Tái chế nhựa polyethylene terephthalate (PET) và ứng dụng nhựa đã qua tái chế

- TÁI CHẾ NHỰA POLYETHYLENE TEREPHTHALATE (PET) VÀ ỨNG DỤNG NHỰA ĐÃ QUA TÁI CHẾ.
- Polyethylene terephthalate (PET), tái chế, ứng dụng.
- Polyethylene terephthalate (PET) là một trong những loại vật liệu phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với tốc độ tăng rất nhanh.
- Do vậy, việc ứng dụng công nghệ tái chế hoặc tái sử dụng nhựa PET phế thải là hết sức cần thiết, góp phần ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, đồng thời hạn chế khả năng khai thác nguồn tài nguyên.
- Việc tìm hiểu các phương pháp tái chế PET cũng như khả năng, phạm vi ứng dụng PET tái chế là vấn đề cần quan tâm nhất hiện nay..
- Một số loại nhựa phế thải có thể làm nguyên liệu ngành tái chế đó là nhựa nhiệt dẻo như PET, PE, PP, PS....
- Với đặc tính đó mà nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh nhiều lần, chính vì vậy mà những phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất hoặc tiêu dùng đều có khả năng tái chế được..
- 1.1 Khái niệm tái chế.
- Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành những sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất (Hoàng Anh, 2006).
- Có hai quá trình tái chế chính là tái chế vật liệu bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ rác thải, xử lý và sử dụng vật liệu này để sản xuất các.
- Murthy et al., 1991.
- 1.3 Giới thiệu PET tái chế.
- PET tái chế là sản phẩm của quá trình sản xuất hoặc chế tạo từ nhựa PET đã qua sử dụng.
- PET sau khi sử dụng được thu gom phân loại ở các cơ sở tái sinh, làm sạch rồi đóng thành kiện hay cắt nhỏ thành dạng vảy (Das et al., 2007).
- Thông thường có rất ít thông tin về tính chất của PET tái chế (R- PET), do sản phẩm sau tái chế thường khó xác định được tính chất cũng như thành phần của vật liệu.
- 1.4 So sánh PET nguyên sinh và PET tái chế So với PET nguyên sinh, tính chất của PET tái chế thấp hơn về khối lượng phân tử trung bình, độ nhớt, nhiệt độ nóng chảy cũng như độ dãn dài..
- Nhưng không vì thế mà PET tái chế thiếu thị trường tiêu thụ.
- PET sau khi tái chế được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như sử dụng thổi chai mới, thùng chứa, sợi thảm, màng nhựa (Upasani, et al., 2012)… và trong xây dựng PET được ứng dụng để sản xuất nhựa đường và bê tông hỗn hợp (Awaja, et al., 2005).
- Bảng 1: So sánh PET nguyên sinh và PET tái chế.
- TT Tính chất PET nguyên sinh PET tái chế.
- CỨU VỀ TÁI CHẾ PET Thế giới.
- Trong những năm gần đây, số lượng chai nhựa PET tái chế tăng gấp đôi, chiếm 30% tổng lượng chai PET được tiêu thụ trên thế giới.
- Chính vì vậy, để góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường và bảo tồn nguồn tài nguyên hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, thì vấn đề tái chế PET đã được các nước quan tâm từ rất lâu, nhiều công trình nghiên cứu về tái chế PET đã và đang được thực hiện như xử lý PET bằng kiềm (Wang, et al.
- tái chế PET bằng phương pháp hóa học như đường phân, methanol phân, thủy phân (Dutta and Soni, 2013) tái chế hóa học PET thành sợi ứng dụng trong ngành công nghiệp dệt (Upasani, et al., 2012).
- Nhìn chung, trên thế giới công nghệ tái chế PET liên tục đổi mới theo thời gian..
- Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tái chế PET đã được chú trọng từ lâu.
- Ðã có các đề tài nghiên cứu cơ bản, các chương trình khoa học công nghệ cấp Nhà nước về tái chế nhựa truyền thống để thu hồi và bảo tồn sản phẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ.
- Hiện nay, nhiều nhà khoa học đã nỗ lực nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất để tái chế PET thải.
- Một số công trình nghiên cứu về tái chế PET đã được công bố như phản ứng cắt mạch PET bằng dietylen glycol (Võ Thị Hai và Hoàng Ngọc Cường, 2008), chế tạo phụ gia chống cháy từ nhựa PET thải (Hoàng Thị Đông Quỳ, et al., 2012), nhiều dự án cũng xây dựng thành công công nghệ tái chế nhựa PET phế thải thành nhựa polyester không no để chế tạo vật liệu composite ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: giao thông vận.
- Tuy nhiên, nó vẫn không đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người, do đó tái chế PET là hướng đi đang thực sự thu hút các nhà nghiên cứu.
- 2.1 Các phương pháp tái chế PET.
- Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xử lý PET thải như chôn lấp, tái sử dụng lại hoặc tái chế.
