Plastik Plastiklerin_Geri_Kazanimi 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER PLAST İK MALZEMELER İN GER İ KAZANIMI28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER PLAST İK MALZEMELER İNG ER İ KAZANDIRILMASI • Kullanımd ı şı kalan “plastik atık malzeme”lerin tekrar kullanıma geri kazandırılması i şlemi günümüzde büyük önem kazanmaktadır. • Plastiklerin geri dönü şümün ba şlıca avantajları; - Hammadde ihtiyacının azalması, - Nüfus artı şı ile beraber ortaya çıkan tüketimin do ğal dengeyi bozmasının önlenmesi, -A t ık’ların çevreyi kirletmelerinin önlenmesi, -P lasti ği sıfırdan üretmek yerine atık kullanımı ile enerji tasarrufunun sa ğlanması,28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER PLAST İK MALZEMELER İN GERİ KAZANDIRILMASI •D o ğal kaynakların hızla yok olması, çevrenin hızlı bir şekilde kirlenmesi ve bunların ya şam üzerindeki olumsuz etkilerinin belirginle şmesi ile çevrenin korunması ile ilgili kaygılar artmı ştır. • Çevre faktörü göz önüne alınmadan gerçekle ştirilen endüstriyel geli şmeler bugün ya şanan olumsuzlukların temelini olu şturmaktadır. • Enerji, mineraller ve di ğer do ğal kaynakların önlem alınmadan hızlı bir şekilde yok edilmesi, ki şi ba şına dü şen tüketimin hızlı bir şekilde artması önemli global bir sorundur. • Dünya nüfusu hızla artmaktadır, bu artı ş özellikle az geli şmi ş ve geli şmekte olan ülkelerde daha belirgindir. 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER •G e l i şmi ş ülkelerin bu pazarlarda pay kapma ve payını arttırma eylemi kendi açılarından kısa dönemde ba şarılı olmaktadır ancak geli şmekte olan ülkelerde çevre bilincinin yetersiz olu şu 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 geli şmi ş ülkeler de dahil tüm ülkeleri etkileyece ğinin tahmin edilmesi zor olmadı ğından çevrenin korunması gerekmektedir. •K a t ı atıklar da çevre ile ilgili önemli sorunlar arasında yer almaktadırlar. • Önümüzdeki yıllarda toplam yıllık plastik üretiminin 350-400 milyon tona ula şaca ğı tahmin edilmektedir. Bu yüksek miktarda üretim ve buna ba ğlı olarak tüketim polimer atık sorununu da beraberinde getirmi ştir. • Plastik atık sorununa çöp merkezlerine uygun depolama, geri kazanım, yakma gibi yöntemlerle çözüm aranmaktadır. 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Plastiklerin Kullanım Alanları Çizelge 1 Plastiklerin kullanım alanları ve payları28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER KATI ATIKLARDAN PLAST İKLER İN GER İ KAZANILMASI Bu sorunun giderilmesi amacı ile çe şitli ülkelerce geli ştirilmi ş politikalar ba şlıca üç temele oturtulabilir: •A t ı ğın kayna ğında önlenmesi veya azaltılması •K a t ı atıklar içinde yer alan çe şitli maddelerin geri döndürülmesi ve yeniden kullanımı • Yeniden kullanılmayacak kısmın emniyetli bir biçimde yok edilmesi veya depolanması Bu politikaların olu şturulmasına neden olan katı atıklarla ilgili hususlar ise şöyle özetlenebilir: •K a t ı atıkların gömülece ği alanların tükenmesi veya sayılarının ve kapasitelerinin azalması •K a t ı atıkların yakılması ile ilgili çe şitli sorunların bulunması ve yakılmaya kar şı olu şan kamuoyu baskıları • Hidrokarbon kaynaklarının sorumsuzca kullanılmasına kar şı duran bilim çevreleri • Dünya atmosferinin ısınmasına katkıda bulunan emisyonların giderek artması • Yer altı sularının kirlenmesinin yarattı ğı sorunlar ve bu konuda olu şan kamuoyu baskıları28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Plastik Tüketimi Çizelge 2 Bölgeler ve ülkeler bazında dünya plastik tüketimi (1000 metrik ton28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Ambalaj Malzemelerinin Geri Toplanması Çizelge 3 Avrupa’da katı atıklardaki ambalaj malzemelerinin geri toplama, yeniden kullanma oranları ( 1998)28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER KATI ATIKLARDAN PLAST İKLER İN GER İ KAZANILMASI • Evrensel katı atıkların i şlenme yöntemi Avrupa’da dahi halen ülkeden