Atık Plastiklerin Geri Dönüşüm Durumu

Plastikler her yerdedir, birçok şekilde ve birçok çeşitte sınıflandırılırlar. Kullanım sınıflandırmasına göre plastikler genel plastikler, mühendislik plastikleri ve özel plastikler olarak ayrılabilir; polimerler arası kuvvet sınıflandırmasına göre plastikler termoplastikler ve termoset plastikler olarak ayrılabilir; plastik polimer bileşenlerinin sınıflandırmasına göre ise teorik olarak binlerce çeşit olabilir. Ayrıca, bilim insanları ve kimya işletmeleri her yıl belirli bir araştırma ve geliştirme hızını koruyarak plastik türlerini artırmaya devam etmektedir. Günümüzde başlıca plastik türleri şunlardır: PP, PE (LDPE, HDPE), PVC, PET, PS.

Küresel plastik kullanımı çok büyüktür ve her geçen yıl artmaktadır, ancak genel geri dönüşüm oranı düşüktür. Statista'ya göre, 2020 yılında yıllık küresel termoplastik üretimi şaşırtıcı bir şekilde 400 milyon tona yakındı ve her beş yılda bir 'un üzerinde hızlı bir oranda büyümesi bekleniyor. 2050 yılına kadar küresel termoplastik üretiminin 589 milyon tona ulaşması beklenmektedir.

Plastikler insan yaşamında son derece önemli bir rol oynadığından, yerlerini doldurmak zordur. Bu nedenle, giderek ağırlaşan çevre koruma durumu karşısında, atık plastiklerin geri dönüştürülmesi hükümet ve toplum için yaygın bir endişe konusu haline gelmiştir. Bu bağlamda, atık plastik geri dönüşümü alanındaki profesyonel çevre koruma analistleri, bilim ve teknoloji açısından mevcut pazarın ana akım geri dönüşüm teknolojilerini gözden geçirmekte ve bu alandaki temel teknoloji noktalarını popüler bilim diliyle açıklamaktadır.

Atık plastiklerin geri dönüşüm durumu:

2020'den 2050'ye kadar küresel termoplastik üretim tahmini

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, günümüzdeki başlıca termoplastikler arasında en büyük üretim PP'ye aittir, onu LDPE ve HDPE takip etmektedir. Sadece bu üç plastik, tüm termoplastik üretiminin yaklaşık 'sini oluşturmaktadır.

Atık plastiklerin geri dönüşüm oranı düşüktür ve bölgeler ile farklı kategoriler arasındaki fark büyüktür. Dünyanın artan plastik üretimine kıyasla, geri dönüşüm oranları durgunlaşmıştır. Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü'ne (OECD) göre, küresel olarak plastik atıkların sadece yaklaşık -18'i geri dönüştürülmekte, yaklaşık 'ü yakılmakta ve plastik atıkların yaklaşık ila 'si çöp sahalarına gitmekte veya doğal çevreye atılmaktadır. Atık plastiklerin geri dönüşüm oranı bölgeden bölgeye büyük farklılıklar göstermektedir. AB'deki plastik atıkların genel geri dönüşüm oranı dünya genelinde nispeten yüksektir ve 2014'ten bu yana 'un üzerinde sabitlenmiştir. Çin'deki plastik atık geri dönüşüm oranı Avrupa Birliği'ne benzer şekilde 2020'de ,7'ye ulaşmıştır. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki geri dönüşüm oranları diğer bölgelerin çok gerisinde kalmakta olup 2018'de genel geri dönüşüm oranı sadece %8,7'dir.

Alt kategorilere ayrılmış plastiklerin geri kazanım oranı büyük ölçüde değişmektedir. Aşağıdaki grafik, ABD'deki farklı plastik atık türlerinin OECD tarafından sıralanan geri dönüşüm oranlarını göstermektedir. PET ve PE'nin genel geri kazanım oranının yüksek olduğu, her ikisinin de 'u aştığı ve bunun Amerika Birleşik Devletleri'ndeki atık plastiklerin genel geri dönüşüm seviyesinden daha yüksek olduğu görülmektedir. Ancak, yıllık üretimi en yüksek olan PP'nin geri kazanım oranı %1'den azdır ve bu, atık plastik geri dönüşümünün genel seviyesinin çok altındadır.

Biyobozunur plastikler ortaya çıkmaktadır, ancak bunlar pahalıdır ve teknolojik olarak daha az olgundur. Aşağıdaki grafik, mevcut plastik üretimi, teknoloji olgunluğu ve piyasadaki fiyatın bir özetidir. Şekilden de görülebileceği gibi, PE, PP ve PET gibi olgun plastik ürünlerine kıyasla, PBS ve diğer yeni yenilenebilir plastiklerin teknolojik olgunluk ve fiyat açısından hiçbir avantajı yoktur.