- Do đó, tái chế PET là phương pháp khả thi nhất cho việc xử lý PET thải.
- Các phương pháp tái chế PET chính là phương pháp cơ học và phương pháp hoá học.
- Với phương pháp cơ học, đơn thuần là thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô, tái gia công.
- Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là hạt nhựa tái chế có chất lượng thấp, không xác định được thành phần và hàm lượng tạp chất nên PET sau tái chế có độ nhớt rất thấp.
- Do đó, tái chế hoá học ngày càng trở nên hiệu quả để xử lý PET thải (Dutta and Soni, 2013)..
- 2.1.1 Tái chế bằng phương pháp hóa học Phương pháp tái chế hóa học, còn được gọi là tái chế monomer, là phương pháp phân hủy các polyme và đưa chúng trở về các thành phần ban đầu (hydrocacbon) sao cho có thể sử dụng làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu cho phản ứng polymer hóa.
- Phương pháp hóa học không chỉ tạo ra nguồn nguyên liệu có tính chất giống PET ban đầu mà còn tạo ra những nguyên liệu mới có thể ứng dụng vào các lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu khác.
- Tái chế bằng phương pháp hóa học có những ưu điểm như hiệu suất thu hồi cao, sản phẩm không bị giảm cấp sau quá trình tái chế, thành phần ổn định.
- Tuy nhiên, phương pháp này còn hạn chế do sử dụng nhiều dung môi dẫn đến tăng giá thành sản phẩm..
- Phương pháp hóa học được chia làm 3 loại: Thủy phân (hydrolysis), rượu phân (methanolysis) và glycol phân (glycolysis) (Dutta, Soni, 2014)..
- Hình 3: Các phương pháp tái chế hóa học Thủy phân (hydrolysis): Trong phản ứng thuỷ.
- Với phương pháp này, phản ứng xảy ra chậm, cần nhiều giai đoạn để làm sạch TPA, giá thành cao, cho nên phương pháp ít được sử dụng cho tái chế PET với quy mô công nghiệp..
- Phản ứng rượu phân rất có hiệu quả để tái chế nhựa PET ở dạng màng, dạng.
- Tuy nhiên, quá trình phân tách sản phẩm của phản ứng cần chi phí cao, phương pháp này ít kinh tế..
- Tinh chế BHET bằng phương pháp lọc nóng dưới áp suất để loại các tạp chất.
- Hiện nay, đây là phương pháp đang được sử dụng phổ biến nhất..
- 2.1.2 Tái chế bằng phương pháp cơ- lý Chai PET sau khi sử dụng xong được thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô và tái gia công.
- Việc xử lý phế liệu bằng thiết bị SSP chia ra 2 phương pháp: phương pháp chân không và dùng khí trơ (N 2.
- làm chất tải nhiệt Fugen DAVER et al.
- Quá trình xử lý là một quá trình không liên tục và lợi điểm của nó là tạo ra sản phẩm khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng..
- Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không được vận hành tương tự phương pháp SSP dùng khí N 2 .
- Tuy nhiên, phương pháp này sẽ xảy ra nhanh hơn do hiệu quả loại bỏ nước và ethylene glycol tốt hơn, chi phí vận hành thấp hơn phương pháp dùng khí N 2.
- Hình 8: Công nghệ biến tính PET Fugen DAVER et al.
- 3 ỨNG DỤNG CỦA PET TÁI CHẾ 3.1 Trong lĩnh vực đời sống.
- Trên thực tế, nhựa tái chế có tính ứng dụng cao, một số nơi có ý tưởng chế biến nhựa phế thải thành dầu thô, tái chế thành thảm, chế biến dầu xanh từ nhựa phế thải.
- Các nguyên liệu sợi công nghiệp làm từ nhựa PET tái chế được dùng để tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau như quần áo, giày, khăn tắm, chăn… Những hoạt động này đã góp phần làm giảm giá thành và giúp giải quyết vấn đề khan hiếm nguyên liệu sản xuất..
- Một ứng dụng quan trọng của PET tái chế trong lĩnh vực vật liệu là việc sử dụng các vật liệu polyme gia cố bằng sợi thủy tinh đã phát triển nhanh chóng trong những năm qua.
- Các hợp chất cao phân tử đầu tiên sử dụng sợi thủy tinh cắt nhỏ.
- PET tái chế được ứng dụng trong xây dựng là vấn đề phổ biến nhất hiện nay.
- Việc ứng dụng PET tái chế vào xây dựng nhằm nâng cao hiệu suất cách nhiệt, cải thiện tính chất cơ học của bê tông vì lợi ích kinh tế và môi trường.
- Các vật liệu cách nhiệt và điện cho ngành công nghiệp xây dựng là một trong những ứng dụng khả thi của PET tái chế..
