Analiza podatności włókien syntetycznych na procesy rozkładu występujące w metodach utylizacji odpadów

Pełen tekst

(1)A1c:adomll Ekonomianel w Krakowi.. Renata Salemo-Kochan Kat_ra ToworezftaWttwa. Przemysłowego. Analiza podatności włókien. syntetycznych na 'procesy rozkładu występujące. w metodach utylizacji odpadów 1. Wprowadzenie W ostatnim dwudziestolec iu obserwuje się wzrost produkcj i i zai nteresowania wł óknami syntetycznym i. Jest o n zw i ązany z dobrymi parametrami fizykoche micznym i tych surowców oraz z ciąg ł y m rozwojem technologii polimerów. zmierzającym do doskonalenia ich w łaściwości. Szerszy zakres slosowania w ł ó kien syntetycznych jest t a k że wynikiem wprowadzan ia nowych technologii tkani a i dziania oraz postępu w dziedzinie wyko ń cza lni c t wa tekstyliów . Obec ni e włókna syn tetyczne domi n ują w wic iu ga łę z iac h przemysł u : odzieżowym, meblowym, budowlanym, samoc hodowym, a takie w takich obszarach, jak medycy na i sport. Wielkość produkcji włókien sy ntetycznych szacuje s i ę na okolo 26 ml n lon rocznie. Znaczny i wciąż ros n ący ud zia ł polimerów syn tetycznych w wielu dziedzinach życ i a przyczynia się do wzrostu ic h udziału w odpad ach . W czasac h, w których rocznie powstaje ki lka milion ów ton odpadów włó k ie n niczyc h . problem ten nabiera n ie po k ojących rozmiarów, zw ła szcza że zdecydowana ic h w i ększość trafia na wysypiska ś mi ec i . Polityka proekologiczna prowadzona pr.lez kraje Unii Europejskiej w zakresie zagospodarowania odpadów ma na celu mi n imal i zację i lośc i odpadów ki erowanych na wysyp iska śmieci. Idea ta ma równ i eż swoje odzwierc iedleni e w ustawodawstwie po lsk im , czego przykładem jest obowi ąz ują c a od I stycznia 1998 r. ustawa o odpadach [261. Zgodnie z tą ustawą utylizacja odpadów sprowadza s ię do:.

(2) Rena/a Salerno- Kocl!an. - wykorzystania odpadów, tj , u życ i a ic h do celów przemyslowych, jako surowca wtórnego. do celów energetycznych lu b nieprzemysłowych, np . do k sz t ałtowania powierzchni gruntów . naw ożenia gleby itp., - unieszkod liwiania odpadów p o legającego na poddawaniu ich procesom prze k sz t ałca nia fi zycznego, chemicznego lub biolog icznego, w tym sk ł ado wamu . Analizując mo ż liwo śc i rozk ładu tkanin nal eży pamiętać, i ż tkaniny m ogą b yć otrly mywane z w ł ó ki en tego samego rodzaju lub jako mieszanki. Należy tak że podkreś li ć, i ż w ł ókna syntetyczne są w dużym stopniu zróż ni cowane pom ięd zy so bą. C harakt eryz ują s ię od mi e nną budową c h e mi czną, masą czą st ecz k ową, d łu gośc i ą łań cuc h a polimerowego itd. R óż ni ce te rzutują na ich w ł aśc i wości u żytkowe. ale tak że na ich poda tn ość na procesy. nie tylko dcgrada-. cyjne wykorzystywane w metodach utyli zacj i. W nini ejszy m art ykule dokonano analizy podatności m ate ri ał ów w ł ókien ni czych zaw i e rających w ł ókna syntetyczne na procesy degradacyjne wys t ęp u jące w powszechnie znanych metodach utylizacji odpadów, tj. w recyk lingu, spalan iu oraz w s kład ow aniu na wysypiskac h ś mi ec i (w szerszym ujęci u trak· towanym jako degradacja ś rod ow i skowa).. 2. Recykling. materiałów włóklenn l cqch. Recyk ling jest m elOdą polegającą na ponownym prlctwórstwi e od padów . Ze wzg lędu na sposób przetwarzania można wyróż n ić na s t ę pujące rodzaje recyklingu [12, 13. 171: - recykling pierwotny, polegający na ponownym wykorzystan iu z będ n yc h , ale nie zni szczonych m a t er iałów do tyc h sam ych ce lów . np . handel u żywa n ą odzieżą:. - recyk ling mate riałowy. p o l egający na ponownym u życ iu wyrobu do innych celów, np . jako mat er iały ocieplające i wypeł ni aj ące w budowni ctwie mieszkani owy m i drogowym . a także obejmuj ący zagospodarowanie odpadów technologicznych, braków i zużytych wyrobów bez zmi any ich struktury chemicznej. np , w procesach termicznych; - recyk ling chemiczny , polegający na przetwarzaniu odpadów z jednoczes ną z mi a ną ich budowy chemicznej. W wyn iku przemian chemi cznych powstają produkty. które wykorzystywane są jako surowce do róż n ego rodzaju sy ntez chemicznyc h (tzw. recykl ing surowcowy) lub jako paliwo (tzw. recykling energetyczny) . Wymien ione technologie recy kl ingu o pi e rają s i ę na różnyc h procesach powodujących rozk ł ad mat e riału. W śró d nich na l eży wymien i ć procesy fi zyczne. chemiczne i energelyczne..