Bu nedenle geri dönüşüm, plastik atık sorununu hafifletmek için biyobozunur plastiklere güvenmekten daha güvenilir bir çözümdür. Ayrıca, orijinal plastiğe kıyasla, geri dönüştürülmüş plastiklerin mevcut pazar payı düşüktür ve büyüme için hala çok yer vardır. Bu bağlamda, plastik geri dönüşüm sürecindeki temel teknik noktaları anlamak, ilgili alanlardaki yatırımcılar için büyük önem taşımaktadır.

Atık plastik geri dönüşüm teknolojisinin analizi

Plastiklerdeki polimer karbon zincirinin kırılıp kırılmadığına göre, atık plastik geri dönüşüm teknolojisi fiziksel geri dönüşüm ve kimyasal geri dönüşüm olarak ikiye ayrılabilir.

1

Fiziksel geri dönüşüm (geri dönüşüm makinesi)

Fiziksel geri dönüşüm, plastiğin polimer yapısını bozmayan, sadece atık plastiği temizleyip parçalayan ve ardından doğrudan plastik peletleme işlemine tabi tutan yöntemdir. Sürecin bir kısmı plastikleştirmeyi de içerebilir. Yaygın süreç akışı şu şekildedir:

Plastik Ayrıştırma:

Ayrıştırma genellikle beslemenin fiziksel özelliklerine göre gerçekleştirilir; örneğin, beslemedeki metalin bir kısmını çıkarmak için manyetik kuvvet kullanımı gibi; ayrıştırılması zor bazı maddelerin manuel olarak ayrıştırılması gerekebilir. Yaygın ayrıştırma yöntemleri şunlardır: manuel ayrıştırma, yoğunluk ayrıştırma, manyetik ayrıştırma, X-ışını floresan ayrıştırma, elektrostatik ayrıştırma vb.

Plastik Yıkama ve Kurutma:

Farklı safsızlıkların karşılık gelen tedavi yöntemleri vardır. Örneğin, plastik yüzeyindeki toprak ve tozu temizlemek için suyla yıkama basitçe uygulanabilir; yağ kirliliği için kül suyu gerekebilir, ancak bu yöntemin de bariz dezavantajları vardır - kirlilik getirmesi kolaydır. Temizlikten sonra kurutma nispeten basittir, genellikle plastik üzerindeki suyu kurutmak için endüstriyel bir kurutucu kullanılır.

Basit ayrıştırma ve temizlemeden sonra plastikler, sonraki işlemleri kolaylaştırmak için genellikle plastik kırma işlemi için endüstriyel parçalayıcılar kullanır. Endüstriyel parçalayıcılar genellikle içindeki plastikleri kırmak için bıçaklar kullanır ve beslemenin sertliğine veya şekline göre farklı endüstriyel parçalayıcılar kullanılır. Kırmadan sonra parçacık boyutu ne kadar küçük olursa, kırma maliyeti o kadar yüksek olur.

Besleme ve Plastikleştirme:

Üretim hattındaki bitmiş ürünlerin kalitesini sağlamak için sürecin bir kısmı plastikleştirme adımlarını içerebilir. Genel olarak konuşursak, termoplastikler için şarj etmenin amacı maliyeti düşürmektir; termoset plastikler için besleme ise maliyeti düşürmek ve modifikasyon içindir. Plastikleştirme, dolgu maddesini ve atık plastiği karıştırmak ve sonraki ekstrüzyonu kolaylaştırmak için bir topak oluşturmak amacıyla yaklaşık 100-200°C sıcaklıkta yoğurma makinesinin kullanılmasıdır.

Plastik Ekstrüzyon Granülasyonu:

Genellikle, geri kazanılmış plastik parçacıkları peletlerden yapmak için ekstrüder kullanılır ve reaksiyon sıcaklığı yaklaşık 150-250°C'dir.

Fiziksel geri kazanım süreci nispeten basittir, genellikle piyasadaki çoğu yaygın plastiği kabul edebilir. Ancak dezavantajları da barizdir. Fiziksel geri dönüşümden sonra üretilen plastikler genellikle düşük değerli plastiklerdir ve plastiklerin performansı tekrarlanan fiziksel geri dönüşümden sonra düşecektir, bu nedenle sonsuz fiziksel geri dönüşüme ulaşmak zordur. Sonuç olarak, bazı üreticiler ürünün yüksek değerli bir plastik olduğundan emin olmak için geri dönüşüm üretim hatlarına besledikleri plastik türünü sınırlayabilirken, diğerleri sadece PET şişeleri geri dönüştürebilir. Özetle, fiziksel geri kazanımın uygulama senaryoları birçok yönden sınırlıdır.

2

Kimyasal geri dönüşüm:

Kimyasal geri dönüşüm, plastiklerdeki polimer karbon zincirlerinin yakıt, kimyasallar, elektrik veya diğer ürünleri üretmek için küçük moleküllere dönüştürülmesidir. Yaygın kimyasal geri dönüşüm yöntemleri şunlardır:

Yakma ile enerji üretimi

Peroksit süreci olarak da bilinir, her türlü atık plastikle başa çıkabilir. Süreç, atık plastikteki karbon ve hidrojeni karbondioksit ve suya dönüştürür, sonunda iletim sistemine beslenen elektriğe dönüştürülen ısı üretir.

Yakma ile enerji üretimi genellikle üç bölümden oluşur: fermantasyon, yakma ve atık bertarafı. Atık plastik diğer atıklarla karıştırılır ve yakma fırınında yakılmadan önce basitçe fermente edilir. Yakma sırasında üretilen ısı, suyu kazanda ısıtmak ve elektrik üretmek için bir türbini çalıştırmak üzere kullanılan buharı üretmek için kullanılır. Süreçte üretilen cüruf ve baca gazında toplanan uçucu kül bertaraf edilir ve çöp sahalarına gönderilir veya yeniden kullanılır; baca gazı ise arıtıldıktan sonra atmosfere salınır.

Kimyasal geri dönüşüm, plastiklerdeki polimer karbon zincirlerinin yakıt, kimyasallar, elektrik veya diğer ürünleri üretmek için küçük moleküllere dönüştürülmesidir. Yaygın kimyasal geri dönüşüm yöntemleri şunlardır:

Yakma ile enerji üretimi

Peroksit süreci olarak da bilinir, her türlü atık plastikle başa çıkabilir. Süreç, atık plastikteki karbon ve hidrojeni karbondioksit ve suya dönüştürür, sonunda iletim sistemine beslenen elektriğe dönüştürülen ısı üretir.

Yakma ile enerji üretiminin avantajları ve dezavantajları da barizdir; avantajı, besleme gereksinimlerinin yüksek olmaması ve her türlü plastiği işleyebilmesidir; dezavantajı ise yanma sonucu oluşan atık gazın genellikle kirleticiler içermesidir. Beslemede klor içeren atık plastik varsa, dioksinler gibi toksik ve zararlı gazlar oluşabilir.

Kısmi oksidasyon süreci

Poliolefin atık plastikleri için uygundur. Yakmanın aksine, reaksiyona giren fazla oksijen yoktur. Az miktarda oksijen, sentez gazı (karbon monoksit ve hidrojen karışımı) oluşturmak için besleme ile reaksiyona girer ve nihai ürün, metanol ve amonyak üretmek için kömür kimyası endüstrisinde kullanılabilir.

Kısmi oksidasyon süreçleri genellikle ayrıştırma, temizleme ve kurutma, kırma, eritme ve gazlaştırmayı içerir. Ayrıştırma, temizleme, kurutma ve kırma süreci fiziksel geri kazanımla aynıdır. Diğer süreçler aşağıda açıklanmıştır:

Eritme: Sıcaklık genellikle 100-500°C'dir. Bazı süreçlerde sadece bir eritme vardır, bazı süreçlerde ise eritme etkisi için birden fazla eritme olabilir. Eritme sürecinde, eritme sırasında ısı kaynağı olarak kullanılabilen bazı hafif bileşenli gazlar üretilir. Ayrıca, besleme halojen içeren plastikler içeriyorsa, halojen içeren asit gazları ve halojen içeren bileşikler de üretilebilir. Halojen içeren bileşiklerin üretimi verimi düşürecektir ve uygun miktarda buhar geçirilerek halojen içeren bileşiklerin oluşumu önlenebilir.

Gazlaştırma: Reaksiyon sıcaklığı yaklaşık 1000-1600°C'dir. Süreçte, kısmi oksidasyonu sağlamak için sadece yeterli hava veya oksijen enjekte edilir ve plastikteki karbon ve hidrojen atomları sırasıyla karbon monoksit ve hidrojene dönüştürülür. Nihai gazlaştırma ürünleri karbon monoksit ve hidrojenin yanı sıra az miktarda karbondioksit, su buharı, halojen gazları vb. içerebilir ve ürünün nihai kullanımına bağlı olarak belirli bir miktarda safsızlık giderme işlemi uygulanır. Ayrıca, gaz ürünlerine ek olarak genellikle cüruf üretilir. Uygun işlemden sonra cüruf çöp sahasına gönderilebilir veya ikincil kullanım için değerlendirilebilir.

03

Özetle

Karbon nötr çağın önemli bir parçası olarak atık plastik geri dönüşümünün, öngörülebilir gelecekte teknoloji sayesinde düşük değerli plastik atıkların hazineye dönüştürülmesiyle plastik sorunlarını çözecek bir sonraki çevre koruma endüstrisi haline geleceğine inanıyoruz.