PLASTİK MALZEMELERİN GERİ KAZANIMI Prof.Dr.AYşegül AKDOĞAN EKER

Transkript

1 PLASTİK MALZEMELERİN GERİ KAZANIMI

2 PLASTİK MALZEMELERİN GERİ KAZANDIRILMASI Kullanım dışı kalan plastik atık malzeme lerin tekrar kullanıma geri kazandırılması işlemi günümüzde büyük önem kazanmaktadır. Plastiklerin geri dönüşümün başlıca avantajları; - Hammadde ihtiyacının azalması, - Nüfus artışı ile beraber ortaya çıkan tüketimin doğal dengeyi bozmasının önlenmesi, -Atık ların çevreyi kirletmelerinin önlenmesi, -Plastiği sıfırdan üretmek yerine atık kullanımı ile enerji tasarrufunun sağlanması,

3 PLASTİK MALZEMELERİN GERİ KAZANDIRILMASI Doğal kaynakların hızla yok olması, çevrenin hızlı bir şekilde kirlenmesi ve bunların yaşam üzerindeki olumsuz etkilerinin belirginleşmesi ile çevrenin korunması ile ilgili kaygılar artmıştır. Çevre faktörü göz önüne alınmadan gerçekleştirilen endüstriyel gelişmeler bugün yaşanan olumsuzlukların temelini oluşturmaktadır. Enerji, mineraller ve diğer doğal kaynakların önlem alınmadan hızlı bir şekilde yok edilmesi, kişi başına düşen tüketimin hızlı bir şekilde artması önemli global bir sorundur. Dünya nüfusu hızla artmaktadır, bu artış özellikle az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde daha belirgindir.

4 Gelişmiş ülkelerin bu pazarlarda pay kapma ve payını arttırma eylemi kendi açılarından kısa dönemde başarılı olmaktadır ancak gelişmekte olan ülkelerde çevre bilincinin yetersiz oluşu ve çevreyi koruma ile ilgili yasaların da çok az veya hiç olmaması nedeni ile yeryüzünün bu bölgelerinin hızla kirlenmesinin, bunun da global bir çevre sorunu haline gelip gelişmiş ülkeler de dahil tüm ülkeleri etkileyeceğinin tahmin edilmesi zor olmadığından çevrenin korunması gerekmektedir. Katı atıklar da çevre ile ilgili önemli sorunlar arasında yer almaktadırlar. Önümüzdeki yıllarda toplam yıllık plastik üretiminin milyon tona ulaşacağı tahmin edilmektedir. Bu yüksek miktarda üretim ve buna bağlı olarak tüketim polimer atık sorununu da beraberinde getirmiştir. Plastik atık sorununa çöp merkezlerine uygun depolama, geri kazanım, yakma gibi yöntemlerle çözüm aranmaktadır.

5 Plastiklerin Kullanım Alanları Çizelge 1 Plastiklerin kullanım alanları ve payları

6 KATI ATIKLARDAN PLASTİKLERİN GERİ KAZANILMASI Bu sorunun giderilmesi amacı ile çeşitli ülkelerce geliştirilmiş politikalar başlıca üç temele oturtulabilir: Atığın kaynağında önlenmesi veya azaltılması Katı atıklar içinde yer alan çeşitli maddelerin geri döndürülmesi ve yeniden kullanımı Yeniden kullanılmayacak kısmın emniyetli bir biçimde yok edilmesi veya depolanması Bu politikaların oluşturulmasına neden olan katı atıklarla ilgili hususlar ise şöyle özetlenebilir: Katı atıkların gömüleceği alanların tükenmesi veya sayılarının ve kapasitelerinin azalması Katı atıkların yakılması ile ilgili çeşitli sorunların bulunması ve yakılmaya karşı oluşan kamuoyu baskıları Hidrokarbon kaynaklarının sorumsuzca kullanılmasına karşı duran bilim çevreleri Dünya atmosferinin ısınmasına katkıda bulunan emisyonların giderek artması Yer altı sularının kirlenmesinin yarattığı sorunlar ve bu konuda oluşan kamuoyu baskıları