(3) wfókiclI. / /(/. Procesyfizycme Procesy fizyczne. na których w dużej mierze opiera się recykling materiał owy, pol eg ają na przemianach termi cznych lub mechanicznych materiał ów. bez zmian ich struktury chemicznej . Prawie wszystkie polimery syntetyczne stosowane w przemyś l e włók i enni czy m są podatne na przemiany termiczne (topienie, wytłaczanie itp.). Wyjątek s tan owią wlókna poliakrylonitryl owe, które się nie topią, a pod wpływem podwyższonej temperatury ulegają degradacji. Należy zaz n aczyć tak że. iż warunkiem pomyślnego przeb iegu procesów termi cznych jest j ed norodno ść i czystość materiału. Nie można ich wy kor zystać do przerobu tkanin mieszanych. w których znajdują s i ę obok włókien syntetycznych innego rodzaju włókna. A zatem metoda ta może być stosowana wyłącznie do zagospodarowania odpadów produkcyjnych, których sk ład surowcowy jest znany i jed nolity . W przypadku włókienniczych odpadów komunalnych nal eża ł oby przeprowadzić seg reg ację. opar tą na identyfika cji s kładu odpadów, co znacznie podnios ł o b y koszty tej metody. Wadą recyklingu materiałowego opartego na przemianac h termicznych jest również duża energoc hłonn ość procesów, związa na z koniecznością prowadzenia zabiegów mi elenia , suszenia i mycia. Ponad to należy dodać, iż podczas wytwarzania nowego wyrobu w polimerze zac h odzą zmian y strukturalne spowodowane wysokimi temperaturami w trakcie przerobu (topienie ma sy). w efekcie czego na s tępuj e pogorszenie w ł aściwości polimeru. co ogranicza zakres jego stosowania . Wykorzystanie procesów mechani cznych daje większe możliwości utylizacji odpadów w łóki e nni czyc h na drodze recyklingu m ateria ł owego. Znane są liczne przykłady zastosowania w łókie nni czych ma t eriałów odpadowych w budownictwie mi eszkaniowym (włókniny termoizo lacyjne. materiały wype łniające i uszczelniające , pokrycia dachowe), drogowym i kolejowym (geow ł ó knin y slasowane jako material przepuszczalny przy budowie dróg asfaltowyc h lub tras kolejowych), do rekultywacji i melioracji terenów. do wzmacniania warstw grun tów nabrzeży oraz walów przeciwpowodziowych, w bioinżynierii jako materiały s łu żące zabezpieczeniu płodów rolnych itp.. Przyk/ady degradacji chemicZ/lej Procesy chemiczne to takie, które prowadzą do zmian struktury chemicznej zw i:IZków po limerowych. Rozk lad polimeru może na s t ą pi ć pod wplywem substancj i ut l e niając yc h . zwanyc h pro-oksydanta mi . Substancje le dodawane do polimeru m ogą katalizować termiczny lu b fotolityczny proces ro z kł adu, w wy niku którego zac hodzi rozpad substa ncji wielkocząsteczkowej do oli gomeru. Degradację c h em i cz ną polimerów prowadzi się najczęściej na drodze hydrol izy lub gl ikoli zy (akoho lizy) [8. 131. Spoś r ód włókie n sy ntetycznych polimerem najbardziej podatnym na rozkład c hemiczny jest poliester - poli tereftalan etylenu (PES), którego rozkład może przebiegać na drodze hydrolizy lub glikol izy. Hydroli za poliestru zacho-.

