان داد که امکان استفاده مجدد از دانه‏های پلی پروپیلن/نشاسته گرمانرم تا ۴ مرتبه تکرار عملیات رانشگری مذاب به راحتی وجود دارد و تکرار پنجم نیز تغییرات کمی را نشان داده است.
کلمات کلیدی: پلی پروپیلن/نشاسته گرمانرم، بازیافت گرمایی، رانشگری مذاب، خواص گرمایی، خواص کششی، خواص ساختاری، خواص شارش شناختی (رئولوژیکی).

۱. مقدمه
بازیافت مکانیکی گرمایی پلاستیک های مصنوعی سالیان درازی است که ترویج و توسعه یافته است. پلاستیک های مصرفی با پایه پلی اتیلن ترفتالات (PET) به مقدار زیادی در فرایندهای شکل دهی بسپار در حالت مذاب به محصولات جدید تبدیل می شوند و امروزه به یک رشته صنعتی تبدیل شده است. سایر پلاستیک های مصنوعی از جمله پلی الفین ها نیز در صنعت بازیافت به محصولات جدید تبدیل و دوباره استفاده می شوند. کاهش آلایندگی محیط زیست اعم از خاک و آب با قرارگرفتن پسماندهای این محصولات و کاهش تولید گازهای گلخانه ای بر اثر نیاز کمتر به تبدیل نفت خام به ماده اولیه این پلاستیک ها، از جمله دلایل مهم رشد و توسعه صنعت بازیافت پسماند پلاستیک های مصنوعی بوده است. بازیافت پسماندهای پلاستیکی به روش های مکانیکی گرمایی، زیستی، تبدیل انرژی و سوزاندن، روش هایی برای استفاده مجدد از این مواد می‏باشند که در حال حاضر بازیافت مکانیکی گرمایی پلاستیک‏ها در میان دیگر راه حل‏ها بیش از بقیه مورد استفاده قرار می‏گیرد.
طی چندین سال اخیر، تولید بسپارهای زیست تخریب پذیر با منشاء طبیعی برای جایگزینی پلاستیک های مصنوعی در کشورهای توسعه یافته، به تولید انبوه رسیده و استانداردهای سخت گیرانه ای برای جای گزینی کامل هرچه سریع تر آن ها با بسپارهای مصنوعی با منشاء نفتی تصویب شده و درحال اجرا است. استاندارد این بسپارها، زیست تخریب پذیری بیش از ۹۰ درصد را تعیین کرده است. برخی بسپارهای مهم و معروف زیست تخریب پذیر عبارتند از پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی کاپرولاکتون (PCL)، پلی اتیلن اکسید (PEO)، پلی هیدروکسی بوتیرات (P3HB)، پلی گلیکولیک اسید (PGA) و نشاسته گرمانرم. تولید بسپارهای ذکر شده به استثنای نشاسته گرمانرم در ایران تاکنون به دلایل مختلفی اقدام نشده است. با توجه به این که هدف اصلی در اجبار به استفاده از بسپارهای زیست تخریب پذیر با منشا طبیعی، بازیافتِ کاملِ زیستی آن ها است، این بسپارها برای بازیافت مکانیکی-گرمایی طراحی نشده اند. علی رغم این موضوع طی چند سال گذشته چندین پژوهش بر روی امکان بازیافت گرمایی بسپار پلی لاکتیک اسید به شکل ظروف مواد غذایی یکبار مصرف انجام شد و نتایج موفقیت آمیزی حاصل و گزارش شده است.
پلاستیک‏ها به طور کلی هنگام بازیافت مکانیکی گرمایی تحت تخریب مکانیکی-شیمیایی در طول اولین فرایند و در طول بازیافت می‏باشند. در میان‏ عوامل مختلف، تخریب بسپار در طول فرایند، به طور معمول به نیروهای برشی در دمای زیاد ارتباط دارد. نیروی برشی، ریخت شناسی (morphology) بسپارها را از طریق تنش مکانیکی اصلاح می‏کند، درحالی که دمای زیاد باعث گسستن زنجیرهای مولکولی بسپار می‏شود و بنابراین خواص مکانیکی محصولات نهایی را دستخوش تغییر قرار می‏دهد. تکرار فرایند بازیافت به دلیل اثرات مکانیکی شیمیایی و واکنش‏های اکسایشی تخریب را افزایش می‏دهد . اما توسعه صنایع بازیافت گرمایی پلاستیک ها و نتایج پژوهش های پیشین نشان داده است که این رخدادها لزوما مانع از بازیافت گرمایی بسپارها نمی شود.
همان طور که پیش از این نیز ذکر شد، نشاسته گرمانرم چندسالی است که برای تولید ظروف گیاهی در ایران تولید می شوند و محصولات آمیخته آن ها با بسپارهای پلی الفینی نیز در بازار عرضه شده اند. حال ممکن است سوال شود، چرا با پلی الفین ها آمیخته می شوند؟ پاسخ به این سوال از دو جنبه فنی و زیست محیطی اهمیت دارد.

 

محمدعلی توانایی۱، امیرحسین قهاری۲
۱. دانشیار و عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ۲. کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر

با حمایت و همراهی مجتمع نانونخ و گرانول سیرجان

 

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۷ ماهنامه بسپار که در نیمه آبان ماه منتشر شده است، بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا