پلاستیک ها دسته مهمی از مواد پلیمری بوده که به لطف برخورداری از خواصی همچون استحکام مکانیکی، فرایند پذیری راحت، وزن کم، قیمت نسبتا پایین و ماندگاری و دوام بالا کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف پیدا کرده اند. به همین جهت سالانه حجم زیادی از زباله های پلاستیکی بدون بازیافت و استفاده مجدد وارد محیط زیست می شوند. تجزیه مواد پلاستیکی به جهت ساختار قدرتمند مولکولی آن ها صد ها سال به طول می انجامد. از آنجایی که توسعه پلاستیک ها عمدتا در صد سال اخیر انجام شده است، گفته می شود که تقریبا تمام پلاستیک های تولید شده از ابتدای توسعه صنایع پلیمری همچنان در طبیعت باقی مانده اند. در دهه های اخیر افزایش سرسام آور سرعت تولید و انباشت زباله های پلاستیکی تحقیق و توسعه بر زیست تخریب پذیر سازی پلیمرها جهت حفظ محیط زیست مورد توجه زیادی قرار گرفته است.
*******************
تخریب پلیمرها
تخریب و تجزیه پلیمرها در طبیعت با دو مکانیزم فیزیکی (degradation) و بیولوژیکی (biodegradation) انجام می شود. در مکانیزم فیزیکی، قطعات پلیمری توسط عوامل محیطی مثل نور، دما و رطوبت ضمن افت خواص مکانیکی به مرور طی چند سال شکسته، خرد شده و به شکل ذرات ریز در می آیند. اگرچه در ظاهر ضایعات پلاستیکی در طبیعت دیده نمی شوند اما ذرات پلاستیکی همچنان در طبیعت باقی مانده و با نفوذ به بدن جانداران صدمات جبران ناپذیری به بار می آورند. در مکانیزم بیولوژیکی، مولکول های پلاستیک که همان زنجیرهای پلیمری هستند، توسط میکروارگانیسم ها مصرف و تجزیه شده و ضمن تغییر شیمیایی به مواد بی ضرری همچون آب و CO2 تبدیل می گردند. این فرایند به دلیل پیوند شیمیایی مستحکم زنجیر ها و نفوذ پذیری پایین پلیمرها بسیار زمان بر بوده و بیش از 400 سال طول می کشد.
*********************
انواع پلاستیک های تجزیه پذیر
پلاستیک های تجزیه پذیر توسط انجمن تست مواد آمریکا (ASTMD20.96) طبقه بندی می شوند.
- پلاستیک های نور تخریب پذیر (Photodegradable) : پلاستیکی که توسط نور روزانه تجزیه می شود.
- پلاستیک تجزیه پذیر اکسیداتیو(Oxidative) : پلاستیکی که توسط اکسیداسیون تجزیه می شود.
- پلاستیک تجزیه پذیر هیدرولیتیکی(Hydrolytic) : پلاستیکی که توسط هیدرولیز تجزیه می شود.
- پلاستیک زیست تخریب پذیر(Biodegradable) : پلاستیکی که توسط میکرو ارگانیسم های طبیعی چون باکتری، قارچ و جلبک تجزیه می شود.
در سه گروه اول پلاستیک ها نیازمند ورودی های اضافی چون اشعه UV و یا اکسیژن برای عمل تجزیه می باشند.