(4) I. ReI/ata Salerno- Kochan. dz! w różnyc h środowis k ac h wod nych, zarówno neutralny m, w wod nych roztworach soli nieorganicznych,jak i w ś rodow i sk u kwaśnym oraz zasadowym. Produktami hydro lizy poli lcreftalanu etylenu są najczęśc i ej: kwas tereft alowy lub jego sole oraz glikol etylenowy. Reakcja hydroli zy PES do kwasu tereftalowego, zwana także dees t ryfi kacj ą, wymaga temperatury powyżej 100°C i obec n ośc i kata lizatora (tj . niewielk iej il ości kwasów lu b grup karboksylowych). Proces rozk ł adu przeb iega bardzo szybko, co uniemoż li w i a identyfikacje produ któw p rzejściowych. W przypadku hyd rolizy w środow i sku neulralny m, bez u d zi a ł u katalizatora reakcja przebiega wolno, a w za l eż n ości od etapu produ kty rozkład u mogą być nas tę p ujące: kwas tereftalowy. glikol tere rtalowy, ol igomery tereftalanu etylenu . glikol etylenowy i gl ikol dietylenowy l I4]. Produkty hydrol izy, zw ł aszcza kwas tere ft alowy, należą do bardzo cennych surowców wykorzystywanych w p r ze m yś l e che micznym l2s]. Z tego t eż wzg l ędu proces ten stosowany jest chęt n ie. pomimo i ż zaliczany j est raczej do kosztownych metod recyklingu. Proces a lkohol izy poliestrów można prowadzić za pomocą g liko lu dietylenowego. Oligomery powstałe w wyniku tego rozk ł adu są wykorzystywa ne w syntezie żywic poliestrowych i po limerów poliu retanowych, z których produkuje s i ę sztywne pianki izolacyj ne liS]. Innym przyk ł adem degradacj i glikolizowej poliestru jest rea kcja z gli kole m propy lenowym, w wyn iku której otrzy muje s i ę oligomer o wysokim c i ężarze cZ:lsteczkowy m . O li gomer le n w reakcj i z kwasem ady pinowym tworzy oligoestrole. które mają zastosowanie w syntezie e lastomerów uretanowych ~1 31. D egradację g li ko ł izową wykorzystuje :-.i ę także do roz kł ad u po li uretanów. Najbardziej podat nymi na alko h olizę frag men tami lalicuc ha pol imeru urelanowego są wiązan i a estrowe. zdecydowanie mniej reaktywne są w i ąza n ia uretanowe. a najmn iej - ete rowe [281. W wynik u rozkładu chemicznego PU za po m ocą glikolu dipropyle nowego otrzymuj e s i ę pol io le, które wykorzystuje s i ę do syn tezy pianek po li uretanowych. Pianki otrzymane w tym proces ie charakteryz ują się bardzo dobry mi w ł aściwościam i mechanicznymi , wyso k ą ognioodpo m ością i niski m przewod nictwem cieplnym [3 ]. Prowadzone są badania nad wykorzystaniem rów n ież innych substancj i ni ż glikole, które na l eżą do najczęśc i ej stosowanych związk ów deg radującyc h PES i PU. powodującyc h roz kł ad tych po limerów do reaktywnych o!igomerów lub zw i ązków ma l ocząs t ecz k owyc h . W Polsce takie bada ni a prowadzono na Politechnice Szczeci E'l skiej. Zastosowa no tam miesza n i n ę poliestrów z pak ie m węg l owy m . w temperaturze 400- 600 K. W wyniku roz kład u powst a ł produk t charakteryz ujący s i ę obecn ością wolnych grup - OH. który może być wykorzystany j ako s kł ad nik poliuretanów stosowanych jako kity i masy u szcze lni ające. Powyższe przyk ł ady ws k azuj ą na du że moż li wości zagospodarowania odpadów pol iestrowych i poliuretanowych na drodze rozk ł adu chemicznego. Produkty degradacji tych polimerów znaj dują zastosowanie w prze m yś l e chemicznym do prod ukcj i nowych, wart ościowych wy robów. Niestety. w literaturze pr.ledmiotu.

(5) Analiza. . II'lókien. na. nie znaleziono przy kład ów chemicznych metod degradacj i pozosta ł yc h polimerów, co może wskazywać na brak zainteresowania tą m et odą utyli zacji . Omawiając m oż liwo śc i wykorzystan ia procesów chemicznych w uni eszkodliwianiu odpadów z tkanin z a wierających włókna syntetyczne , n ależy podkreś li ć, iż procesy te są stosowane tylko w przypadku tkanin jed noskladnikowych. Obecność innych włóki e n (np. naturaln yc h) w tkan inie uniem oż liwia stosowanie recyklingu opartego na procesach chemicznych. Aby bylo to m oż li we, prowadzi się np . rozk ład enzy matyczny s kładnik ów naturalnych tkanin , po czym pozosta ł ość (w łókna syntetyczne) poddaje s i ę rozkładowi che micznemu [1.2,23].. 