4 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ - ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ Δρ. Σαββίδης Γ. Σεραφείμ Καθηγητής Τ. Ε. Ι Δυτικής Μακεδονίας.

Παρουσίαση με θέμα: "4 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ - ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ Δρ. Σαββίδης Γ. Σεραφείμ Καθηγητής Τ. Ε. Ι Δυτικής Μακεδονίας."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 4 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ - ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ Δρ. Σαββίδης Γ. Σεραφείμ Καθηγητής Τ. Ε. Ι Δυτικής Μακεδονίας

2 Εισαγωγή  Η καθαρότητα των πλαστικών αποβλήτων αποτελεί το βασικότερο κριτήριο για την επαναχρησιμοποίησή τους.  Η μείωση της ποιότητας που εμφανίζεται κατά κανόνα στα ανακυκλωμένα πλαστικά δεν οφείλεται τόσο στη θερμική επεξεργασία που υφίστανται, αλλά στην πολύ μικρή αναμικτικότητα των διαφόρων ειδών μεταξύ τους.  Απ ’ την παραπάνω παρατήρηση προκύπτει η μεγάλη σημασία των τεχνικών διαχωρισμού των πλαστικών για την καταλληλότητα της επαναχρησιμοποίησής τους.  Η υλική ανακύκλωση πλαστικών αποβλήτων χωρίζεται σε δύο στάδια :  α ) στον μηχανικό εμπλουτισμό, και  β ) στην επεξεργασία μέσω της τήξης.  Ανάλογα με την αρχική κατάσταση των πλαστικών αποβλήτων και τις απαιτήσεις προς το τελικό προϊόν, αποφασίζεται η μέθοδος που τελικά θα επιλεχθεί για την ανακύκλωση.  Για μικτά και ακάθαρτα πλαστικά η μέθοδος του μηχανικού εμπλουτισμού θεωρείται λιγότερο αποτελεσματική.

3 Δυνατότητες αξιοποίησης πλαστικών αποβλήτων

4 Σύνοψη των μεθόδων διαχωρισμού των πλαστικών

5 Οι π οσότητες των π λαστικών π ου βρίσκονται μέσα στα α π ορρίμματα α π οτελούν το 60% π ερί π ου των π λαστικών π ου καταναλώνονται. Η διαφορά της π οσότητας μεταξύ των π λαστικών π ου καταναλώνονται και αυτών π ου α π αντούν στα α π όβλητα οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι τα αναλώσιμα π λαστικά π ροϊόντα είναι ανθεκτικά και έχουν μεγάλο κύκλο ζωής. Πλαστικές ουσίες α π αντούν σε μεγάλες π οσότητες μέσα στα βιομηχανικά, βιοτεχνικά και δημοτικά α π όβλητα. Όμως η κατάσταση στην ο π οία βρίσκονται οι ε π ιμέρους κατηγορίες των π λαστικών διαφέρει ανάλογα με τη χρήση τους. Τα π λαστικά α π όβλητα π ου π ροέρχονται α π’ τον κλάδο π αραγωγής π λαστικών π ροϊόντων είναι συνήθως ομαδο π οιημένα και καθαρά. Αντίθετα, π λαστικά π ου π ροέρχονται α π ό δομικά ή δημοτικά ή συγκεκριμένα βιοτεχνικά α π όβλητα είναι συχνά ακάθαρτα και αναμεμιγμένα με άλλα υλικά.

6 Ανακύκλωση πλαστικών  Κατά την υλική αξιοποίηση διατηρείται η μοριακή δομή των πλαστικών, ενώ στις άλλες δύο μεθόδους αυτή καταστρέφεται στοχευμένα.  Στόχος της υλικής αξιοποίησης είναι η ανάκτηση ενός δευτερογενούς υλικού, το οποίο θα επανέλθει στον κύκλο παραγωγή - κατανάλωση - απόσυρση . Στόχος της θερμικής ή χημικής διάσπασης των πλαστικών είναι η παραγωγή θερμικής ( ατμός ) ή ηλεκτρικής ενέργειας.  Στην παρούσα ανάλυση θα επικεντρώσουμε το ενδιαφέρον μας στην υλική αξιοποίηση των πλαστικών.  Η υλική αξιοποίηση των πλαστικών συντελείται σε δύο βασικά στάδια : Στο στάδιο του εμπλουτισμού των πλαστικών αποβλήτων και Στο στάδιο της τήξης των ανακτημένων υλικών  Ανάλογα με την κατάσταση των πλαστικών αποβλήτων και την ποιότητα του επιδιωκόμενου προϊόντος, διαφοροποιούνται οι εγκαταστάσεις εμπλουτισμού στα παραπάνω στάδια.  Σε εξαιρετικές περιπτώσεις παράγεται ένα προϊόν ιδιαίτερων ποιοτικών απαιτήσεων μετά από μια πολύπλοκη διαδικασία εμπλουτισμού και ακόλουθης τήξης, ενώ συχνότερα διενεργείται η τήξη μετά από μια μινιμαλιστική διαδικασία εμπλουτισμού, με συνέπεια να παράγεται ένα τελικό προϊόν χαμηλής ποιότητας.