******************
در دهه اخير دانمشندان و محققين موادي پيشنهاد نمودند كه زيست تخريب بوده و انواع آن عبارتند از :
1. پلي استرهاي آليفاتيك شامل:
· پلي هيدروكسي آلكوناتها (PHAs)مانند پلي-3 -هيدروكسي بوتيرات (PHP) ، پلي هيدروكسي والدات (PHV)و پلي هيدروكسي هگزانوات (PHH)
· پلی لاکتیک (PLA)
· پلی بوتیلن ساکسینات (PBS) و پلی کاپرولاکتون (PCL)
2. پلی ان هایدرید ها (polyanhydrides)
3. پلی وینیل الکل (PVA)
4. استرهای سلولز
5. ترکیبات نشاسته مثل نشاسته ذرت، سیب زمینی و … (starch based compound)
6. استفاده از مواد افزودنی اکسید کننده در پلاستیک های الفینیک
*********************************
گروه اول يعني پلي استرهاي اليفاتيك، به دليل اينكه پيوندهاي استري آنها قابليت هيدروليزه شدن را دارند (بر خلاف پلي استرهاي آروماتيك) زيست تخريب پذیر بوده و اخيرا توجه صنايع بسته بندي را به خود جلب نموده است. برخي شركت هاي آسياي شرقي و اروپائي، توليد كيسه هاي پلاستيكي با استفاده از اين مواد را آغاز كرده ولي در امر توسعه و گسترش اين كيسه ها موفق نبوده اند. علت عدم موفقيت اين كيسه ها قيمت بالاي آنها، فرآيند پذيري و استحكام نسبتاً ضعيف آنها بوده است. از طرف ديگر عدم بازيافت اين مواد نيز خود مساله اقتصادي ديگري بوده كه باعث شده توليد اين كيسه ها خيلي گسترش نيابد، ولي مشتقات نشاسته بر خلاف گروه هاي مذكور، قيمت مناسب تري داشته و در طي 2 دهه اخير مورد استفاده قرار گرفته اند.
تركيبات بر پايه نشاسته عمدتاً حاوي 60 الي 85 % پودر نشاسته حاصل از ذرت، سيب زميني و غيره بوده و باقی آن پلي اتيلن و پلي پروپيلن است. به كارگيري پلي اُلفين ها در تركيبات نشاسته به دليل استحكام پائين و فرآيندپذيري ضعيف نشاسته است.
كاربرد اين مواد به عنوان جايگزين پلي اتيلن خالص در ابتدا باعث شد بيشتر توليد كننده هاي كيسه هاي پلاستيكي به سمت اين مواد سوق پيدا كنند ولي با گذشت زمان با آشكار شدن برخي معايب آن، توليد كيسه ها از اين مواد، محدود شد.
اولين مشكلي كه تركيبات نشاسته با درصد بالا داشتند صد در صد تخريب پذير نبودن آنها بود. در واقع 20 الي 40 % پلي اتيلن يا پلي پروپيلن موجود در تركيبات باعث شد كه تركيب پليمري به طور كامل مانند نشاسته خالص، قابليت تفكيك پذيري نداشته باشد. بعداً جذب رطوبت بالا و بوي نسبتاً نامطبوع و نيز استحكام ضعيف اين مواد، سبب كاهش چشمگير در رشد توليد كيسه هاي ساخته شده از آن گرديد. نهايتاً عدم شفافيت اين كيسه ها همچنين توليد گاز متان و گازهاي گلخانه اي به هنگام تجزيه شدن نيز دليل مضاعفي براي محدود شدن گسترش اين مواد و كيسه هاي حاصل از آن شد. دليل اصلي نقاط ضعف ذكر شده اين تركيبات پودر نشاسته با درصد بالاست. از طرفي ديگر درصد بالاي نشاسته موجب رشد سريع قارچ ها و كپك ها در كيسه هاي پلاستيكي در مناطق گرمسيري مي گردد. بنابر برخي گزارش ها ، ظروف و كيسه هاي توليد شده از تركيبات نشاسته با درصد بالا، خود مورد مصرف برخي جانوران مانند موش ها بوده كه از ديگر مشکلات اين موادبود.
