Termoanalitikai módszer fejlesztése folyami PET hulladék degradációjának vizsgálatára
A poli(etilén-tereftalát) (PET) hallatán a legtöbb embernek rögtön italospalack jut az eszébe, nem véletlenül, hiszen a csomagolóiparban ez az egyik legnagyobb mennyiségben feldolgozott műanyag. Kiváló gázzáró képessége, kis sűrűsége és jó mechanikai és fizikai tulajdonságai lehetővé tették, hogy az élelmiszerpiacon teret tudjon hódítani, azonban a rövid életciklusú üdítő italos palackok óriási volumenű gyártása hatalmas mennyiségű hulladék keletkezésével párosul. Habár az utóbbi években egyre nagyobb figyelmet fordítanak a műanyagok szelektív gyűjtésére és megfelelő szétválogatására, az illegális lerakás és a nem megfelelően kezelt hulladék miatt évente több millió tonna szemét kerül természetes vizeinkbe. Számos beszámoló született az óceánok felszínén elterülő, hatalmas szemétszigetekről, melyek jelentős része termoplasztikus műanyag. Kutatások igazolják, hogy a tengeri hulladék körülbelül 80%-a köthető szárazföldhöz kapcsolható szemeteléshez, ami a folyókon keresztül jut a tengerbe; a folyók egyfajta szállítószalagként működnek a műanyag vándorlásában [1]. Ha sikerül megérteni a folyókon belüli szállítási útvonalakat és mechanizmusokat, az nagyban hozzájárul a gyors és hatékony megelőzési és begyűjtési stratégiák kidolgozásához. Ez amiatt is fontos, mert a környezeti tényezők, például az erős UV sugárzás, nedvesség és hőmérséklet, valamint a szennyezőanyagok jelenléte a műanyagok degradációjához vezethetnek, ezáltal nehezítik az anyag feldolgozhatóságát, újrahasznosítását is.
PET feldolgozása során az egyik legfontosabb tulajdonság az anyag belső viszkozitása (IV), ez az adott gyártási céltól függően más és más tartományba eshet, palackok előállításánál 0,78 0,85 dl/g az elterjedt. Az újrafeldolgozás során fellépő termikus és nyíró igénybevételek növelik az anyag degradációját, ami az IV érték csökkenéséhez vezet, ezáltal tulajdonságromlás lép fel, ami a környezeti hatásoknak hosszabb ideig kitett palackok esetében fokozottan fellép. A természeti környezetből visszagyűjtött PET palackok degradációs fokának becslése ezért kulcsfontosságú a műszaki- és gazdasági szempontokból egyaránt legkedvezőbb újrahasznosítási stratégiák kidolgozásához.
Dolgozatomban a Tisza vízgyűjtő területéről gyűjtött műanyag palackok degradáltságának vizsgálatát tűztem ki célul. A jelentős műszer- és szerves oldószer igényű oldatviszkozitás-mérés helyett, termoanalitikai módszer alkalmazására teszek javaslatot a hulladék PET minták degradációs állapotának becslésére. Kísérleteim során Xenon kamrában végzett mesterséges öregítéssel szimuláltam a hosszú távú napsugárzás expozíció hatását a polimerre. Differenciális pásztázó kaloriméterrel izoterm kristályosítás után vizsgáltam a különböző ideig öregített PET palackok termikus jellemzőit; összefüggéseket kerestem a kristályosodási jellemzők (ú.m. kristályosodási sebesség, kristályolvadási hőmérséklet, kristálymódosulatok részaránya, stb.) és az IV értékek között. A modellkísérletek során feltárt összefüggések lehetőséget adtak a Bodrog folyóról gyűjtött PET palackok degradációs állapotának nagy pontosságú becslésére. Eredményeim támpontot adhatnak a környezeti hulladékok újrahasznosítási eljárásainak kijelöléséhez.
Irodalom:
1. Meijer, L.J.J. et al.: More than 1000 rivers account for 80% of global riverine plastic emissions into the ocean. Science Advances, vol. 7, no. 18, eaaz5803 (2021).