7 Ανακύκλωση πλαστικών

8 Πεδία θερμικής επεξεργασίας διάφορων πλαστικών

9 Μέθοδοι εμπλουτισμού πλαστικών  Χαρακτηριστικά στάδια της διαδικασίας του εμπλουτισμού είναι η κατάτμηση, ο διαχωρισμός ( τόσο των ξένων προσμίξεων, π. χ. γυαλί, χαρτιά, μέταλλα κτλ., όσο και των πολυμερών μεταξύ τους, π. χ. PP και PE), ο καθαρισμός και η ξήρανση.  Σε κάθε βήμα εμπλουτισμού συμβαίνει μια στοχευμένη μετατροπή κάποιας ιδιότητας ή της κατάστασης του υλικού, όπως π. χ. το μέγεθος των κόκκων, ο βαθμός καθαρότητας, η υγρασία κτλ.  Επισημαίνεται ότι κάθε μεταβολή δεν είναι απαραίτητο να συντελείται σε διαφορετική μηχανή εμπλουτισμού. Συχνά σε μία και μόνο μηχανή γίνονται περισσότερα του ενός βήματα.

10 Κατάτμηση – Τεμαχισμός πλαστικών Οι μηχανές τεμαχισμού το π οθετούνται συνήθως στην αρχή της εγκατάστασης. Η κατάτμηση μ π ορεί να π ραγματο π οιηθεί μέσω διαφορετικών φυσικών ε π ιδράσεων. Οι μηχανές κατάτμησης εφαρμόζουν σήμερα μηχανική ενέργεια στα π ρος κατάτμηση υλικά. Υ π εύθυνα θεωρούνται φυσικά μεγέθη, ό π ως η π ίεση, η διάτμηση, η κο π ή, η κρούση και η π ρόσκρουση. Για την κατάτμηση των π λαστικών χρησιμο π οιούνται κυρίως δυνάμεις κο π ής, διάτμησης και κρούσης. Γι ’ αυτό το λόγο υ π άρχουν π οικίλες μηχανές. Σε κάθε π ερί π τωση π ρέ π ει α π λά να ε π ιλεχθεί η κατάλληλη. Η κατάτμηση χωρίζεται σε αδρομερή, μεσαία και λε π τομερή κατάτμηση. Η αδρομερής κατάτμηση μειώνει το μέγεθος των υλικών στα 20 π ερί π ου εκατοστά, η μεσαία ε π ιτυγχάνει κοκκομετρίες έως 4mm και η λε π τομερής φθάνει στο π εδίο της άλεσης των υλικών.

11 Οι κυριότερες μηχανές κατάτμησης πλαστικών Στόχος της κατάτμησης των πλαστικών αποβλήτων είναι εξουδετέρωση της επιρροής που έχει η μορφή των υλικών, π. χ. φυλλώδη ή ογκώδη πλαστικά στην περαιτέρω διαδικασία, και η δημιουργία ενός ομοιογενούς μίγματος, το οποίο θα είναι εμπλουτεύσιμο σε μια μαζική βιομηχανική διεργασία.

12 Αρχή λειτουργίας σφυρόμυλου

13 Αρχή λειτουργίας περιστροφικού κόφτη

14 Η κατάτμηση μέσω σφυρόμυλου είναι ιδιαίτερα ε π ιλεκτική, αφού τα π ολύ ελαστικά υλικά δεν τεμαχίζονται αλλά π αραμένουν και συγκεντρώνονται στο θάλαμο κατάτμησης, ενώ τα σκληρότερα τεμαχίζονται και διέρχονται α π’ το ενσωματωμένο κόσκινο - δά π εδο του σφυρόμυλου. Προφανώς σ ’ αυτήν την π ερί π τωση ο μύλος δεν μ π ορεί να λειτουργεί συνεχώς, διότι θα π ρέ π ει να διακό π τεται η λειτουργία του για να εκκενώνεται α π’ τα ελαστικά υλικά. Οι σφυρόμυλοι χρησιμο π οιούνται με ε π ιτυχία στη θραύση ορυκτών και μεταλλευμάτων καθώς και στην ανακύκλωση των αυτοκινήτων (schredder). Ε π ειδή η δύναμη της κρούσης είναι α π οτελεσματική σε εύθραυστα και άκαμ π τα υλικά, οι σφυρόμυλοι βρίσκουν εφαρμογή μόνο στην κατάτμηση π λαστικών π ου είναι ενισχυμένα με υαλονήματα, ή έχουν υ π οστεί κρυογενή ε π εξεργασία ( κατάψυξη των π λαστικών ). Το κέντρο βάρους της κατάτμησης π λαστικών α π οβλήτων βρίσκεται στις μηχανές κατάτμησης π ου λειτουργούν με τη δύναμη της κο π ής και της διάτμησης. Κατά την κατάτμηση π λαστικών α π οβλήτων δημιουργούνται λε π τότατα σωματίδια ( σκόνες ). Οι π εριστροφικοί κόφτες π ου λειτουργούν εν ξηρώ διαθέτουν α π ορροφητήρες οι ο π οίοι αφαιρούν τις σκόνες εν τη γενέσει τους. Στους π εριστροφικούς κόφτες υγρής λειτουργίας οι σκόνες δεσμεύονται α π ευθείας α π’ το νερό. Ένα μεγαλύτερο π ρόβλημα είναι η ηχορύ π ανση.