7 Plastik Tüketimi Çizelge 2 Bölgeler ve ülkeler bazında dünya plastik tüketimi (1000 metrik ton

8 Ambalaj Malzemelerinin Geri Toplanması Çizelge 3 Avrupa da katı atıklardaki ambalaj malzemelerinin geri toplama, yeniden kullanma oranları ( 1998)

9 KATI ATIKLARDAN PLASTİKLERİN GERİ KAZANILMASI Evrensel katı atıkların işlenme yöntemi Avrupa da dahi halen ülkeden ülkeye farklılıklar göstermektedir. Bu farklılık katı atıklardaki plastiklerin geri kazanım yöntemlerine de yansımaktadır. Örneğin katı atıkların Fransa da %32 si, İsveç te %50 si, Danimarka da %65 i ve İsviçre de % 80 i enerji üretimi için kontrollü bir şekilde yakılırken İngiltere de yaklaşık %80 i toprağa gömülmektedir. Almanya da ise daha şimdiden oldukça ileri hedefleri olan katı atıklardaki değişlik maddelerin geri toplanarak malzeme olarak kullanımı uygulaması başlamış bulunmaktadır. Plastiklerin katı atıklardan geri kazanılıp yeniden kullanımı için bir Avrupa ortalamasından söz etmek mümkün olabilmektedir. Şekil 1 de katı atıklardan plastiklerin geri kazanım hedefleri özet olarak gösterilmektedir

10 Şekil 1 Batı Avrupa için katı atıklardan plastiklerin geri kazanılması hedefleri

11 Plastiklerin Katı Atıklardan Plastik Malzeme Olarak Geri Kazanılması Geri kazanım uygulamasına en yatkın plastikler PVC, PE, PET, PP dir. Plastiklerin katı atıklardan plastik malzeme olarak geri kazanılmasının belli aşamaları şunlardır. Plastiklerin katı atıklardan toplanması Gerekiyor ise toplanan atıkların sıkıştırılıp yoğunlaştırılması Yoğunlaştırılan atık plastiklerin sınıflandırılarak işlenmeleri Plastiklerin katı atıklardan sağlıklı bir şekilde toplanması, plastiklerin malzeme olarak geri kazanımının temelini oluşturmaktadır. Plastiklerin katı atıklardan elle toplanması geri kazanılmış plastiğin maliyetini arttırmaktadır, bu nedenle de bazı hallerde zorunlu ve ekonomik hayatı etkileyen uygulamalara gidilmektedir. Her iki durumda da iyi bir toplama sisteminin geliştirilmesi esastır. Plastiklerin hacim/ağırlık oranlarının yüksek oluşu bu atıkların etkin bir şekilde ve ekonomik olarak toplanarak değerlendirilmesinde ciddi bir problem oluşturmaktadır. Bunun giderilmesi için kamyon üzerine yerleştirilmiş plastik sıkıştırma makineleri ile veya belli noktalara konulmuş sabit makinelerle plastiklerin sıkıştırılarak toplanması sistemi batı ülkelerinde giderek yaygınlaşmaktadır

12 Katı atıklardan toplanan plastiklerin sınıflandırılmasındaki temel amaç geri kazanılan plastiğin mümkün olabildiğince saf olarak elde edilebilmesidir. Toplanan plastik atıkların elle tasnif edilmesinin başlıca dezavantajları şu şekilde sıralanabilir: Elle tasnif oldukça pahalıdır. Elle tasnif esnasında işçiler istenmeyen kimyasallara maruz kalabilirler. Bu nedenle işçi sağlığı ve güvenliği açısından bazı ilave önlemlerin alınması gerekir. Birbirine çok benzeyen PVC ve PET gibi malzemeler elle tasnif esnasında hatalara sebebiyet verebilir. Otomatik tasnifte önce bir ultrasonik sensör plastiğin bant üzerindeki konumunu belirler, bir IR sistem plastik türünü saptar, bir otomatik kamera ile renk belirlenir ve bilgisayar yardımı ile bu veriler birleştirilir. Son yıllarda PVC ve PET malzemelerin de ayrımı için X-ışımlı sistemler uygulanmaya başlamıştır. Şekil 2 de atık PVC için uygulanan yeniden kullanım sistematiği gösterilmiştir.

