پلاستیک
پلاستیک به دلیل هزینه پایین، دوام، وزن کم و کاربردهای گسترده به بخشی جداییناپذیر از زندگی روزمره ما تبدیل شده است. تولید تجاری پلاستیک از حدود سال ۱۹۵۰ آغاز شد و در سال ۲۰۲۱ به 7/390 میلیون تن در سطح جهان رسید. صنعت پلاستیک در هند نیز در سالهای اخیر بهشدت گسترش یافته است. در دهه ۸۰، بازیافت و سوزاندن بهعنوان روشهای جایگزین برای مدیریت پسماند پلاستیک معرفی شدند، اما همچنان بخش قابلتوجهی از پسماند پلاستیک در محل دفن زباله دفن میشود یا به محیط زیست نشت میکند.
اگرچه پلاستیکها عموماً قابل بازیافت هستند، اما به دلیل تخریب تدریجی، فقط ۲-۳ بار قابل بازیافتاند و پلاستیکهای بازیافتی به دلیل داشتن افزودنیها و رنگها برای محیط زیست مضرتر هستند. وقتی پلاستیک در محل دفن زباله دور ریخته میشود، مواد شیمیایی سمی و افزودنیهای پلاستیکی به آبهای زیرزمینی نشت کرده و گازهای گلخانهای آزاد میشوند که به محیط زیست آسیب میرساند. از سوی دیگر، حجم زیادی از پسماندهای جمعآورینشده پلاستیک به آبها نشت کرده و باعث آلودگی میکروپلاستیکی و اختلال در محیط آبی میشود. بهطور میانگین، سالانه ۱۴ میلیون تن پلاستیک جدید به اقیانوسها راه پیدا میکند و گزارشها حاکی از آن است که تعداد زیادی از گونه دریایی پلاستیکها را بلعیدهاند که بسیاری از آنها در نتیجه این مسمومیت تلف شدهاند.
مصرف جهانی سنگدانهها برای اهداف ساخت و ساز در سال ۲۰۱۵ به حدود 3/48 میلیارد تن متریک تخمین زده شد و سالانه ۵٪ افزایش مییابد. این استخراج بیش از حد و ناپایدار سنگدانههای طبیعی به روشهای مختلفی به محیط زیست آسیب میزند، مانند تغییر کاربری زمین، تغییر در چشمانداز، از دست رفتن زیستگاه، آلودگی صوتی، گرد و غبار، فرسایش، رسوبگذاری و غیره. استخراج بیش از حد ماسه میتواند بستر رودخانه را تغییر دهد، رودخانه را مجبور به تغییر مسیر کند، سواحل را فرسایش دهد و منجر به سیلاب شود همچنین منابع طبیعی برای تأمین تقاضا دچار مشکل هستند و زمان آن رسیده تا جایگزینهایی برای سنگدانههای طبیعی در بتن پیدا شود تا آن را پایدارتر کند.
اخیراً مطالعاتی در مورد استفاده از سنگدانه پلاستیکی در بتن بهعنوان جایگزین جزئی سنگدانههای طبیعی متعارف انجام شده است که به طور همزمان دو چالش جهانی استخراج سنگدانههای طبیعی و مدیریت نادرست پسماند پلاستیک را برطرف میکند. اگرچه مطالعات نشان میدهد که افزودن پلاستیک به بتن برخی از خواص مکانیکی را تغییر میدهد و مقاومت فشاری را کاهش میدهد، اما تا درصد معینی از جایگزینی قابلقبول است.
اضافه کردن پلاستیک به بتن میتواند به بهبود برخی ویژگیهای بتن مانند عایق حرارتی و صوتی کمک کند. پلاستیک به دلیل ضریب هدایت حرارتی پایین خود، باعث کاهش انتقال حرارت در بتن میشود. این خاصیت به ویژه در ساختمانهای با نیازهای عایقبندی حرارتی میتواند مفید باشد. همچنین، بتنهای حاوی پلاستیک به دلیل ساختار داخلی خود، توانایی جذب صدا را نیز دارند، که این خاصیت در ساخت دیوارهای حائل صوتی و ساختمانهای شلوغ کاربرد دارد.
یکی از چالشهای اصلی استفاده از پلاستیک در بتن، کاهش مقاومت فشاری و کششی بتن است. پلاستیکها به دلیل عدم توانایی در ایجاد پیوند مناسب با سیمان، باعث افزایش تخلخل بتن و در نتیجه کاهش مقاومت آن میشوند. مقاله به روشهایی مانند استفاده از پرتوهای گاما و پلاسمای سطحی برای بهبود پیوند بین پلاستیک و سیمان اشاره میکند که میتواند به کاهش این مشکل کمک کند.
روشهای بازیافت پلاستیک
- روشهای مکانیکی شامل کاهش اندازه، جداسازی، شستشو، خشک کردن، اکستروژن، خنکسازی آبی و در نهایت گلولهسازی هستند.
- روشهای حرارتی شامل ذوب یا نرم کردن پلاستیک و سپس تبدیل آن به شکل دیگری از طریق تکنیکهایی مانند اکستروژن یا قالبگیری فشاری هستند.
- روشهای شیمیایی به تجزیه مولکولی پلاستیک و تبدیل آن به مواد جدید منجر میشوند.