15 Καθαρισμός – πλύση, ξήρανση πλαστικών  Με τον όρο καθαρισμός - πλύση αντιλαμβάνεται κανείς την απελευθέρωση και το διαχωρισμό της βρωμιάς απ ’ την επιφάνεια των υλικών, δηλαδή τη μεταβολή της κατάστασης της καθαρότητας των υλικών.  Η πλύση συντελείται σε τρία επιμέρους βήματα : α ) το μούλιασμα ή πρόπλυση, β ) την άρση της σύνδεσης βρωμιάς - κόκκου και γ ) την απομάκρυνση της βρωμιάς απ ’ τα υλικά.  Η επιτυχία της πλύσης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως είναι ο χρόνος της πρόπλυσης και της ανάδευσης, η σχετική ταχύτητα των υλικών σε σχέση προς την ταχύτητα ανάδευσης, ο βαθμός και το είδος της βρωμιάς και η ποσότητα, το είδος, η καθαρότητα και η θερμοκρασία του υγρού καθαρισμού.  Το μειονέκτημα του καθαρισμού είναι η επιπλέον δαπάνη που προκαλείται απ ’ την κατασκευή και λειτουργία της εγκατάστασης πλύσης και ανέρχεται στο 15% περίπου του συνολικού κόστους εμπλουτισμού.

16 Μέθοδοι διαχωρισμού πλαστικών

17 Τα κριτήρια διαχωρισμού μ π ορεί να χρησιμο π οιηθούν για την α π ομάκρυνση ξένων σωμάτων α π ό ένα μίγμα υλικών ή για το διαχωρισμό των διαφόρων π λαστικών ειδών μεταξύ τους, έτσι ώστε να π αραχθεί ένα τελικό π ροϊόν ανακύκλωσης υψηλών π ροδιαγραφών και π οιότητας. Για τις π ερισσότερες μεθόδους διαχωρισμού α π αραίτητη π ροϋ π όθεση είναι η ομοιόμορφη γεωμετρία των κόκκων, διότι η εξωτερική μορφή τους ε π ηρεάζει σημαντικά την αντίσταση στον αέρα, και την ταχύτητα καταβύθισης μέσα σε ένα ρευστό μέσο ( αέρας, νερό, διάλυμα ). Γι αυτό το λόγο π ριν α π ό μια μηχανή διαχωρισμού το π οθετείται κατά κανόνα μια μηχανή ταξινόμησης ( διαχωρισμός ανάλογα με το μέγεθος ), η ο π οία είναι συνήθως ένα κόσκινο.

18 Βαρυτομετρικός διαχωρισμός πλαστικών  Ο βαρυτομετρικός διαχωρισμός διακρίνεται σε υγρό και ξηρό ( αεροδιαχωρισμός ).  Για να είναι ο αεροδιαχωρισμός αποτελεσματικός πρέπει τα τεμαχίδια να έχουν μεγάλη διαφορά πυκνότητας και η κοκκομετρία τους να είναι σχεδόν ίδια ( χρησιμοποιείται στον εμπλουτισμό του χαρτιού ).  Αντίθετα ο υγρός βαρυτομετρικός διαχωρισμός επιτυγχάνει ικανοποιητικά αποτελέσματα ακόμη και με ελάχιστες διαφορές πυκνότητας (0,02 g/cm3), ενώ και το σχήμα των υλικών δεν επηρεάζει ιδιαίτερα την αποτελεσματικότητα του διαχωρισμού. Στον πίνακα 46 δίδονται οι πυκνότητες μερικών πλαστικών

19 Πυκνότητες πλαστικών

20 Οι υγρές μέθοδοι βασίζονται κυρίως στην καταβύθιση ή στην ε π ί π λευση ( λόγω άνωσης και όχι λόγω υδροφοβίας ) των τεμαχίων. Η π υκνότητα διαχωρισμού είναι συνήθως η π υκνότητα του ρευστού π ου χρησιμο π οιείται. Η καταβύθιση ή η ε π ί π λευση μ π ορεί να γίνει α π λά στο π εδίο βαρύτητας ή να διενεργηθεί σε φυγοκεντρικό π εδίο. Οι μηχανές π ου χρησιμο π οιούν φυγοκεντρικό π εδίο είναι δύο : ο υδροκυκλώνας και ο π τερυγιοφόρος φυγοκεντρικός διαχωριστής.