ülkeye farklılıklar göstermektedir. Bu farklılık katı atıklardaki plastiklerin geri kazanım yöntemlerine de yansımaktadır. Örne ğin 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 yakla şık %80’i topra ğa gömülmektedir. Almanya’da ise daha şimdiden oldukça ileri hedefleri olan katı atıklardaki de ği şlik maddelerin geri toplanarak malzeme olarak kullanımı uygulaması ba şlamı ş 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 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Şekil 1 Batı Avrupa için katı atıklardan plastiklerin geri kazanılması hedefleri28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER 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 a şamaları şunlardır. Plastiklerin katı atıklardan toplanması Gerekiyor ise toplanan atıkların sıkı ştırılıp yo ğunla ştırılması Yo ğunla ştırılan atık plastiklerin sınıflandırılarak i şlenmeleri • Plastiklerin katı atıklardan sa ğlıklı bir şekilde toplanması, plastiklerin malzeme olarak geri kazanımının temelini olu şturmaktadır. • Plastiklerin katı atıklardan elle toplanması geri kazanılmı ş plasti ğin maliyetini arttırmaktadır, bu nedenle de bazı hallerde zorunlu ve ekonomik hayatı etkileyen uygulamalara gidilmektedir. Her iki durumda da iyi bir toplama sisteminin geli ştirilmesi esastır. • Plastiklerin hacim/a ğırlık oranlarının yüksek olu şu bu atıkların etkin bir şekilde ve ekonomik olarak toplanarak de ğerlendirilmesinde ciddi bir problem olu şturmaktadır. • Bunun giderilmesi için kamyon üzerine yerle ştirilmi ş plastik sıkı ştırma makineleri ile veya belli noktalara konulmu ş sabit makinelerle plastiklerin sıkı ştırılarak toplanması sistemi batı ülkelerinde giderek yaygınlaşmaktadır 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER •K a t ı atıklardan toplanan plastiklerin sınıflandırılmasındaki temel amaç geri kazanılan plasti ğin mümkün olabildi ğince saf olarak elde edilebilmesidir. Toplanan plastik atıkların elle tasnif edilmesinin ba şlıca dezavantajları şu şekilde sıralanabilir: • Elle tasnif oldukça pahalıdır. • Elle tasnif esnasında i şçiler istenmeyen kimyasallara maruz kalabilirler. Bu nedenle i şçi sa ğlı ğı ve güvenli ği 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 plasti ğin bant üzerindeki konumunu belirler, bir IR sistem plastik türünü saptar, bir otomatik kamera ile renk belirlenir ve bilgisayar yardımı ile bu veriler birle ştirilir. •S o n y ıllarda PVC ve PET malzemelerin de ayrımı için X-ı şımlı sistemler uygulanmaya ba şlamı ştır. • Şekil 2’de atık PVC için uygulanan yeniden kullanım sistemati ği gösterilmi ştir. 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Şekil 2 PVC için uygulanan yeniden kullanım sistemati ği28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 4 Katı atıklardaki plasti ğin kayna ğı ve geri kazanılan plasti ğin potansiyel kullanım alanları28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 4 Katı atıklardaki plasti ğin kayna ğı ve geri kazanılan plasti ğin potansiyel kullanım alanları28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER • 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 şi şelerinin geri toplanıp yeniden kullanılmasında Türkiye Avrupa ülkelerinden çok daha ba şarılıdır. •A y r ıca di ğer plastiklerin geri toplanıp kullanılmalarında da %30-35 batı ülkelerinden daha iyi durumdadır. •K a t ı atıklar tarafından çevrenin kirletilmesini önlemek ve atık malzemeyi geri toplayarak yeniden kullanmayı te şvik etmek ve destek olmak üzere gerekli mevzuat ülkemizde mevcuttur. • Geri kazanılmı ş plastikler tıp ve gıda sektöründe asla kullanılmazlar.28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Türkiye’de Atık Plastiklerin Geri Kazanımı • Bugün ülkemizin pek çok yerinde gerek modern teknolojiyi kullanan gerekse eski sistemle çalı şıp hurda plastikleri yeniden de ğerlendiren sanayii grubu ve bu gruba hurda toplayan ekipler olu şmu ştur. • Rekabet ortamı çok sayıda plastik imalatçısının ‘’granül’’ olarak isimlendirdi ği hurda plastik kullanarak maliyetleri dü şürmeye yöneltmi ştir. Bu nedenle her kademede hurda plastiklerin toplanarak de ğerlendirilmesi giderek yaygınla şmaktadır. • Sera örtüleri, gübre torbaları dı şında i şyeri ve ailelerin di ğer bir deyi şle küçük kesimin çöpe attıkları hurdaların yakla şık %60’ı toplanmakta ve plastik hurdacılarına satılmaktadır. Geri kalan kısmının ise ilgililerce de ğerlendirildi ği tahmin edilmektedir. •A t ık plastikler durumunda tek fark, hurda plasti ğin toplanması, sınıflandırılması ve temizlenmesidir. Bu hurdalar toplayıcı tarafından bir ön tasnife, daha sonra hurda i şleyiciler tarafından ikinci bir tasnif i şlemine tabi tutulurlar. Ayırma i şlemleri ülkemizde genellikle el ve gözle yapılmakta olup zaman içinde otomatik makinelerin kullanımı da yaygınla şmaya ba şlamı ştır. • Plastik hurdaların büyük kısmı sera filmi ve gübre/kimyasal madde torbalanması gibi kısa ömürlü uygulamalarda tüketilen alçak yo ğunluklu poli etilen (AYPE) olup geri kazanım oranı yüksektir. • Geri kazanılan AYPE’nin bir kısmı çöp torbası, po şet, 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 dü şüktür. Ancak PVC şi şelerin kullanımdan sonra yeniden granül veya toz haline getirilerek şi şe dı şı uygulamalarda kullanımı ülkemizde ba şarıyla uygulanmaktadır. • Ülkemizde plastik şi şelerin geri dönü ştürülmesi için ilk fabrika Sabancı A. Ş. Tarafından kurulmu ştur. • Daha sonra yüksek yo ğunluklu poli etilen den (YYPE) imal edilmişş i şe ve kap atıklarını geri dönü ştürerek yeniden şi şe, kap, plastik e şya, telefon kablosu, su kanalizasyon, ya ğmurlama borusu, katlanabilir hortum, po şet ve endüstriyel varil vb.üretiminde kullanılabilecek hammadde haline getirmmek için Ye şil Plastik adı verilen bir fabrika kurulmu ştur. •Y e şil plastik fabrikasının saatteki kapasitesi 900kg, yıllık kapasitesi 5000tondur (1997 verilerine göre). Fabrika, kullandı ğı suyu arıtmakata ve arıttı ğı 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 dönü şümünü yapmakatadır.28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 5 Türkiye’de plastik türü bazında ambalajlama malzemesi kullanımı28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 6 Türkiye’de plastik türü bazında ambalajlama malzemesi kullanımı28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 7 Türkiye’de ambalaj malzemesi olarak üretilen plastiklerin toplam tüketim içindeki payı28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Geri Kazanım Yöntemleri Kimyasal Geri Kazanım (Kimyasal Rejenerasyon) • Bu konuda kullanılan en yaygın yöntem, atık polimerin atık polimerin depolimerize edilerek tekrar monomerleri veya petrokimyasal di ğer hammaddeleri/sıvı yakıtı elde etmek olarak özetlenebilir. • Bu yöntemle elde edilecek ürünler ve uygulanacak teknikle polimerin türüne göre farklı olmaktadır. Örne ğin poliesterler (PET), poliamidler ve poliüretanların hepsi tersinir kabul edilen kondensasyon tepkimeleri ile elde edilirler. Bu polimerlerin monomere dönü ştürülmesi ve elde edilen monomerlerden polimerin yeniden üretimi söz konusu olabilmektedir. • Buna kar şın YYPE, AYPE, PP, PVC gibi polimerlerden monomer yerine di ğer petrokimyasallar veya yakıt de ğeri olan sıvı ürünler elde edilmektedir. • Şekil 3’de depolimerizasyonda izlenen yollar şematik olarak sunulmu ştur. • Şekilde, A yolu izlendi ğinde kimyasal ve ısı depolimerizasyonu, B yolu izlendi ğinde ise sıvıla ştırma ve gazla ştırma teknikleri kullanılmaktadır .28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Geri Kazanım Yöntemleri Şekil 3 Plastiklerin depolimerizasyonunda izlenen yollar28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER • Geri kazanılmı ş plastiklertıp ve gıda sektöründe asla kullanılmazlar.28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER B İYOLOJ İK OLARAK PARÇALANAB İLEN POL İMERLER Biyolojik olarak güne ş ı şınları ile veya kimyasal yöntemler ile parçalanabilen plastiklerdir. 