3 . Spalanie Spal ani e jest to proces termochemiczny, prLeb i egający przy dos t ępie tlenu i polegający na przemianie su bstancji organicznej w produkt y gazowe. Mechanizm procesu spalania opi era s i ę na reakcjach egzotenn icznych, w wyniku któryc h energia chemi czna zawarta w zw i ązk u organicznym zostaje uwo lniona w postac i e ne rgii cieplnej . En e rg i ę tę można wykorzystać do produkcj i pary wodnej i energ ii elek trycznej . R oz kład termi czny m oże być stosowany do uty lizacji wszystkich rodzajów tkanin z awi e raj ącyc h w ł ók n a syntetyczne, tj. zarówno do mat e riałów jed nos kładniko wyc h jak i różnoskladnikowych. Daje to z n acz ną przewagę metody spa lan ia nad recyk lin giem. Spalanie polimerów syntetycznych odbywa s ię wieloetapowo, przy wykorzystani u licznych zj awisk fi zycznych i c he micznyc h. W procesie tym m oże z achodzi ć mecha nizm rodn ikowy (o przebiegu procesu decydują nagromadzone rodniki lub inne cząsteczki aktyw ne) lub termiczny (decydującą ro lę odgrywa nagromadzone cie pł o). C iepł o przenikajqce do poli meru w stanie skondensowa nym powod uje podwyższenie te mpera tury do wartości umożl i wiającej za począ tkowani e degradacji . Dalszy wzrost te mperatury powoduje zapocz ątkowani e reakcj i roz kł adu i piroli zy. w wyn iku czego nastc puje gazy fikacja polimeru [4]. Skutki oddzia ł ywa nia termicznego na polimery syntetyczne m ogą być róż n e. Jest to uwarunkowane rodzajem pol imeru . Na przyklad degradacja termiczna pOli (lereft ananu etylenu) czy pol ipropylenu polega g ł ów ni e na rozrywani u w i ąza n ła ncucha g ł ównego i tworzeni u m a l ocząste czkowyc h produktów lotnych . Czasam i w procesie tym pows t ają tak że ni ew ielki e pozos t a ł ości produktu niel otnego. zwanego koksem. Z ko lei deg radacja po liakry l o nitry łu polega na występowani u reakcji kondensacji , rekombi nacji, cykli zacji i sieciowania , które prowadzą do powstania koksu [51. Proces spalania prowadzi si ę w te mperat urze okola I 100°C, w specjalnych piecach wyposażonyc h w komorc spalania . W komorze tej częs t o dochodzi do niezupelnego spajania. Instalacje starego typu. a taki e p rzeważają, nie s pe łni ają bowie m w ł aściwyc h warunków hydro- i te rmodynami cznych przeb iegu procesu, w zw i ązku z czym są ź ród ł e m substancj i szkodliwych dla środow i s ka ,.

(6) Renata Sa/emo-Kochan taki ch jak diok syny i furany. Wprawdzie slosowane w nich ur ządzenia fi ltracyjne og rani czają w dużym stopniu emisję szkodliwych substancji do atmosfery. ale py ły i szlamy pochodzące z tych urządzeń . sk ładowan e w środowi sku , mogą by ć bardziej szkodliwe dla ś rodowiska niż od pad , który poddano spalaniu . Wiąże s ię to z wysoką koncentra cją toksyn w py ł ach i szlamach [91 . Nowoczesne spalarnie wyposażone s ą w tzw . komorę dopalającą, w której na s tępuj e unieszkod li wian ie niebezpiecznych dla ś rodowi s ka gazów , a produktami procesu są gazy spalinowe, popioły oraz ż użl e. Na uwagę zas ł u g uje również fakt , i ż bezpoś rednio za kom o rą d opalającą znajd uje s ię strefa ut yli zacj i c i e pła . która stanowi cenne źródło energii l7].. 4 . Procesy degradacylne zachodzqce w. środowisku. Degradacja mat e riałów w środowi s ku m oże pr ze bi egać w różny c h warunkach. jak np .: w środ ow i s ku wodnym (w morzach, rzekach) , w glebie oraz na dzikich i komunalnych wysypiskach ś mi eci. W degradacji ś rodowi s kowej bi o rą ud z iał różne procesy, które mog ą powodować zmniejszenie objęto śc i lub ca łkowit y rozkład mat e riałów podatnych na te procesy. G. Swift [24] wymienia cztery procesy degradacyjne powszec hnie wystę pujące w środowis ku (rys. l) .. biodegradacja hydroliza. utlenianie. ~ " J'. - - - -4. rOlodcgradacja. biodegradacja. mniejsze cząstecZk~. ~. Rys. l . Procesy degradacyj ne. całkowita. zac hodzące. po7.0slałośt. w środ owisku. tródło: [241.. Analizując d eg radację. w ś rod ow i s ku nale ży pami ę ta ć, i ż jest ona naj czę efekt em występowania wielu procesów równ ocześ ni e. Procesy te rzadko kiedy prze bi egaj ą oddzielnie, ajeże li nawet. to warunkują przebieg innych procesów. K o lejn ość i nasilenie przebiegu danego procesu uwarunkowane s ą czynnikami zew nę t rznymi ,jak wi l go tn ość istotna np . w procesach hydrolizy ściej.

