معظم أنواع البلاستيك التقليدية لا تذوب في الماء أو التربة أو المحيطات، إذ صُممت سلاسلها البوليمرية لمقاومة هذه الظروف. وتعتمد قابلية ذوبان البلاستيك على نوع البوليمر والمذيب الذي يلامسه وبنيته. ويُعدّ فهم هذه العوامل أساسيًا لاتخاذ قرارات سليمة بشأن التخلص من البلاستيك وإعادة تدويره واختيار المواد المناسبة.
كثيراً ما نرى الاعتقاد الخاطئ بأن البلاستيك "يتحلل من تلقاء نفسه". إعادة التدوير, هذا اعتقاد راسخ ومكلف.
لماذا تقاوم معظم أنواع البلاستيك الذوبان؟
يقاوم البلاستيك التقليدي الذوبان بسبب تركيبه الجزيئي. فهو يتكون من سلاسل بوليمرية طويلة ذات روابط كربونية قوية. لا تنكسر هذه الروابط في الماء أو التربة أو البيئات العادية، بل تتطلب مذيبًا مناسبًا أو حرارة عالية أو أشعة فوق بنفسجية لإضعافها.
الماء جزيء قطبي، لكن معظم أنواع البلاستيك الشائعة، مثل البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP)، غير قطبية. هذا يعني أن الماء لا يستطيع التفاعل مع سلاسل البوليمر فيها على المستوى الجزيئي. هذه المقاومة ميزة وليست عيبًا. فالثبات الكيميائي نفسه الذي يجعل البلاستيك مفيدًا هو ما يجعله يدوم لقرون بعد التخلص منه.
تتميز المواد البلاستيكية شبه البلورية، مثل النايلون، بمقاومة عالية لأن بنيتها المتماسكة لا تسمح بتسرب المذيبات. أما المواد البلاستيكية غير المتبلورة، مثل البوليسترين، فهي أكثر عرضة لبعض المذيبات العضوية، لكنها مع ذلك لا تذوب في الماء. ينطبق هذا التوجيه على المواد البلاستيكية المشتقة من البترول؛ أما المواد المتخصصة والمواد الحيوية فتختلف في سلوكها.
ما الذي يمكنه إذابة البلاستيك فعلاً؟
قد يذيب المذيب العضوي البلاستيك إذا كانت قطبيتهما متوافقة. ويُلخص هذا غالبًا بعبارة "المتشابه يذيب المتشابه". وتكون المواد البلاستيكية غير المتبلورة أكثر عرضة للذوبان لأن بنيتها غير المنتظمة تسمح لجزيئات المذيب باختراق شبكة البوليمر.
- رباعي هيدروفوران (THF) وهو مذيب فعال على نطاق واسع للعديد من المواد البلاستيكية غير المتبلورة، بما في ذلك البوليسترين، والبولي فينيل كلوريد، والبولي كربونات.
- الأسيتون يذيب البوليسترين ومادة ABS. ولهذا السبب ينهار الستايروفوم عند ملامسته للمنتجات التي تحتوي على الأسيتون.
- ثنائي كلورو الميثان يُستخدم في البيئات الصناعية لإذابة البولي كربونات وبعض أنواع الأكريليك.
تُقاوم المواد البلاستيكية عالية التبلور، مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي بروبيلين، معظم المذيبات الشائعة في درجة حرارة الغرفة. ويمكن للحرارة أن تُساعد في التغلب على هذه المقاومة. فعلى سبيل المثال، تذوب بعض البولي أوليفينات في المذيبات الساخنة التي تزيد درجة حرارتها عن 120 درجة مئوية، ولكن هذا غير عملي خارج البيئات الصناعية. ويكمن العامل الأساسي في نوع البوليمر المحدد، وليس في "البلاستيك" بشكل عام.