21 Υδροκυκλώνας Η τροφοδοσία στον υδροκυκλώνα εισέρχεται στο πάνω τμήμα φυγοκεντρικά. Το υπό πίεση στον υδροκυκλώνα εισερχόμενο εναιώρημα των υλικών, αναγκάζεται απ ’ τη γεωμετρία της μηχανής σε μια κυκλική περιστροφική κίνηση, η οποία δημιουργεί ένα ζεύγος δινών. Μια εξωτερική δίνη με κατεύθυνση προς τα κάτω και μια εσωτερική με κατεύθυνση προς τα πάνω. Τα τεμαχίδια με πυκνότητα μεγαλύτερη αυτής του ρευστού ωθούνται προς τα τοιχώματα του υδροκυκλώνα και παρασύρονται απ ’ την εξωτερική δίνη προς τα κάτω. Αντίθετα τα ελαφρύτερα υλικά οδηγούνται προς τον άξονα του κυκλώνα, όπου η εσωτερική δίνη τα παρασύρει προς τα πάνω.

22 Ο πτερυγιοφόρος φυγοκεντρικός διαχωριστής Η τροφοδοσία εισέρχεται πλευρικά στο κέντρο του κοχλιοφόρου φυγοκεντρικού διαχωριστή. Η μεγάλη επιτάχυνση (2000g) που επικρατεί δημιουργεί υδροστροβίλους. Τα βαριά τεμαχίδια οδεύουν φυγοκεντρικά στα τοιχώματα της μηχανής και απάγονται απ ’ τα μισά πτερύγια του κοχλία, ενώ τα ελαφρά επιπλέουν στο διαχωριστικό υγρό και εμπλέκονται με τα περιστρεφόμενα υπόλοιπα μισά πτερύγια και απάγονται απ ’ την αντίθετη πλευρά.

23 Ο κοχλιοφόρος φυγοκεντρικός διαχωριστής πλεονεκτεί Στην ταχύτητα λειτουργίας Στη μεγάλη π αραγωγή Στο μικρό χώρος λειτουργίας Στην ευκολία χρήσης Ε π ιτυγχάνει σαφή διαχωρισμό με π αράλληλο π λύσιμο και στράγγισμα των υλικών Δεν ε π ηρεάζεται α π’ το σχήμα, τη μορφή των κόκκων και τη σύσταση του μίγματος της τροφοδοσίας Δεν α π αιτούνται αντιδραστήρια ενεργο π οίησης της ε π ιφάνειας των υλικών Α π αιτείται μικρή π οσότητα διαχωριστικού υγρού

24 Επίπλευση πλαστικών  Πολλά πολυμερή εμφανίζουν διαφορετικές επιφανειακές ιδιότητες μεταξύ τους εξαιτίας της διαφορετικής τους μοριακής δομής.  Η σηματικότερη επιφανειακή ιδιότητα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για το διαχωρισμό των πολυμερών μεταξύ τους είναι η επιφανειακή τάση, η οποία εκφράζεται με την υδροφοβία ή την υδροφιλία των πολυμερών.  Η υδροφιλία και η υδροφοβία καθορίζουν τη συμπεριφορά των υλικών μέσα στο νερό.  Τα υδρόφιλα τεμαχίδια έχουν την τάση να παραμένουν στο υδάτινο περιβάλλον, ενώ τα υδρόφοβα έχουν την τάση να εξέλθουν απ ’ αυτό και δέχονται αυξημένη άνωση.  Εάν στο περιβάλλον υπάρχουν και φυσαλίδες τότε οι υδρόφοβοι κόκκοι προσκολλούνται σ ’ αυτές και επιπλέουν.  Η επίπλευση εκμεταλλεύεται αυτήν την ιδιότητα των πλαστικών για να τα διαχωρίσει μεταξύ τους.