13 Şekil 2 PVC için uygulanan yeniden kullanım sistematiği

14 Çizelge 4 Katı atıklardaki plastiğin kaynağı ve geri kazanılan plastiğin potansiyel kullanım alanları

15 Çizelge 4 Katı atıklardaki plastiğin kaynağı ve geri kazanılan plastiğin potansiyel kullanım alanları

16 Ülkemizde ambalaj uygulamaları için en yaygın olarak kullanılan plastikler PS, AYPE, YYPE, PVC, PET dir ve bu plastikler geri toplanmaları ve yeniden kullanımları mümkün olan plastiklerdir. PET Ve AYPE şişelerinin geri toplanıp yeniden kullanılmasında Türkiye Avrupa ülkelerinden çok daha başarılıdır. Ayrıca diğer plastiklerin geri toplanıp kullanılmalarında da %30-35 batı ülkelerinden daha iyi durumdadır. Katı atıklar tarafından çevrenin kirletilmesini önlemek ve atık malzemeyi geri toplayarak yeniden kullanmayı teşvik etmek ve destek olmak üzere gerekli mevzuat ülkemizde mevcuttur. Geri kazanılmış plastikler tıp ve gıda sektöründe asla kullanılmazlar.

17 Türkiye de Atık Plastiklerin Geri Kazanımı Bugün ülkemizin pek çok yerinde gerek modern teknolojiyi kullanan gerekse eski sistemle çalışıp hurda plastikleri yeniden değerlendiren sanayii grubu ve bu gruba hurda toplayan ekipler oluşmuştur. Rekabet ortamı çok sayıda plastik imalatçısının granül olarak isimlendirdiği hurda plastik kullanarak maliyetleri düşürmeye yöneltmiştir. Bu nedenle her kademede hurda plastiklerin toplanarak değerlendirilmesi giderek yaygınlaşmaktadır. Sera örtüleri, gübre torbaları dışında işyeri ve ailelerin diğer bir deyişle küçük kesimin çöpe attıkları hurdaların yaklaşık %60 ı toplanmakta ve plastik hurdacılarına satılmaktadır. Geri kalan kısmının ise ilgililerce değerlendirildiği tahmin edilmektedir. Atık plastikler durumunda tek fark, hurda plastiğin toplanması, sınıflandırılması ve temizlenmesidir. Bu hurdalar toplayıcı tarafından bir ön tasnife, daha sonra hurda işleyiciler tarafından ikinci bir tasnif işlemine tabi tutulurlar. Ayırma işlemleri ülkemizde genellikle el ve gözle yapılmakta olup zaman içinde otomatik makinelerin kullanımı da yaygınlaşmaya başlamıştır. Plastik hurdaların büyük kısmı sera filmi ve gübre/kimyasal madde torbalanması gibi kısa ömürlü uygulamalarda tüketilen alçak yoğunluklu poli etilen (AYPE) olup geri kazanım oranı yüksektir. Geri kazanılan AYPE nin bir kısmı çöp torbası, poşet, levha ve plakalar gibi ikincil uygulamalarda kullanılır. Boru ve fittings gibi çok daha uzun ömürlü uygulamalarda kullanılan polivinil klorür (PVC) için geri kazanım oranı daha düşüktür. Ancak PVC şişelerin kullanımdan sonra yeniden granül veya toz haline getirilerek şişe dışı uygulamalarda kullanımı ülkemizde başarıyla uygulanmaktadır. Ülkemizde plastik şişelerin geri dönüştürülmesi için ilk fabrika Sabancı A.Ş. Tarafından kurulmuştur. Daha sonra yüksek yoğunluklu poli etilen den (YYPE) imal edilmiş şişe ve kap atıklarını geri dönüştürerek yeniden şişe, kap, plastik eşya, telefon kablosu, su kanalizasyon, yağmurlama borusu, katlanabilir hortum, poşet ve endüstriyel varil vb.üretiminde kullanılabilecek hammadde haline getirmmek için Yeşil Plastik adı verilen bir fabrika kurulmuştur. Yeşil plastik fabrikasının saatteki kapasitesi 900kg, yıllık kapasitesi 5000tondur (1997 verilerine göre). Fabrika, kullandığı suyu arıtmakata ve arıttığı suyun %75 ini tekrar kullanmakta, üretim atıklarının %90 nını kullanılabilecek hale getirerek satmakta ve çöpü en aza indirmektedir. YYPE den yapılan kasalar ve büyük bidonlar ve polipropilen (PP) atıklarında özellikle şeffaf PP atıkların geri dönüşümünü yapmakatadır.