محدودیتها و چالشهای بازیافت پلاستیک
- جریان ضایعات شهری: بخش عمدهای از پسماندهای پلاستیکی در جریان زبالههای جامد شهری وجود دارد که فرآیند جداسازی را پیچیدهتر میکند.
- دستهبندی پلاستیکها: پلاستیکها باید قبل از بازیافت بر اساس نوع، خواص فیزیکی، حرارتی و میکروسکوپی جدا شوند، که این موضوع بهرهوری بازیافت را کاهش میدهد.
- تخریب خواص پلاستیک : اکثر پلاستیکها تنها یک بار میتوانند بازیافت شوند، زیرا خواص آنها در طی فرآیند بازیافت کاهش مییابد و معمولاً نمیتوانند برای هدف اولیه خود بازیافت شوند. این منجر به تولید محصولات با کیفیت پایینتر میشود که قابل بازیافت مجدد نیستند.
- مشکلات فنی و اقتصادی: بازیافت پلاستیک اغلب به دلیل آلودگیهای موجود در آنها هزینهبر است و منجر به کاهش قیمت و کیفیت نسبت به پلاستیک خام میشود.
- عدم وجود قوانین سختگیرانه و آگاهی عمومی : در بسیاری از کشورها، بهویژه کشورهایی که دارای مناطق بیابانی بزرگ هستند (مانند عربستان سعودی)، هزینه کم دفن زباله و عدم قوانین سختگیرانه، رفتارهای ناپایدار در دفع پلاستیک را تقویت میکند.
این چالشها نشاندهنده نیاز به توسعه زیرساختها و روشهای بازیافت کارآمدتر و همچنین افزایش آگاهی عمومی و تدوین قوانین سختگیرانهتر در مدیریت پسماند پلاستیک است.
تاثیرات زیستمحیطی
- آلودگی گسترده محیط زیست و اتمسفر: دفن پسماندهای پلاستیکی همراه با پسماندهای جامد شهری حدود 3.4 تا 3.9 درصد از انتشار گازهای مضر جهانی مانند دیاکسید کربن، اکسید نیتروژن و دیاکسید گوگرد را ایجاد میکند و مواد خطرناکی مانند متان را نشت میدهد.
- تجزیه کند پلاستیکها: پلاستیکها به کندی تجزیه میشوند و به صورت پلیمرهای غیرزیستی باقی میمانند که میتوانند اکوسیستمها را برای هزاران سال مسموم کنند.
- سوزاندن پلاستیک: سوزاندن یا احتراق پسماندهای پلاستیکی نیز راهحل موثری نیست، زیرا باعث تولید آلایندههای هوا و پسماندهای سمی میشود.
جدول (1) : مقدار پسماند پلاستیک تولید، بازیافت و دفع شده در مناطق مختلف[11].
منطقه | پسماند پلاستیک تولیدی (میلیون تن) | بازیافت پلاستیک (%) | دفع پلاستیک (%) |
عربستان سعودی | 7/2 | 15-10 | 90-85 |
ایالات متحده | 32 | 8/8 | 80 |
کشورهای اروپایی | 8/25 | 7/29 | 8/30 |
بریتانیا | 3 | 28 | 41 |
جدول ( 2) : نسبت اجزای اصلی در تولید پلاستیک و جریان پسماند پلاستیکی[11].
نوع پلاستیک | تولید جهانی پلاستیک (%) | جریان پسماند پلاستیک (%) |
پلیاتیلن خطی/کمچگالی (LLDPE/LDPE) | 29 | ایالات متحده: 2/23 |
پلیاتیلن سنگین (HDPE) | 4/17 | اتحادیه اروپا: 3/17 |
پلیاتیلن ترفتالات (PET) | 20 | ایالات متحده: 2/14 |
پلیپروپیلن (PP) | 18 | اتحادیه اروپا: 6/22 |
سایر | 33 | ایالات متحده: 5/22 |
این اطلاعات به وضوح نشاندهنده چالشهای بزرگ در مدیریت و دفع پسماند پلاستیک است و نیاز به راهکارهای پایدارتر و کارآمدتر برای کاهش اثرات زیستمحیطی آن را نشان میدهد.
منابع:
Hashmi, A.F., Khan, M.S., Bilal, M., Shariq, M. and Baqi, A., 2022. Green concrete: an eco-friendly alternative to the OPC concrete. Construction, 2(2), pp.93-103.
Liew, K.M., Sojobi, A.O. and Zhang, L.W., 2017. Green concrete: Prospects and challenges. Construction and building materials, 156, pp.1063-1095.
Zhang, S., Ghouleh, Z. and Shao, Y., 2021. Green concrete made from MSWI residues derived eco-cement and bottom ash aggregates. Construction and Building Materials, 297, p.123818.
Ahmed, W. and Lim, C.W., 2022. Effective recycling of disposable medical face masks for sustainable green concrete via a new fiber hybridization technique. Construction and Building Materials, 344, p.128245.
Chen, H., Chow, C.L. and Lau, D., 2022. Developing green and sustainable concrete in integrating with different urban wastes. Journal of Cleaner Production, 368, p.133057.
Alqahtani, F.K., Sherif, M.A. and Ghanem, A.M., 2023. Green lightweight concrete utilizing sustainable processed recycled plastic aggregates: Technical, economic and environmental assessment. Construction and Building Materials, 393, p.132027.