25 Κυψέλη επίπλευσης

26 Α π’ τη φύση τους τα π ερισσότερα π λαστικά είναι υδρόφοβα. Υ π άρχουν όμως κά π οια αντιδραστήρια, τα ε π ονομαζόμενα τενζίδια, τα ο π οία δικτυώνονται ε π ιλεκτικά στην ε π ιφάνεια κά π οιων π ολυμερών και τα καθιστούν υδρόφιλα, με α π οτέλεσμα να είναι εφικτός ο διαχωρισμός τους μέσω ε π ί π λευσης. Αυτά τα αντιδραστήρια λέγονται και καταβυθιστές. Όμως υ π άρχουν και αντιδραστήρια π ου εμ π οδίζουν ε π ιλεκτικά τη δικτύωση των μορίων του νερού στην ε π ιφάνεια κά π οιων π λαστικών. Τα αντιδραστήρια αυτά ονομάζονται συλλέκτες και είναι ενεργο π οιητικά, δηλαδή καθιστούν τα υλικά υδρόφοβα, με συνέ π εια αυτά να ε π ι π λέουν. Για να διευκολυνθεί η ε π ί π λευση των υδρόφοβων τεμαχιδίων χρησιμο π οιείται και μια τρίτη ομάδα αντιδραστηρίων, τα αφρο π οιητικά αντιδραστήρια, τα ο π οία όταν μέσα στο υγρό διοχετευτεί ρεύμα αέρος, δημιουργούν έναν σταθερό αφρό π ου κατακρατεί τα υλικά π ου ε π ι π λέουν στην ε π ιφάνεια.

27 Ο κύκλος λειτουργίας της κυψέλης Τροφοδοσία του υλικού μέσα στην κυψέλη με τα αντίστοιχα αντιδραστήρια Ανάδευση και αναμονή δύο (2) λε π τών για αν δράσουν τα αντιδραστήρια ( χρόνος π ροοδο π οίησης ) Κύριο στάδιο ε π ί π λευσης των υλικών και Α π ομάκρυνση του αφρού α π’ την ε π ιφάνεια της κυψέλης

28 Μαγνητικός διαχωρισμός πλαστικών  Με το μαγνητικό διαχωρισμό διαχωρίζονται τα φερρομαγνητικά ( έλκονται απ ’ το μαγνήτη ) υλικά από ένα μίγμα αποβλήτων.  Με αυτήν τη μέθοδο μπορούν να απομακρυνθούν τα ανεπιθύμητα τεμάχια σιδήρου και χάλυβα από ένα μίγμα πλαστικών.  Άλλα μη φερρομαγνητικά ( μη σιδηρούχα ) μέταλλα όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός δε διαχωρίζονται με τον κλασικό μαγνητικό διαχωρισμό, αλλά με τη μέθοδο του επαγωγικού μαγνητικού πεδίου, η οποία είναι γνωστή ως μέθοδος διαχωρισμού μέσω δινορευμάτων ή μέθοδος στροβιλοειδούς πεδίου.  Κατά τη μέθοδο αυτή το ρεύμα των υλικών τροφοδοτείται μέσω ενός δονούμενου τροφοδότη, έτσι ώστε να είναι εξασφαλισμένη η απαιτούμενη απομόνωση και ο διασκορπισμός των τεμαχιδίων πάνω σε μια κινούμενη ταινία.  Ο κύλινδρος κίνησης της ταινίας αποτελείται εσωτερικά από ένα ισχυρό σύστημα μαγνητών εναλλασσόμενων πόλων σε διάταξη τροχού. Το μαγνητικό πεδίο αυτών των μαγνητών δημιουργεί στην επιφάνεια του κυλίνδρου ένα επαγωγικό ηλεκτρικό ρεύμα.

29 Ηλεκτροστατικός διαχωρισμός πλαστικών Όταν τα τεμάχια έλθουν σε ε π αφή με το τύμ π ανο π ου είναι θετικά φορτισμένο, τότε αν είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού δίδουν το φορτίο τους και σχεδόν αμέσως φορτίζονται θετικά, με συνέ π εια να α π ωθούνται α π’ το τύμ π ανο και να διαγράφουν διαφορετικό βεληνεκές α π’ τα υλικά π ου είναι μονωτές και κρατούν το ηλεκτρικό τους φορτίο, με συνέ π εια να έλκονται α π’ το τύμ π ανο του ηλεκτροστατικού διαχωριστή. Εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν ότι σε εξαιρετικές π ερι π τώσεις είναι δυνατόν να διενεργηθεί ηλεκτροστατικός διαχωρισμός στα π λαστικά. Ωστόσο, για να είναι ε π ιτυχής ο διαχωρισμός π ρέ π ει η διαφορά της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των υλικών να είναι π ολύ μεγάλη ( τουλάχιστον δεκα π λάσια ). Ό π ως στην ε π ί π λευση, έτσι και στον ηλεκτροστατικό διαχωρισμό υ π άρχουν ειδικά αντιδραστήρια, τα ονομαζόμενα αντιστατικά, τα ο π οία καθιστούν ε π ιλεκτικά κά π οια υλικά αγώγιμα ή μη.