البلاستيك القابل للذوبان: فئة منفصلة
تُصمَّم فئة خاصة من البلاستيك لتذوب في ظروف محددة. وهي ليست أنواع البلاستيك التقليدية. وأكثرها شيوعًا هو كحول البولي فينيل (PVA)، وهو قابل للذوبان في الماء. تجده في كبسولات الغسيل، والأغلفة الزراعية، والتغليف الطبي. يذوب كحول البولي فينيل لأن تركيبه الجزيئي يحتوي على مجموعات هيدروكسيل تتفاعل مع جزيئات الماء.
تعتمد درجة حرارة ذوبان بولي فينيل الكحول (PVA) على تركيبته الكيميائية. فبعض أنواعه تذوب في الماء البارد (أقل من 20 درجة مئوية)، بينما تحتاج أنواع أخرى إلى الماء الساخن (أكثر من 60 درجة مئوية). وهذا ما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ذوبانًا مُتحكمًا فيه.
البلاستيك الحيوي المصنوع من نشا الذرة أو قصب السكر فئةٌ مشابهة ولكنها مختلفة. فهو قابل للتحلل الحيوي، وليس قابلاً للذوبان في الماء. ويتحلل بفعل النشاط الميكروبي على مدى أشهر في ظروف التسميد. ومن الشائع الخلط بين البلاستيك القابل للذوبان في الماء والبلاستيك القابل للتحلل الحيوي؛ إذ تختلف طرق تحللهما ومتطلبات التخلص منهما.
كيف يتحلل البلاستيك التقليدي فعلياً؟
في الطبيعة، لا تذوب المواد البلاستيكية التقليدية، بل تتحلل. وتتمثل العملية الرئيسية في التحلل الضوئي. إذ تهاجم الأشعة فوق البنفسجية من ضوء الشمس سلاسل البوليمر، فتكسرها إلى قطع أصغر. ويسرع كل من الحرارة والأكسجين هذه العملية. تحتوي معظم المواد البلاستيكية على مضادات أكسدة لإبطاء هذا التحلل، ولكن بمجرد أن تتلاشى هذه المضادات، يصبح البلاستيك هشًا.
لا ينتج عن ذلك ذوبان البلاستيك، فهو لا يختفي، بل يتفتت إلى جزيئات دقيقة تُسمى اللدائن الدقيقة. هذه الجزيئات، التي يقل حجمها عن 5 ملم، موجودة في المحيطات والتربة وحتى مياه الشرب. التحلل يعني ببساطة انتشار كتلة البلاستيك في البيئة على شكل جزيئات متفتتة. هذا التمييز بالغ الأهمية في إدارة النفايات.
إعادة التدوير الكيميائي عن طريق الذوبان
يُعدّ التحلل المُتحكّم به للبلاستيك عنصرًا أساسيًا في عملية صناعية ناشئة: إعادة التدوير الكيميائي. تستخدم هذه الطريقة مذيبات مُحدّدة لإذابة البوليمرات المُستهدفة من النفايات المختلطة. بعد فصلها عن الشوائب، تُرسّب البوليمرات كمادة مُنقّاة لإعادة استخدامها. تُعزل هذه العملية البلاستيك وتستعيده دون تكسير سلاسل البوليمر.
هناك مسار آخر يُسمى إزالة البلمرة، يستخدم الحرارة والمواد الكيميائية لتفكيك البوليمرات إلى وحداتها البنائية الأساسية، وهي المونومرات. أما التحلل الحراري فهو طريقة أخرى لإعادة التدوير الكيميائي، حيث يُحوّل النفايات البلاستيكية المختلطة إلى وقود باستخدام الحرارة دون أكسجين. تُعدّ هذه الطرق مفيدة للبلاستيك المختلط أو الملوث الذي لا يمكن إعادة تدويره ميكانيكيًا.
لماذا لا تزال المعالجة الميكانيكية أساسية
بالنسبة لمعظم النفايات البلاستيكية، يعد تقليل الحجم الميكانيكي الخطوة الأولى الأكثر فعالية من حيث التكلفة في إعادة التدوير. آلات تكسير البلاستيك يمكن تحويل النفايات الكبيرة إلى حبيبات أو رقائق متجانسة. ويمكن إعادة معالجتها مباشرة أو تجهيزها لطرق إعادة التدوير الأخرى.
