ترکیب پلی اتیلن LLDPE با ضایعات کشاورزی

ترکیب پلی اتیلن سبک خطی با ضایعات کشاورزی ذرت دراسنا

دفع بی رویه ضایعات بسته بندی حاصل از پلاستیک‌های فسیلی پلاستیک در محیط زیست، کانال‌ها، جاده‌ها، آبراه‌ها، رودخانه‌ها، اقیانوس‌ها وغیره همچنان ادامه دارد و به دلیل طولانی بودن عمر مفیدشان، مقرون به صرفه بودن، سهولت در پردازش و زیست تخریب ناپذیر بودن به تهدید بزرگی برای محیط زیست، اقتصاد، امنیت غذایی، سلامت انسان درطول زمان تبدیل شده است. جستجو برای یافتن تکنیک های موثر باهدف کاهش پیامدهای ناشی از آلودگی پلاستیک ضروری است. از این رو، در این مطالعه به بررسی نمونه‌های کامپوزیت پلی اتیلن سبک خطی/برگ ذرت دراسنا (LLDPE/CSD) با اندازه مختلف ذرات (75-600 میکرومتر)، محتویات پرکننده (0-35 گرم) و محدوده دمایی 110 تا 120 درجه سانتیگراد با تکنیک قالب گیری تزریقی پرداخته ایم. برخی خواص مکانیکی و پاسخ زیست تخریب پذیر نمونه های کامپوزیت تهیه شده ازلحاظ خواص مادی نیز بررسی شدند. نتایج حاصل از استحکام کششی، مدول کششی، مقاومت ضربه ای و ویژگی‌های سختی نمونه های کامپوزیت بهبود تدریجی با افزایش محتوای پرکننده تا 25 گرم و به دنبال آن کاهش تدریجی را نشان می دهد. با این حال، پاسخ محتوای پرکننده بر ازدیاد طول درهنگام شکست خواص در نمونه های کامپوزیت معکوس بود. در اینجا مشاهده شد که وجود پودر برگ CSD در لایه‌های خاک به عنوان پرکننده در ماتریس LLDPE مکان مناسب را برای آسیب میکروبی به لایه‌های کامپوزیت فراهم می کند. همچنین مقدار آب جذب شده توسط نمونه‌های کامپوزیت شواهدی از خواص آب دوستی در ساختار نمونه‌های کامپوزیت را نشان داد. درنهایت، به این نتیجه رسیدیم که نمونه های کامپوزیت تولید شده پتانسیل کاربرد در صنایع مختلف ازجمله بسته بندی، ارتز و تولید لوازم خانگی هستند. همچنین، با افزودن محتوای پرکننده 25 گرم ساختار کامپوزیت ها بهبود می یابد و همچنین وجود پودر برگ دراسنا به عنوان پرکننده نه تنها خواص ماتریکس را بهبود می بخشد بلکه ضایعات ماتریکس را درمعرض تجزیه زیستی نیز قرار می دهد.

پسماند جامد شهری (MSW) شامل زباله‌های جامد حاصل از صنایع، خانگی و دفاتر، بازارها، صنایع، مدارس، کلیساها، رستوران ها، هتل ها وغیره و مواد زائد موجود در زباله های جامد شهری ازجمله اقلام ضایعات فلزی، مواد غذایی، پوشاک، چوب یا مبلمان، کاغذ، قوطی، شیشه، باتری، مواد پلاستیکی، لوازم خانگی وغیره می شود. درواقع، MSW طیف وسیعی از مواد زائد هستند که به دلیل ماهیت متفاوت، پیچیدگی ها و اثرات زیست محیطی منفی مرتبط با آنها چالش برانگیز هستند. ازمیان این زباله ها، مواد زائد پلاستیکی حاصل از سوخت‌های فسیلی یکی از عوامل اصلی ایجاد پسماند جامد شهری هستند که در محیط های آبی (رودخانه‌ها، اقیانوس‌ها)، محل های دفن زباله وغیره یافت می شوند. مواد زائد پلاستیکی به مواد پلاستیکی دور ریخته شده ای گفته می شود که دیگر قابل استفاده نیستند؛ عمر مفید آنها به پایان رسیده و بایستی دفع شوند. فشار مداوم این شکل از زباله ها بر محیط زیست به دلیل زیست تخریب ناپذیری و خطر بلعیدن میکروپلاستیک توسط جانداران و انسان به تهدیدی جدی برای محیط زیست، حیات وحش، اکوسیستم و انسان تبدیل شده است. مواد زائد پلاستیکی عبارتند از پلاستیک یا اقلام یکبار مصرف (مانند بطری، کیسه‌های پلاستیکی، ظروف، نی و مواد بسته بندی)، مواد بسته بندی پلاستیکی (مانند فیلم یا ورق‌های مورد استفاده در بسته بندی نوشیدنی‌ها، موادغذایی، لوازم الکترونیکی، کالاهای مصرفی و سایر محصولات)، ظروف پلاستیکی دور ریخته شده (مانند شیشه، وان، سینی وغیره)، اقلام پلاستیکی دور ریخته شده (مانند اسباب بازی، مبلمان، لوازم خانگی، الکترونیک و مصالح ساختمانی).