30 Αρχή λειτουργίας ηλεκτροστατικού διαχωριστή

31 Διαχωρισμός πλαστικών με συστήματα άμεσης αναγνώρισης  Όταν όλες οι υπόλοιπες μέθοδοι διαχωρισμού δεν είναι αποτελεσματικές, αναζητούνται άλλες λύσεις για την αναγνώριση των πλαστικών.  Ενώ οι υπόλοιπες μέθοδοι διαχωρισμού χρησιμοποιούν κάποια ιδιότητα των υλικών ( πυκνότητα, μαγνητικές ιδιότητες κτλ.), οι μέθοδοι αναγνώρισης των υλικών ξεχωρίζουν τα πλαστικά αναγνωρίζοντάς τα άμεσα.  Επισημαίνεται ότι η μέθοδος αποτελείται από δύο τελείως διαφορετικά στάδια, το στάδιο της αναγνώρισης και το στάδιο του διαχωρισμού.  Επιπλέον πρέπει να διακρίνουμε τη μέθοδο της άμεσης αναγνώρισης των πλαστικών σε δύο κατηγορίες εφαρμοζόμενης τεχνολογίας. Η πρώτη κατηγορία αφορά την αναγνώριση πλαστικών μέσα από ένα μίγμα οικιακών αποβλήτων, στα οποία περιλαμβάνονται το πολύ πέντε (5) διαφορετικά είδη πολυμερών. Η τεχνολογία αναγνώρισης σ ’ αυτόν τον τομέα πρέπει να είναι πολύ γρήγορη, διότι τα τεμάχια είναι πολύ ελαφρά και για να υπάρχει ικανοποιητική παραγωγή πρέπει να αναγνωριστεί μεγάλος αριθμός τεμαχίων σε μικρό χρονικό διάστημα. Η δεύτερη κατηγορία αφορά στην επεξεργασία πλαστικών αποβλήτων τεχνολογικής προέλευσης,

32 Αναγνώριση αποβλήτων συσκευασίας Ως υλικά συσκευασίας χρησιμο π οιούνται τα π ολυμερή π ολυαιθυλένιο, π ολυ π ρο π υλένιο, π ολυστυρόλιο, π ολυβινιλιούχο χλωρίδιο και ο π ολυεστέρας. Αυτά τα π ολυμερή χρησιμο π οιούνται είτε σε διαφανή μορφή είτε έγχρωμα. Όταν μιλάμε για διαχωρισμό τέτοιου είδους α π οβλήτων εννοούμε το διαχωρισμό μόνο π λαστικών φιαλών. Ο διαχωρισμός άλλης μορφής π λαστικών υλικών συσκευασίας, ό π ως ζελατίνες και άλλα φυλλώδη υλικά, δεν συντελείται με αυτή τη μέθοδο.

33 Μέθοδοι ακτίνων - Χ Διακρίνουμε δύο μεθόδους αναγνώρισης π λαστικών μέσω ακτίνων - Χ. Τη μέθοδο της α π ορρόφησης και τη μέθοδο του φθορισμού ακτίνων - Χ. Και οι δύο μέθοδοι έχουν τη δυνατότητα αναγνώρισης ατόμων χλωρίου μέσα στα π λαστικά π ολυμερή. Έτσι οι μέθοδοι αυτοί εφαρμόζονται στο διαχωρισμό φιαλών PVC α π ό φιάλες PET ή α π ό φιάλες HDPE. Ο διαχωρισμός μεταξύ ΡΕΤ και HDPE δεν μ π ορεί να γίνει με τη μέθοδο ακτίνων - Χ. Εδώ χρειάζεται να γίνουν μετρήσεις διαφάνειας ή φασματοσκο π ίας ΝΙ R. H καθαρότητα των υλικών π ου διαχωρίζονται με ακτινογραφικές μεθόδους είναι της τάξης του 0,0001%, δηλαδή στο ένα εκατομμύριο τεμαχίων PVC π ρέ π ει να υ π άρχουν μόνο 100 τεμάχια ΡΕΤ. Οι α π αιτήσεις όμως των π ελατών με μόλις 0,00002% βρίσκονται ακόμη υψηλότερα. Έτσι είναι π ροφανές ότι στο μέλλον θα π ρέ π ει να βελτιωθούν ακόμη π ερισσότερο οι τεχνικές αναγνώρισης μέσω ακτίνων - Χ. Ο διαχωρισμός μεταξύ ΡΕΤ και Η DPE, εκτός α π’ τη βαρυτομετρική μέθοδο, μ π ορεί να γίνει και με τη μέτρηση της διαφάνειας.