**************************
. گروه آخر يعني موادي كه حاوي اكسيد كننده ها هستند (آكسوتخريب پذير) چند سال گذشته توسعه يافته و به صنايع بسته بندي معرفي شدند. در حقيقت اين مواد همان پلاستيك هاي معمولي مانند پلي اتيلن هستند كه اكسيد كنندهها به آنها اضافه شده تا موجب تخريب زنجيرهاي پليمري آنها شود لذا اين مواد جزو پلاستيك هاي زيست تخريب پذير به حساب نيامده چرا كه تخريب آنها بصورت آكسايشي بوده، اگر چه در نهايت با شكست زنجيرها و كوتاه شدن آنها تخريب پذيري توسط ميكرو ارگانيسم ها صورت گرفته و ادامه مي يابد
مواد آكسو تخريب پذير از تركيبات و كمپلكس هاي پيچيده فلزات هستند، بهطوري كه در ابتدا از تركيبات كمپلكس عناصر فلزي مثل سرب و كادميم استفاده مي شد ولی از آنجا كه جزو عناصر سنگين بوده و به شدت آلاينده محيط زيست بودند ديگر از آنها استفاده نشده و در حال حاضر از فلزات عناصر واسطه مثل كبالت، منگنز، آهن و آلومينيوم استفاده مي شود
افزودني هاي اكسيدكننده كه در صنايع بسته بندي با مواد بر پايه پلي اتيلن و يا پلي پروپيلنها به كار ميروند باعث كاهش استحكام پلاستيك نشده و شفافيت كيسههاي توليد شده از آنها نيز كاهش نمي يابد. ضمناً از نظر بو نيز خنثي بوده و بوي نامطبوع تركيبات نشاسته با درصد بالا را ندارند. اكسيدكننده ها باعث اكسايش زنجيرهاي پلي الفيني شده و تحت تابش نور خورشيد ، اشعه uv و حضور اكسيژن، كوتاه شدن و شكسته شدن زنجير ها را باعث می شوند. در ابتدا مكانيزم تجزيه پذيري توسط اكسيژن بصورت اكسايش بوده ولي در نهايت با كوتاه شدن زنجيرهاي پليمري، ميكرو ارگانيسم ها نيز باعث تخريب شده و سرعت تفكيك پذيري را افزايش ميدهند.
........................
افزودنی OXO_DERAK یک محصول اکسو زیست تجزیه پذیر(oxobiodegradable)شامل نمک های فلزی بوده که سرعت اکسایش و تخریب فیزیکی زنجیرهای پلیمری مواد پلاستیکی را پس از رهایش در طبیعت بسیار بالا می بردOXO_DERAK به عنوان کاتالیزور عمل می کند و در حضور اکسیژن،یا دما زنجیرهای طویل و مستحکم پلیمری را خرد کرده و در نهایت یک ماده مومی شکل به جای می گذارد. ماده مومی شکل خوراک مناسبی برای میکروارگانیسم ها بوده و ضمن نفوذ سریع در خاک، سرعت مصرف و تجزیه آن بسیار بالا و در حدود 1 تا 3 سال به کلی تجزیه می شود.
در نهایت با استفاده از OXO_DERAKمی توان از پلی اتیلن و پلی پروپیلن پلاستیک های زیست تخریب پذیر و دوست دار محیط زیست تولید کرد.
قابلیت های OXO_DERAK
- امکان تنظیم سرعت تجزیه محصول بین 12 تا 36 ماه
- عدم تداخل در فرایند تولید و امکان تولید تمامی محصولات پلیمری حاوی OXO_DERAK
- عدم افت خواص محصول حین فرایند و کاربری
- استفاده از آن به میزان اندک (یک درصد) و افزودن به مواد حین تولید
- قابلیت بازیافت محصولات حاوی افزودنی OXO_DERAK
- عدم آزادسازی مواد سمی به محیط حین تخریب پلاستیک
- قابلیت افزودن مستربچ OXO_DERAK به مواد نو و بازیافتی
کاربردها:
- کلیه محصولات پلیمری بر پایه PP و PE
- فیلم های بسته بندی
- ظروف یک بار مصرف
- کیسه های زباله، خرید و فریزر
- بطری (غیر از بطری های PET
با توجه به وجود افزودنی های کنترل کننده عملیات تخریب پلیمر تنها در زمان سرویس دهی و بعد از آن اتفاق میافتد و در زمان انبارش و نگهداری تخریب محصولات آغاز نمیگردد.
دیدگاه خود را بنویسید