18 Çizelge 5 Türkiye de plastik türü bazında ambalajlama malzemesi kullanımı

19 Çizelge 6 Türkiye de plastik türü bazında ambalajlama malzemesi kullanımı

20 Çizelge 7 Türkiye de ambalaj malzemesi olarak üretilen plastiklerin toplam tüketim içindeki payı

21 Geri Kazanım Yöntemleri Kimyasal Geri Kazanım (Kimyasal Rejenerasyon) Bu konuda kullanılan en yaygın yöntem, atık polimerin atık polimerin depolimerize edilerek tekrar monomerleri veya petrokimyasal diğer hammaddeleri/sıvı yakıtı elde etmek olarak özetlenebilir. Bu yöntemle elde edilecek ürünler ve uygulanacak teknikle polimerin türüne göre farklı olmaktadır. Örneğin poliesterler (PET), poliamidler ve poliüretanların hepsi tersinir kabul edilen kondensasyon tepkimeleri ile elde edilirler. Bu polimerlerin monomere dönüştürülmesi ve elde edilen monomerlerden polimerin yeniden üretimi söz konusu olabilmektedir. Buna karşın YYPE, AYPE, PP, PVC gibi polimerlerden monomer yerine diğer petrokimyasallar veya yakıt değeri olan sıvı ürünler elde edilmektedir. Şekil 3 de depolimerizasyonda izlenen yollar şematik olarak sunulmuştur. Şekilde, A yolu izlendiğinde kimyasal ve ısı depolimerizasyonu, B yolu izlendiğinde ise sıvılaştırma ve gazlaştırma teknikleri kullanılmaktadır.

22 Geri Kazanım Yöntemleri Şekil 3 Plastiklerin depolimerizasyonunda izlenen yollar

23 Geri kazanılmış plastiklertıp ve gıda sektöründe asla kullanılmazlar.

24 BİYOLOJİK OLARAK PARÇALANABİLEN POLİMERLER Biyolojik olarak güneş ışınları ile veya kimyasal yöntemler ile parçalanabilen plastiklerdir. 1. Güneş Işınları ile Parçalanabilen Plastikler Karbonil veya hidroperoksit grupları içeren polimer maddeler UV ışımasına uğradıklarından fotokimyasal tepkimelerle parçalanabilmektedirler. Bu nedenle en sık uygulanan tekniklerden birisi poliolefin türünden polimerlere katalizör ve/veya peroksit katarak polimer zincirinde karbonil veya hidroperoksit gruplarının oluşumunun hızlandırılmasıdır.