34 Φασματοσκοπία NIR (Near Infrared)  Ως υπέρυθρο (IR) φάσμα χαρακτηρίζει κανείς την περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μεταξύ των μακρών κυμάτων του ορατού φάσματος, δηλαδή περίπου 14.000 l/cm και των βραχέων κυμάτων με περίπου 10 l/cm.  Η ενέργεια που περιέχεται σε αυτήν την ακτινοβολία δεν είναι ικανή να προκαλέσει μεταβάσεις ηλεκτρονίων από στιβάδα σε στιβάδα, αλλά μπορεί να προκαλέσει ταλάντωση ολόκληρων μορίων ή επιμέρους τμημάτων αυτών.  Η ένταση της αλληλεπίδρασης μεταξύ της υπέρυθρης ακτινοβολίας και της ύλης εξαρτάται απ ’ τη μοριακή δομή και την κατανομή των ηλεκτρονίων.  Το φάσμα των ταλαντώσεων έχοει θεμελιώδη σημασία για την ανάλυση των πολυμερών, διότι εξαρτάται απ ’ τη δομή των μορίων και έτσι μας επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων για αυτήν.  Έτσι, η φασματοσκοπία υπέρυθρων ακτίνων βρίσκει εφαρμογή στην ταυτοποίηση των πολυμερών.  Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της υπέρυθρης φασματοσκοπίας είναι ότι για τις αναλύσεις δεν χρειάζονται μεγάλες ποσότητες δείγματος (0,1 μ g – 1mg).  Η εφαρμογή αυτής της μεθόδου στη διαλογή των πολυμερών βρήκε απήχηση μόλις την τελευταία πενταετία.

35 Ένα ε π ι π λέον π λεονέκτημα της τεχνολογίας NIR είναι η δυνατότητα χρησιμο π οίησης ο π τικών ινών. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι ο ανιχνευτής και ο φασματογράφος δεν είναι α π αραίτητο να βρίσκονται στον ίδιο χώρο. Το π ολύ μικρό π οσοστό αστοχίας π ου ε π ιτρέ π εται κατά τη διαλογή των φιαλών ΡΕΤ σε συνδυασμό με τα υ π όλοι π α π λεονεκτήματα της τεχνολογίας NIR, και κυρίως της μεγάλης ακρίβειας αυτής, η ο π οία δεν α π αντάται σε καμιά άλλη μέθοδο, οδήγησαν με α π όλυτη βεβαιότητα στην ε π ικράτηση αυτής της μεθόδου έναντι όλων των υ π ολοί π ων.

36 Φασματοσκοπία Ι R (Infrared)  Δεδομένου ότι όλα τα πλαστικά απόβλητα των αυτοκινητοβιομηχανιών και της ψυχαγωγικής ηλεκτρονικής είναι σκουρόχρωμα, γίνεται σαφές ότι έπρεπε να βρεθεί μια μέθοδος ασφαλούς αναγνώρισής τους.  Αυτό επιτεύχθηκε με την υπέρυθρη φασματοσκοπία (IR) χαμηλών συχνοτήτων (4000-200 l/cm).  Σ ’ αυτά τα μήκη κύματος η απορρόφηση της ακτινοβολίας είναι μικρότερη και επιτρέπει τη λήψη φασμάτων ανάκλασης, τα οποία μπορούν να αξιολογηθούν και να χρησιμοποιηθούν για τη μοριακή αναγνώριση των σκουρόχρωμων πλαστικών της ανακύκλωσης αυτοκινήτων κτλ.  Επειδή οι τεχνολογίες NIR και IR είναι τεχνολογίες που βασίζονται στην επιφάνεια των υλικών, είναι προφανές ότι θα πρέπει αυτές να είναι καθαρές και να μην περιέχουν χρώματα, λάδια ή άλλες ξένες ουσίες.

37 Κοκκοποίηση πλαστικών Η κοκκο π οίηση είναι μια διεργασία κατά την ο π οία ε π ιδιώκεται η αύξηση της κοκκομετρίας και της χωρο π υκνότητας. Ε π ι π λέον, μέσω αυτής ε π ιτυγχάνεται μια ομοιογενής κοκκομετρική κατανομή και μια ομοιομορφία του υλικού. Με τον όρο κοκκο π οίηση π λαστικών αντιλαμβάνεται κανείς την αλλαγή π ου ε π ιφέρεται στην ε π ιφάνεια των κόκκων, συνενώνοντάς τους μέσω συμ π ύκνωσης ή τήξης αυτών. Το τελικό π ροϊόν αυτής της διεργασίας έχει αυξημένη χωρο π υκνότητα, χωρίς όμως να έχει δεχθεί μεγάλη θερμική ε π εξεργασία. Διακρίνουμε τη θερμική και τη συμ π ιεστική κοκκο π οίηση. Κατά τη θερμική κοκκο π οίηση τα υλικά θερμαίνονται μέχρι το σημείο τήξης τους και κατό π ιν ψύχονται α π ότομα. Η θερμική ενέργεια π ου α π αιτείται για την τήξη των υλικών π ροέρχεται α π’ τη μετατρο π ή της μηχανικής ενέργειας των συστημάτων ανάδευσης, κατάτμησης και διάτμησης. Η ψύξη γίνεται κατά κανόνα μέσω ψεκασμού με νερό.