- Sự kết hợp giữa nhựa PET tái chế vào bê tông polyme giúp giảm chi phí vật liệu giải quyết một số vấn đề chất thải rắn gây ra và tiết kiệm năng lượng.
- Trong thực tế, một cuộc khảo sát gần đây xếp ứng dụng nhựa ít tốn kém là yếu tố quan trọng nhất cần thiết cho việc sử dụng trong tương lai của bê tông polyme (Byung-Wan Jo, 2008).
- Và điều này đã làm cho thị trường tiêu thụ PET tái chế ứng dụng vào bê tông polyme có sự ràng buộc.
- Chất kết dính được sử dụng cho bê tông polyme bao gồm epoxy, MMA (Methyl Methacrylate), và polyester không no.
- Gạch mosaic 100% tái chế là sự kết hợp giữa PET tái chế (85%) và phụ gia khoáng tái chế (15.
- PET tái chế là một polymer ngưng tụ gồm ethylene glycol (EG) và axit terepththalic (TPA) được sử dụng trong tổng hợp nhựa sơn.
- Nhựa alkyd được tổng hợp từ PET tái chế như là một chất thay thế cho EG và anhydrit phthalic (PA).
- Việc sử dụng PET tái chế trong tổng hợp nhựa alkyd cho thời gian khô, độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt hơn so với sơn ankyd thường (A.
- Ngoài ra, việc sử dụng PET tái chế trong alkyd giúp tiêu thụ khối lượng của PET tái chế một cách đáng kể..
- 3.4 Một số ứng dụng khác của PET tái chế Phụ tùng ôtô: tấm phủ ghế, hộp đựng pin, cánh quạt và các tấm cửa, thảm lót khoang hành lý được sản xuất bằng chất liệu PET bền, đẹp, chống thấm nước, dễ vệ sinh (Panda, et al., 2010).
- Tái chế PET là một trong những vấn đề cấp bách đối với nước ta hiện nay.
- Có nhiều phương pháp tái chế PET, mỗi phương pháp đều có mặt tích cực và hạn chế của nó.
- Tùy điều kiện và hoàn cảnh cụ thể ta có thể áp dụng những phương pháp.
- khác nhau, hoặc sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp.
- Ứng dụng PET tái chế vào nhiều lĩnh vực với mục đích đưa PET đã tái chế vào qui trình cụ thể tạo ra sản phẩm mong muốn đáp ứng được nhu cầu của xã hội, đảm bảo PET có đầu vào và đầu ra..
- Vì vậy, để giảm thiểu tác động tiêu cực đối với môi trường và thiên nhiên, thì việc ứng dụng PET tái chế là điều cần thiết.
- Bên cạnh các nước đang phát triển thì Việt Nam còn gặp nhiều khó khăn, từ đó, việc tái chế và ứng dụng PET còn gặp nhiều cản trở cần phải có sự đầu tư phát triển nghiên cứu các dự án tái chế trên quy mô công nghiệp, với dây chuyền tái chế phù hợp với tình hình kinh tế đất nước.
- Các dự án này phải đáp ứng được các yêu cầu quan trọng như: Tái chế nhựa PET với sản lượng lớn và hiệu quả tái chế cao, đảm bảo chất lượng môi trường, chất lượng sản phẩm tái chế, cạnh tranh được với sản phẩm từ nhựa nguyên liệu mới.
- Đồng thời tạo đầu ra sản phẩm từ PET tái chế giúp xã hội có cuộc sống ổn định và nền kinh tế ngày một phát triển..
- Friston, Karl J, et al., 1991, “Plastic transformation of PET images”.
- Murthy, et al., 1991.
- Abe, et al., 1999.
- Don Kaufman, G eoff Wright et al., 1999,.
- J.J.Robin et al., 1999, “Study of thermal and mechanical properties of virgin and.
- Andrzej Galeski et al., 2000,.
- L Incarnato et al., 2000, “Structure and rheology of recycled PET modified by reactive extrusion”..
- Chikara kawamura et al., 2001, “Coating r es ins synthesized from recycled PET”..
- Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý.
- Silva et al., 2004, “Degradation of recycled PET fibers in Portland cement- based materials”.
- Firas Awaja et al., 2005, “Recycling of PET”..
- Hoàng Anh, 2006, “Luận văn Nghiên cứu và đề xuất các công nghệ tái chế khả thi chất thải rắn plastic trên địa bàn TP.HCM”..
- Fugen DAVER et al., 2007, “Rheological characterisation of recycled poly (ethylene terephthalate) modified by reactive extrusion”..
- Phan Vũ Hoàng Giang, 2008, “Công nghệ tái sử dụng chai pet”..
- Peter Schmid et al., 2008.
- Kinda Hannawi et al., 2010, “Kinphysical and mechanical properties of mortars containing PET and PC waste aggregates”..
- Waqas Nawaz et al., 2010, “PET recycling chemical and mechanical methods”..
- Agarwal, et al., 2012, “Chemical recycling of PET flakes into yarn