(7) Analiza. · wlókiell. na. i bi odegradacji, obecn ość substancji utleniających n i ezbędnych do zainicjowania procesów ut lenia ni a, dos tęp ś wiatła , warunki tl enowe, temperatura itp. Spoś ród wymien ionych procesów degradacji materiałów w środow i sk u największą uwagę badaczy s kupiaj ą dwa procesy. tj . rozk ład pod w pł ywe m promieni ś wi etln yc h ~ fotodegradacja oraz rozkład mikrobiologiczny, zwany biodeg rada cj ą [11, 12,24]. Forodegradacja Fotodegradacja wiąże s i ę z d z iałani e m św iatła s ł o n ecz nego. g ł ów n ie promieniowani em UV (280-400 nm), i dotyczy powierzc hni owych warstw wysypisk. Proces ten ma charakter ł ańcuchowy, w którym zac hod zą zmiany w strukturze chemicznej polimeru, spowodowane ni e tylko promieniowa ni em, ale także ulle nianiem. Dlat ego też fOl od eg rada cj ę okreś la s i ę także procesem fotooksydacji [16 ,22]. Polimery syntetyczne Slosowane do wytwarzania tkani n ch arakt eryzują się różn ą odpornośc ią na promieni owanie św i etln e. Jest to związan e z ich bud ową c h e mi cz ną. dłu gośc ią łań cuc h a i ró żnym stopni em ich kr ys tal icz n ośc i . Największą o dporno śc ią na promieni e UV odznaczają się w ł ó kna akrylowe. Wł ó kn a po liestrowe należą także do bardzo odpornych na d z i a ł anie św i a tła , z kolei w łókna poliamidowe i po lipropylenowe wykazują sk l on n ość do rozk ł ad u pod w pł ywe m promien iowani a. Na l eży jed nak podkreś li ć , i ż w ł ó kna polipropy lenowe, z uwagi na olefin owy charakter wiązall, same nie wykazują zd o ln ośc i absorbcj i promien iowania o dłu gośc i p owyżej 200 nm. O moż liw o śc i ich fotodegradacji decyd uje ob ec no ść substancj i pomocn iczych, dodawanyc h w proces ie termicznym formowania polimeru. które są odpowiedzialne za absorbcję świa tł a w zakresie promie niowania UV (200-400 nm) [6J. Z uwagi na to , i ż tkanina poddawana jest wielu zabiegom technologicznym, jak bielenie. barwienie, uszlachetnian ie itp., pod at n ość na fotodegradację poszczegó lnyc h polimerów m oże s ię z mieniać. Substancje dodawane w trakcie tych zab iegów (np . pigmenty , barwniki ) m ogą stać s i ę źród ł e m chromoforów um ożl iwi aj ącyc h absorbcję promieni UV przez pol imery i dalszy przebieg reakcj i fotochemicznych [22, 271. Szczególnie inte resujący m przykladem m oż li wośc i za ini cjowania fotodegradacji jest obecność w ma te r ia łac h syntetycznych substancji zaw i eraj ącyc h metale. Badania ws kazują , i ż polimery zawi erające takie dodatki ul egają rozkładowi nawet po krótkotrwałym na św i e tl aniu, a proces ich rozkładu jest kontynuowany także w c i e mn ośc i . Wyniki te wskazują na m oż liwo ść przebiegu efektywnej fotodegradacji na wysypiskach ś mi eci, gdzie dostęp promi eni św i e tln yc h do materiał ów jest ograniczony i czę sto krótkotrwa ly rII ]. A nali z ując proces fotodeg radacj i na l e ży podkreś li ć , i ż nawet częśc i owy rozk ł ad pol imeru do związków o mniej szej masie cząs te czkowej, tj . ol igomerów, jest ważny dla środow i ska. Produkty te s ą bowiem łatwi ej atakowane przez mikroorgani zmy..