38 Αρχή λειτουργίας πρέσας κοκκοποίησης

39 Επεξεργασία πλαστικών μέσω τήξης Οι διεργασίες π ου ακολουθούνται κατά την τήξη των π λαστικών ανακύκλωσης εξαρτώνται α π’ το βαθμό εμ π λουτισμού π ου υ π έστησαν αυτά τα υλικά. Ο συνδυασμός εμ π λουτισμού και τήξης καθορίζει τελικά την π οιότητα του π αραγόμενου π ροϊόντος. Όσο π ιο εντατικά και λε π τομερή είναι τα δύο π αρα π άνω στάδια, τόσο καλύτερη είναι η π οιότητα των τελικών π ροϊόντων.

40 Στάδια της υλικής ανακύκλωσης των πλαστικών

41 Τα π λαστικά συχνά ε π εξεργάζονται με μια μηχανή η ο π οία καλείται Extruder. Στη μηχανή Extruder ακολουθούνται όλα τα βήματα τήξης της εικόνας. Το εμ π λουτισμένο υλικό π λαστικο π οιείται στην αρχή και κατό π ιν λίγο π ριν την είσοδό του στο καλού π ι φιλτράρεται. Το φιλτράρισμα συντελείται συνήθως σε μη καθαρά π λαστικά, βελτιώνοντας σημαντικά την π οιότητα του τελικού π ροϊόντος, με μικρό σχετικά κόστος. Στους extruder δι π λού κοχλία υ π άρχει η δυνατότητα συμ π ληρωματικού π ολυμερισμού. Ο συμ π ληρωματικός π ολυμερισμός εφαρμόζεται ιδιαιτέρως σε ανάμικτα συμ π υκνώματα, έτσι ώστε να αυξηθεί με χημικούς τρό π ους η μοριακή μάζα και μαζί με αυτήν η αντοχή του τελικού π ροϊόντος. Με την ανάμιξη π ρόσθετων υλικών, ό π ως χρώματος, π ληρωτικών και ενισχυτικών, βελτιώνονται ε π ίσης οι ιδιότητες του π ροϊόντος του Extruder. Η διεργασία στον extruder μ π ορεί να γίνει σε όλα τα δευτερογενή π λαστικά, αφού με αυτήν τη διεργασία συνδέεται κατά κανόνα η βελτίωση της π οιότητας των υλικών.

42 Κατά την έξοδο του υλικού α π’ τον extruder γίνεται είτε η μορφο π οίηση του υλικού ως κά π οιο τελικό π ροϊόν, είτε η κοκκο π οίησή του με τη βοήθεια ψυκτικών κεφαλών κοκκο π οίησης. Το κοκκο π οιημένο υλικό α π οτελεί κατό π ιν π ρώτη ύλη για π αραγωγή διαφόρων π ροϊόντων (π λαστικά φύλλα, διάφορα καλού π ια, π λάκες, σωλήνες κτλ ). Παράλληλα με τον extruder χρησιμο π οιούνται και άλλες μέθοδοι ε π εξεργασίας π λαστικών. Αυτές οι μέθοδοι ανα π τύχθηκαν για π ολύ ακάθαρτα και ελάχιστα εμ π λουτισμένα μικτά π λαστικά. Ο ελάχιστος εμ π λουτισμός των π λαστικών π εριλαμβάνει συνήθως την κατάτμηση και το διαχωρισμό των μετάλλων α π’ το μίγμα. Ε π ειδή ο εντατικός εμ π λουτισμός είναι δα π ανηρή διαδικασία, τα υλικά αφού π εράσουν έναν ελάχιστο εμ π λουτισμό, λιώνουν και μορφο π οιούνται α π ευθείας.

43 Η ε π εξεργασία των π λαστικών δεν τελειώνει βέβαια στον εμ π λουτισμό και την τήξη. Υ π άρχουν π ολύ π λοκες χημικές ( διάλυση, π υρόλυση, αλκοόλυση κτλ.) και θερμικές διεργασίες, οι ο π οίες ξεφεύγουν α π’ τα π λαίσια αυτού του βιβλίου και δεν μ π ορούν να αναλυθούν με λε π τομέρεια.