دسته بندی و مدیریت این نوع ضایعات دشوار است زیرا به راحتی تجزیه نمی شوند و معمولا صدها تا هزاران سال زمان نیاز است تا تجزیه آنها آغاز شود؛ این روند تجزیه با رویکرد انسان به شیوه های مدیریت زباله تشدید می شود. استفاده مجدد، بازیافت، دفع مناسب، کاهش مصرف پلاستیک را می توان از روش های مدیریت موثر زباله های پلاستیکی دانست. استفاده مجدد، بازیافت و روش های جایگزین پلاستیک یکبار مصرف دارای پتانسیل‌هایی هستند که می‌توانند منابع روبه اتمام را حفظ کرده و تقاضا برای تولید پلاستیک‌های جدید را نیز به حداقل برسانند؛ اثرات منفی زیست محیطی زباله‌های پلاستیکی را کاهش داده و همچنین مشکل آلودگی پلاستیک را برطرف کنند. با این حال، این رویکردها مستلزم دقت و اقدامات سختگیرانه است زیرا مواد زائد پلاستیکی رهاشده در محیط به تولید و گردش مواد خطرناک، اثرات نامطلوب بر محیط زیست، اقتصاد، آبزیان و سلامت انسان کمک می‌کند. علاوه براین، بسیاری از محققان برای به حداقل رساندن مشکلات آلودگی زباله‌های پلاستیکی با استفاده از رویکردهای استفاده مجدد، بازیافت و سوزاندن تلاش می‌کنند اما این رویکردها ناکارآمد و ناپایدار هستند زیرا فرایند بازیافت در همه پلیمرها قابل اجرا نیست و سوزاندن زباله نه تنها جذابیت کمتری دارد، بلکه موجب انتشار گازهای سمی در محیط زیست می‌شود. اخیرا برخی از محققان راه‌حل‌هایی برای مشکل زباله‌های پلاستیکی ازطریق تولید و استفاده از پلیمرهای سازگار با محیط زیست و تجزیه پذیر در صنعت بسته بندی و سایر کاربردهای نهایی با ترکیب پرکننده طبیعی سلولز، نشاسته، برگ های گیاهان، پوسته و استخوان حیوانات ارائه داده اند. پلیمرهای سازگار با محیط زیست مواد کمپوست پذیر و تجزیه پذیری هستند که با فیلرهای زیستی تحت فرایند تجزیه در شرایط کمپوست سازی مانند اکسیژن، میکروارگانیسم ها و نور خورشید (نور UV) مهندسی شده و یا اصلاح شده اند.

تقاضا برای استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر و قابل کمپوست در صنعت بسته بندی به عنوان جایگزینی برای پلیمرهای فسیلی همچنان درحال رشد به شمار می رود زیرا با افزایش سریع جمعیت جهان، فقدان سیاست‌ها و مقررات مؤثر دولتی، عدم اجرای سیاست‌های موجود، حمایت ضعیف ازسوی موسسات عالی در ایجاد آگاهی موثر از خطرات زباله های پلاستیکی در محیط زیست و به تنبع آن افزایش مصرف پلاستیک یکبار مصرف همچنان زباله های زیادی در محیط زیست انباشته می شود. بسیاری از محققان برای سنتز مواد پلیمری جدید و تکنیک های پردازش با پرکننده های طبیعی به منظور بهبود کیفیت زیست محیطی محصولات پلاستیکی و همچنین حفظ محیط زیست با سبز نگه داشتن آن تلاش می کنند. پرکننده طبیعی پلیمری می تواند یک جایگزین هوشمند برای کاهش مشکلات زیست محیطی مرتبط با پلیمرهای معمولی باشد. با این حال، به این نتیجه می رسیم که کامپوزیت های پلیمری پرشده زیست تخریب پذیر، کمپوست پذیر، مقرون به صرفه و دارای استحکام افزایش یافته هستند.

جمع بندی نهایی

در این مطالعه پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) پرشده با پودر برگ ذرت دراسنا (CSD) تولید شد؛ از محتوای پرکننده 35-0 و 600-75 میکرومتر با استفاده از روش قالب گیری تزریقی استفاده شد و برخی خواص فیزیکی آن نیز بررسی شد. وجود پرکننده در ساختار ماتریس استحکام کششی، مدول کششی، مقاومت ضربه ای و سختی پلیمر تمیز را بهبود بخشید. این خواص فیزیکی به محتوای پرکننده و همچنین اندازه ذرات (مساحت سطح) بستگی دارد. افزایش مشاهده شده در مدول و کاهش ازدیاد طول درهنگام شکست نشان دهنده سخت شدن و سفت شدن کامپوزیت ناشی از کاهش انعطاف پذیری و شکل پذیری کامپوزیت است. سرعت انتشار، وزن مخصوص و جذب آب نشان می دهند که استفاده از پودر برگ CSD در تولید کامپوزیت LLDPE پرشده این خواص را درمقایسه با LLDPE تمیز بهبود می بخشد. علاوه براین، مشاهده شد که این خواص در همه نمونه کامپوزیت های بررسی شده به محتوای پرکننده و اندازه ذرات وابسته است. اگرچه پرکننده مقدار وزن را به ماتریس LLDPE وارد می کند اما همزمان که نمی تواند آب را جذب کند، موجب انتشار آن می شود. به طور کلی، کامپوزیت به دست آمده از LLDPE و پودر برگ CSD بیشتر برای بسته بندی داخلی مناسب است؛ به ویژه در مواردی که بسته بندی باید سخت، سبک و مقاوم به رطوبت باشد.