(8) Renala Safem o-Kochan. Biodegradacja. Biodegradacja przebiega zarów no na powierzchni jak i wewnątrl wysypi sk, nie wymaga ingerencji czł o w i eka i jest bezpieczna dl a ś rod o wi s ka . Jest okreś la n a jako rozkład z ł oż onyc h z wią z ków c hemicznych do substancj i prostych pod wp ł yw e m działan i a drobnoustrojów. Polimery syntetyczne wykorzystywane do produkcji włó kien i tkan in s ą raczej oporne na alak drobnoustrojów. Problem len zoslal obszernie omówiony w innych pracach autorki [19 , 20] . Na l eż y jednak podkreś l i ć , i ż i stni eją pewne m oż li wosc i poprawy podat n ośc i tyc h polimerów na bi odeg radacj ę . N a l eżą do ni ch [6,2 1] : - wprowadzenie dodatk owych w i ą zań , podat nych na hydrolityczny lub fot ochemiczny ro z kł a d (eslry , ketony), - dodatek substa ncj i biodegradowa lnych (np. skrobi). - dodate k substancji i n i cj ującyc h procesy ut l en i ające itp . A n ali z uj ąc podatn ość tkanin z surowców syntetycznych na b i od eg r adację na leży zw róc i ć u w a gę. i ż proces ich rozk ładu może b yć zain icjowany przez inne , biodegradowalne sk ład n iki tkanin. dodawane w procesie technol ogicznym: - substancje pomoc nicze z awi e r ające kon wencjonalne substancje k l ejące czy lam inaty. - w ł ókna biodeg radowalne wys tę puj ące w mi eszankach z syl1lelykam i, - spodnie wy pe łn i e n i a w wyrobach w ł ó ki en ni czyc h (np . tkanin , dywanów, wykladzin). - emu lsje lateksowe, - barwnik i, - ś rodki w y k o ń cze n i o we itp . Wyniki dotychczasowych bad a ń w ł a s n yc h w s ka z ują , i ż parametry technolog iczne tkani n (o bec n osć barwników, rodzaj apretury. budowa tkani ny, obecn ość w ł ók ie n in nego rodzaju w mieszank ach) maj:) istotny w pł y w na przebieg procesu biodeg radacj i 119. 201.. 5 . Podsuftlowanle I wnioski Przeds tawione metody utylizacj i ora z charak terystyka procesów w nic h wybór w ł a śc i w ego sposobu un iesz kodl iwiania odpadów w ł ó k i e nn i czy c h nic n a l eż y do z a d ań ł atw yc h i mu si o pie r a ć s i ę na wnikli wej analizie, u wzg l ędn i ającej s kł ad mater i ału , jego cz y s t ość. jedn o rod ~ n ość. koszty proces u oraz k orz yśc i i uc i ąż l iw ośc i. jakie poszczególne metody za sobą ni osą · W tabeli I przedstawiono przy k ł ad o wą anal i zę m oż l iwośc i wykorzystani a różn yc h procesów roz kładu stosowanych w utylizacji surowców syn tetycznych z u wzg l ędni e ni e m produktów rozkł adu. ich w pł y w u na ś rod o wi s k o natural ne, a t a k że kosztów zw i ą za n yc h z ich zastosowaniem. zac h od zą cyc h ws k az ują . i ż.

(9) Tabela 1. Charakterystyka procesów degradacyjnych stosowanych w utylizacji wlókien syntetycznych Mctoda utylizacji. Rodzaj proccsu. ,. I. Polimery podatne na prLcmiany. Produkty przemiany i ich wykorzystanie. 3. 4. Oddzia ł ywanie. na. Koszly. ~rodowisko. ,. 6. Procesy fizyczne: a) termiczne. np.: topienic. w}1łaczan ic lub wtryskiwanie Recy kling mate-. b) mechaniczne. riałowy. Procesy chemiczne: a) hydroliza. wszystkie włókna syntetyczne w tkaninach jednoskladnikowych. z wyjątkiem wlól.:.ien Po.~~~~ry~onitry.I.?:-",ych. wszystkie rodzaje wł6kien, również micszanki. poliestery występującc w tkaninach jcdnoskładnikowych. Recykling chemiczny b) glikoliza. poliestry. poliuretany występuj::jCe w tkaninach jednoskładnikowych. polimery ozmicnionej strukturze fizycznej nadaj::jCe się do powtórnego ich wykorzystania wyroby o zmienionej budowie fizycznej (naj cZl;ściej w postaci włóknin) wykonystane w wiciu gałęziach przemyslu. minima lizacja ilości odpadów kierowanych na wysypiska śm ieci. kwas tcreftalowy. glikol terefialowy.oligomcry terefialanu etylenu . glikol ctylenowy i gli kol diet ylenowy - wykorlystywaoc w prLCmysle chemiczminimalizacja ilości nym.jakosurowce do produkcji innych polime- odpadów kierowanych na wysypiska śmieci row oligomcry i poliolewykorzystywane np. do produkcji pianek poliuretanowych. kitów uszczelniaj::jCych. hardw wysokie (1.biórka materiałów odpadowych. segregacja. oczyszczanie . mielenie - zużycie ener-. S:~~) umiarkowane. związane z wytwarzanicm nowych wyrobów. ekonomicznie uzasadnione. wysokie. wynikaj:jce z energochłonnośc i proceSÓw. ekonomicznie uzasadnione.

(10) cd . tabeli l l. ,. 3. 4. ,. 6. Termie1.ne procesy rozkladu: spalanie. piroliza. zgazo- wszystkie rodzaje wl6wanie kien. również mieszanki. energia cieplna, gazy sra- zmniejszenie masy odra- bardzo wysokie. wynikalinowe. koks. popioły, dów nawet o ok. 80% . jl)Ce z dużych nak ladów szlamy. żużle emisja toksyn do ~rodopodczas budowy i ekswiska w postaci gazów ploatacji instalacji do (dioksyny, furany) lub spalania szlamów charak teryzujących się dużą koncentracją substancji szkodliwych. Fotodegradacja. polipropylen. poliamid. oligomcry. substancje proste o zwięks7.oncj podatnoścI na biodegradac,k. Biodegradacja. slaba podatnoŚĆ wszyst- nieraz/ożone zw iązki kich polimerów syntewielkocząsteczkowe. tycznych na biodegrada- oligomery. substancje ej< gazowe. Spalanie. Wysypiska ś m ieci. 2ródlo: op raco wanie wlasne.. zmniejszenie objętości masy odpadów gromadzonych na wysypiskach Smieci. niskie. W7.fOst objętości masy odpadów gromadzonych na wysypiskach. niskie.