تعتمد كفاءة إعادة التدوير الميكانيكية على تجانس حجم الجسيمات والتحكم في التلوث. فعندما يتم فرز المواد ومعالجتها بشكل صحيح، تحافظ المواد المعاد تدويرها على جودتها لإعادة استخدامها. أما إذا تم خلط أنواع مختلفة من الراتنج، فإن الجودة تنخفض، وقد يرفض المعالجون المواد. ويُعدّ اختيار الكسارة المناسبة للمادة المدخلة العامل الأهم لنجاح عملية إعادة التدوير.
الخاتمة
صُممت معظم أنواع البلاستيك لمقاومة الذوبان في الماء والمواد الشائعة الأخرى. وتعتمد قابلية ذوبان نوع معين من البلاستيك على تركيبه الكيميائي والمذيب المستخدم. أما أنواع البلاستيك القابلة للذوبان، مثل بولي فينيل الكحول (PVA)، فهي فئة مُصممة خصيصًا لاستخدامات محددة.
في IPG, نساعد شركات إعادة التدوير والمصنعين على تحسين عمليات معالجة النفايات البلاستيكية. نلاحظ أن افتراض اختفاء البلاستيك تلقائيًا يؤدي إلى التلوث وارتفاع التكاليف. نظام التكسير المُصمم بدقة يعالج هذه المشاكل من جذورها. تبدأ أفضل عمليات إعادة التدوير بتحديد واضح لأنواع الراتنجات واستخدام المعدات المناسبة.
إذا كنت تبحث عن معدات تكسير البلاستيك، فأخبر فريقنا بأنواع المواد التي تستخدمها وأهدافك. يمكننا مساعدتك في إيجاد التكوين الأمثل للكسارة الذي يلبي احتياجاتك.
الأسئلة الشائعة
هل يذوب البلاستيك في الماء؟
معظم أنواع البلاستيك لا تذوب في الماء. فهي غير قطبية، بينما الماء قطبي، مما يجعلها غير متوافقة كيميائياً. الاستثناء الرئيسي هو كحول البولي فينيل (PVA)، المصمم ليكون قابلاً للذوبان في الماء.
ما هو السائل الذي يذيب البلاستيك؟
يعتمد ذلك على نوع البلاستيك. يذيب رباعي هيدروفيوران (THF) البوليسترين والبولي فينيل كلوريد (PVC). ويذيب الأسيتون البوليسترين والأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS). أما البلاستيك البلوري مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) فيقاوم معظم المذيبات الشائعة في درجة حرارة الغرفة.
هل يذوب البلاستيك في المحيط؟
لا. يتحلل البلاستيك في المحيط بفعل ضوء الشمس وحركة الأمواج إلى أجزاء أصغر، مكوناً جزيئات بلاستيكية دقيقة. وتبقى كتلة البوليمر في البيئة.
كم من الوقت يستغرق تحلل البلاستيك؟
يعتمد ذلك على نوع البلاستيك والبيئة المحيطة. تتراوح التقديرات بين 20 عامًا للأغشية الرقيقة و500 عام للبلاستيك الصلب. هذا جدول زمني للتحلل، وليس للذوبان.
مم يتكون البلاستيك القابل للذوبان؟
معظمها مصنوع من كحول البولي فينيل (PVA) أو البوليمرات الحيوية القائمة على النشا. يذوب كحول البولي فينيل في الماء، بينما تتحلل المواد البلاستيكية القائمة على النشا بواسطة الميكروبات.
هل يمكن إعادة تدوير البلاستيك بدلاً من إذابته؟
نعم. بالنسبة لمعظم النفايات البلاستيكية، تُعد إعادة التدوير الميكانيكية باستخدام آلات التكسير هي الطريقة الرئيسية. أما إعادة التدوير الكيميائية فهي خيار تكميلي للبلاستيك المختلط أو الملوث.