25 Güneş Işınları ile Parçalanabilen Polimerler Şekil 4 Işıkla parçalanabilen polimerler

26 Güneş Işınları ile Parçalanabilen Polimerler Şekilde ifade edilen Norrish 1 ve 2 şeklindeki tepkime gruplarından ilkinin sonucunda karbonil grubu genellikle karbon monoksit kaybetmekte ve polimer zinciri aktif karbon atomları ile sonlanmış iki parçaya bölünmektedir. Oluşan lüçük zincirler aktif karbon atomu nedeni ile foto oksitlenerek yeni karbonil gruplarının oluşmasına ve daha ileri giden zincir parçalanmalarına yol açmaktadır. Norrish 2 ise karbonil grubu ve çift bağ içeren daha kısa zincirlere yol açmaktadır. Her iki kısa zincir de karbonil grubu ve çifte bağ nedeni ile süratle foto oksitlenip parçalanmayı hızlandırarak sürdürmektedir. UV ışıması halinde ise karbonil grupları içeren polietilen parçalanmaktadır.

27 Çizelge 8 Parçalanabilir polimerlerin ticari uygulamaları

28 Nişasta Katkılı Termoplastikler Nişasta tabiatta özellikle toprakta bulunan mikro organizmalar tarafından yenmekte ve polimer matrisinin parçalanması sonucunda da plastiğin parçalanma süreci kısaltılmaktadır. Şekil 5 Nişasta katkılı polimerler

29 Doğal Olarak Parçalanabilen Biyo Polimerler Biyo polimerler Şekil 6 da görüldüğü gibi toprakta bulunan bakterilerce süratle tüketilerek basit kimyasal maddelere dönüştürülürler. Şekil 6 Bakteriyel olarak parçalanabilir polimer

30 Doğal Olarak Parçalanabilen Biyo Polimerler İnsanlar tarafından ilk kullanılan polimerik malzemeler doğal polimerlerdir. Bunlar doğada biyodegregasyon ile parçalanabilirler. Bu polimerlerin hemen hepsi yenilenebilir doğal kaynaklardan elde edilebilmektedir. Doğal polimerlerin yerini günümüzde sentetik polimerler almıştır. Geridönüşüm en ilginç yöntem olmasına karşın özellikle gıda ve tıp alanlarında kullanılamaz olması alternatif çözümlerin bulunmasını gerektirir. Bu çözümlerden özellikle son yıllarda önem kazananı doğada parçalanabilen polimerlerin kullanımıdır. Doğada parçalanabilen polimerler kullanımları sonunda atık durumuna geldiklerinde doğada parçalanarak düşük molekül ağırlığında bileşiklere (monomerler) ve ardından da CO2, H2O ve CH4 e dönüşürler. Doğada parçalanabilen sentetik polimerlere örnek olarak polialkin esterler, polihidroksi asitler, poliamid esterler, polivinil esterler, polivinil alkol, polanhidritler, polifosfazonlar, poliaspartik asit, polietilen süksinat (PESU) ve polibutil süksinat (PBSU) gösterilebilir. PESU ve PBSU nun seçilen özellikleri D-AYPE (doğrusal alçak yoğunluklu polietilen) ile beraber Çizelge 9 ve Çizelge 10 da gösterilmiştir.

31 Çizelge 9 PESU ve PBSU nun bazı özellikleri

32 Doğal Olarak Parçalanabilen Biyo Polimerler Örnekleri verilen doğada parçalanabilen polimerlerle ilgili üretici firmalar, isimleri ve yaklaşık fiyatları Çizelge 10 da gösterilmiştir. Bu polimerler özellikle tarımsal faaliyetler için örtü malzemelerinin, çöp ve alışveriş torbalarının, tek kez kullanılacak yiyecek ve içecek kaplarının, hijyenik, tıbbi, kozmetik malzemelerin üretiminde önemli bir kullanım potansiyeline sahiptirler. Ancak üretim kapasiteleri bağıl olarak çok düşük olduğundan ekonomik açıdan yeterli Pazar payına ulaşamamışlardır. Çizelge 10 PESU ve PBSU ve D-AYPE filmlerin bazı özellikleri

33 Çizelge 11 Doğada parçalanabilen polimerler ve yaklaşık birim fiyatları

34 Çizelge 12 Doğada parçalanabilen polimerler ve yaklaşık birim fiyatları