(11) Analiza. w/ókien. na. Przeprowadzona analiza pozwala na sformułowan i e następujących wniosków: I . Degradacja tkanin zaw i e rających w ł ókna syn tetyczne m oże przebiegać pod wpływem procesów fizycz nych, chemicznych. termicznych oraz na drodze ich fotodegradacji i biodegradacji. 2. Procesy degradacji fizyc znej i chem icznej nal eią do bardzo kosztownych metod utylizacji odpadów. Mogą być one stosowane w przypadku tkanin jed nos kład nik owyc h [ub po uprzednim u suni~c i u pozostałych składników tkanin (np. poprzez enzymatyczny rozkład sk ładnik ów celulozowych). Mają 7..astosowanie przede wszystkim do zagospodarowania odpadów produkcyjnych. 3. Degradacja chemiczna polimerów syntetycznych ma naj częśc i ej charakter hydrolizy lub gl ikolizy. Podatne na te proce sy są poliestry i poliuretany . W wyniku ich rozk ł adu pows t ają substancje prostsze : oli gomery, poliole lub inne, klóre s ą ważnymi su rowcam i dla przemysiu chemicznego. 4. Degradacja termiczna tkani n może p rzebiegać na drodze spalania , pirolizy lub zgazowania. Metoda ta daje najwięk sze i najskuteczniejsze moż liwo śc i unieszkodliwiania odpadów tekstylnych z jednoczesnym uzyskiem ene rgii . Z uwagi jednak na wysokie koszty tego procesu oraz powstawanie produktów ubocznych (emisja COz i substancji toksycznych do atmosfery) ma ona obecnie bardzo og raniczony zasięg. 5. Więk szość polimerów wykorzystywanyc h w produkcji tek styliów charakteryzuje s i ę dużą odpornośc i ą na fOlode gradacje i biodegradację. Badania wskazująjednak, iż istnieją sposoby zwiększenia podatności polimerów na rozkład. w ś rodowi s ku .. Lite ratura. lU ApplicatiO/I oj Enzymarie Oegrad(l/iolJ jor Uti/izutioll oj Textile WQstes. I . Utiliw/ion [21. [31 141 15 J [61 171. 18J [9J [101. oj Blellded Polyester Cellll/m'e FibrOlIs Wastes, H. StnJs1.c1.yk, K. Wrzesitiska-Tosik, D. Ciechaćska, E. Wesołowska ..,Fibres & Textiles in Eastem Eu ropc" 1994, nr 10- 12. Biodegradation oj Two-Componenr Pol)'mer Mixtllres, M. Ratajska, S . Boryniec, A. Wilczek, M. Szadkowsk i, "Fibres & Textiles in Eastern Europe" 1998. nr 7- 9. Blęd z ki A" Pawlaczyk K" Kardasz D., RecyklillR elastomerów IIre/allow)'ch metodą spiekania reakrywnego, "Polimery" 1998. nr 7-8 . Boryniec S., Przygocki W" Combutioll Phenomena in Polylllers mul Fibres . General Problems, "Fibres & Tcxtiles in Eastem Europe" 1998. nr 1- 3. Borynice S., Przygocki W., Procesy spalan;a polill/erow , "Poli mery" 1999 , nr 2. Comell J .H., Ka plan A.M .. Rogers M.R., Biodegradability of Photooxidiz.ed Polyalkylenes, ,Journal of Applied Polymer Science" 1984. vol. 29. Fijal T " Techn ologiczne Ilwaf/lnkow(/nia gospollarki odpadami komunalnymi. Zeszyty Naukowe AE w Krakowie, Kraków 1998, nr 508. Frisch K.C ., Progress in Recycling oj Polyurethanes, .,Polimery" 1998. nr 10. Gollinger-Tarajko M., Termicz"e unieszkodliwianie odpadów w ocel/ie ekologicznej, ZeSZył y Naukowe AE w Krakowie, Kraków 1996 , nr 468. Grtebicniak K" Copolyesters oj E/hylene Terephalate and ulc/ic Aód S/lsceprible to HYllroły/ic Degradation, "Fibres & Textiles in Eastcm Europe" 1996. nr t- 3..