1. Güne ş I şınları ile Parçalanabilen Plastikler • Karbonil veya hidroperoksit grupları içeren polimer maddeler UV ı şımasına u ğradıklarından fotokimyasal tepkimelerle parçalanabilmektedirler. Bu nedenle en sık uygulanan tekniklerden birisi poliolefin türünden polimerlere katalizör ve/veya peroksit katarak polimer zincirinde karbonil veya hidroperoksit gruplarının olu şumunun hızlandırılmasıdır. 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Güne ş I şınları ile Parçalanabilen Polimerler Şekil 4 I şıkla parçalanabilen polimerler28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Güne ş I şınları 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 sonlanmı ş iki parçaya bölünmektedir. •O l u şan lüçük zincirler aktif karbon atomu nedeni ile foto oksitlenerek yeni karbonil gruplarının olu şmasına ve daha ileri giden zincir parçalanmalarına yol açmaktadır. • Norrish 2 ise karbonil grubu ve çift ba ğ içeren daha kısa zincirlere yol açmaktadır. •H e r i k i k ısa zincir de karbonil grubu ve çifte ba ğ nedeni ile süratle foto oksitlenip parçalanmayı hızlandırarak sürdürmektedir. •U V ı şıması halinde ise karbonil grupları içeren polietilen parçalanmaktadır. 28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 8 Parçalanabilir polimerlerin ticari uygulamaları28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Ni şasta Katkılı Termoplastikler •N i şasta tabiatta özellikle toprakta bulunan mikro organizmalar tarafından yenmekte ve polimer matrisinin parçalanması sonucunda da plasti ğin parçalanma süreci kısaltılmaktadır. Şekil 5 Ni şasta katkılı polimerler28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Do ğal Olarak Parçalanabilen Biyo Polimerler • Biyo polimerler Şekil 6’da görüldü ğü gibi toprakta bulunan bakterilerce süratle tüketilerek basit kimyasal maddelere dönü ştürülürler. Şekil 6 Bakteriyel olarak parçalanabilir polimer28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER • İnsanlar tarafından ilk kullanılan polimerik malzemeler do ğal polimerlerdir. Bunlar do ğada biyodegregasyon ile parçalanabilirler. Bu polimerlerin hemen hepsi yenilenebilir do ğal kaynaklardan elde edilebilmektedir. •D o ğal polimerlerin yerini günümüzde sentetik polimerler almı ştır. Geridönü şüm en ilginç yöntem olmasına kar şın özellikle gıda ve tıp alanlarında kullanılamaz olması alternatif çözümlerin bulunmasını gerektirir. Bu çözümlerden özellikle son yıllarda önem kazananı do ğada parçalanabilen polimerlerin kullanımıdır. •D o ğada parçalanabilen polimerler kullanımları sonunda atık durumuna geldiklerinde do ğada parçalanarak dü şük molekül a ğırlı ğında bile şiklere (monomerler) ve ardından da CO2 , H2O ve CH4 ‘e dönü şürler. •D o ğada 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 (do ğrusal alçak yo ğunluklu polietilen) ile beraber Çizelge 9 ve Çizelge 10’da gösterilmi ştir . Do ğal Olarak Parçalanabilen Biyo Polimerler28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 9 PESU ve PBSU’nun bazı özellikleri28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER • Örnekleri verilen do ğada parçalanabilen polimerlerle ilgili üretici firmalar, isimleri ve yakla şık fiyatları Çizelge 10 ‘da gösterilmi ştir. • Bu polimerler özellikle tarımsal faaliyetler için örtü malzemelerinin, çöp ve alı şveri ş torbalarının, tek kez kullanılacak yiyecek ve içecek kaplarının, hijyenik, tıbbi, kozmetik malzemelerin üretiminde önemli bir kullanım potansiyeline sahiptirler. • Ancak üretim kapasiteleri ba ğıl olarak çok dü şük oldu ğundan ekonomik açıdan yeterli Pazar payına ula şamamı şlardır . Çizelge 10 PESU ve PBSU ve D-AYPE filmlerin bazı özellikleri Do ğal Olarak Parçalanabilen Biyo Polimerler28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 11 Do ğada parçalanabilen polimerler ve yakla şık birim fiyatları28.04.2009 Prof.Dr.AY şegül AKDO ĞAN EKER Çizelge 12 Do ğada parçalanabilen polimerler ve yakla şık birim fiyatları