(12) ReI/ara Safemo-KoclulII. [II[ Ham ilton 1.D .. Reinert K.H., Pofymer,f aS Solid WlJSte i/l MIlIlicipaf umdfllls, ..l ou rnal of lhe Air & Waste Management Assoc imion'- 1995, vol. 45, nr 4. [ 12J Huang S.J. , Polymer Wasle Mal/ag emen t - Biodegrmlmioll . ll/cin eralioll.lIlld Recycycling [w:) Oegradable Polym ers, Recycling , and P/asrics WaSle Malla gemem , eds. A.-C. Albertsson, 5.1. Huang, New York- Basel-Hong Kong 1995 . [13J Kacperski M ., Spychaj T. , Recykling chemiczny odpadowych polieslrów nasyconych i polimerów ureranowych jako i ródfo surowców 110 produkcji poliuretanów, ,.Polimery'" 1999, nr I . [14[ Michalski A .. Decomposirioll oj Poly( erll)'lene rerephthalllte) with WlII er ill a C/osed System as Me/hodjor tlle Uti/izatio1l o[Wal're PrOlI/lclS . ..Fibres & Tex liles in EaSlem Europc" 199J. nr 5-6. [151 Milgrom J .. Polyeth)"lelle Tereph/lwła/e. Plastics Recykling, po red . R.J . Ehrigil. I-Ianser Publ., Monachium 1989. [16] Rilbek J.F.. Phorooegr(J(!atioll o[ Pol)'lIIerJ. Phil'ica/ Charactais/ics and Applications. Spri nger-Vertag, Berlin- Heidelberg t 996. [I7J Recyklin g 1/111leriatdw polimerow)'ch. pod. red. A.K . Błęd zkie go. WNT, Warszawa 1997. [181 Sagar B.F., Biodeteriom/ion o[Textile M(l/eria/s ([/Id Te.ttile Preserl'lltion, .. Biodeterioralion" 1987, nr 7. [19J Sa1erno-Kochan R .• Wplyw cZyllllików tec/lI1ologic:zl1yt:h IW biodegradację tkalIiII , Praca doktorska, Akademia Ekonomiczna w Krakowie , Kraków 1997. [201 Salerno-Kochan R., Szostak-Kotowa J., CZy/l niki warwlkl ljące rozkfOI! mikrobioło g;c;;'II)' wyrobów II'fókiewliczych, cz. II : Wpływ czynników tec/mologicZTlycll . ..Pneg ląd Włóki e nni czy" 1998 , nr 11. [21 l Sęk D .. Wlochowicz A .. Chemio polimerów i polimery hiodegradowolne. Skrypt nr 7, Polilechnika Łódzk a. Filia w Biel s ku - Bia łej , Bi e l s ko- Biała 1996. (221 Schm idt H .. Twarowska-Schmidl K .. Effec / o[ IJig mellls on /IIe PholOoxidarive DegradatiO/J o[ Polypropylelle Fibres . .. Fibres &. Texti les in Easlem Europc" 1997 , nr l-J. [2 3/ Slruszczyk H., We so łow s ka E .. Ciec h ań s ka D., Applial/iolll" o[ Enz)'ma/ic Degradatioll fo r UtiliWlion oj Tex/ile WaJ/es. Organ;zatioll o[ lIII' BiodegmdariolJ Process, .. Fibres & Textiles in Easlem Europc" 1997 . nr 4-6. 124/ Swifl G. , Oppomwilies for E/II'irolll/Jetally Degr(ldable Pol)'lI1ers [w: 1 Degradllb/e Pol)'mers , Rec)'cling, tIIuł Plastics Wasre !dwU/ge mem , eds . A.-C . Alberlsson, S.J . Huang. New York-Bascl-Hong Kong 1995. [251 Urbaniak W., Kier/m"i i możliwości zagospodarowania ~JI:'ytych opakoll'w i z tworzyw sZf/l c:'/Iych. ,.Ochrona Powietr;;a i Problemy Odpadów" 1999 , nr J. [26/ Ustawa o odpadach z dnia 27 czerwca 1997 r .. Dz .U. nr 96, poz . 592. [27] Wang P.Y .. Wang J.J .. PhO/oł)'tic Behavior o[ Som e A.w Pyrir!one Disperse D)'es 011 Poł)'es rer Sub~·tmtel", .. Texlile Research Journal" 1992, nr I. [281 Wirpsza Z., Poliurewn)'. Chemia, technologia, za.\·/o.\"OwlInie, WNT , Warszawa 1991.. Analysis of the Su sceptibility ot Synthetic Fibres to Decomposition Processes Occurring in Waste Management M ethods The paper deals wjlh Ihe proble m of fabric decomposi!ion. The issue has becn raised because or Ihe difficuh ies connected wi!h lex t iłc waste managemem. especially !he was!es contain ing synthetic polymers. The papcr presents Ihe analysis or Ihe degree 10 which degradluion processes occurring in popular wasle uliliza!ion melhods are used 10 decompose synthetic fab rics. The degradation processes, such as Ihe physical. chemical and Ihennal processes. as well as phOlodegradmion and biodegradmion are discussed..

(13)