51 S¬ 39 2020 Thí nghiệm nghiên cứu tái chế rác thải nhựa làm vật liệu xây dựng Research experiment on recycling plastic waste as building materials Nguyễn Thị Hòa, Phạm Thu Uyên, Bùi Đức Mạnh, Nguyễn[.]
Thí nghiệm nghiên cứu tái chế rác thải nhựa làm vật liệu xây dựng Research experiment on recycling plastic waste as building materials Nguyễn Thị Hòa, Phạm Thu Uyên, Bùi Đức Mạnh, Nguyễn Mạnh Hưng, Phạm Văn Tâm Nguyễn Hồng Vân Tóm tắt Nghiên cứu, đánh giá tính tốn, thí nghiệm hình thành số liệu tin cậy nhằm đưa giải pháp hỗ trợ nâng cao hiệu cho thí nghiệm Kết nghiên cứu theo hướng tích hợp đa ngành, trực tuyến có khả mang lại tính cho vật liệu xây dựng khơng nung Từ khóa: Vật liệu xây dựng, nhựa tái chế, tái chế rác Abstract Research, evaluate calculations, experiment and form a reliable data set to provide solutions to improve the efficiency of the experiment Research results in the direction of multidisciplinary and online integration have the ability to bring novelty to unburnt building materials Key words: Construction materials, plastic recycling, recycling Đặt vấn đề Ngày nay, việc sản xuất tiêu dùng đồ dùng nhựa trở nên phổ biến đời sống hàng ngày người, nhà sản xuất trọng đến việc làm để vừa đáp ứng nhu cầu tiêu dùng vừa bảo vệ mơi trường Hiện có nhiều biện pháp để xử lý lượng rác thải nhựa đạt kết khả quan mặt kinh tế môi trường nhiên xử lý triệt để lượng lớn rác thải nhựa thải mơi trường Vì cần phải có giải pháp nhằm tái chế, tái sử dụng chúng cách phù hợp nhằm mục đích hướng đến sống xanh Tái sử dụng rác thải nhằm bảo vệ môi trường mang lại lợi ích kinh tế, tạo vật liệu xây dụng làm phong phú nguồn vật liệu xây dựng Trong việc xử lý rác thải phải quy trình cơng nghệ tái chế rác Tránh cho rò rỉ chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến môi trường đời sống người dân Xây dựng nhà máy tái chế vùng ngoại ô xa khu dân cư Áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến máy móc xây dựng nhà máy tái chế đủ tiêu chuẩn yêu cầu Nghiên cứu loại vật liệu sử dụng cho khu vực khơng u cầu cao (Hình 1) Theo Bộ Tài ngun Mơi trường, tháng, gia đình sử dụng đến 1kg túi nilon Ở thành phố lớn Hà Nội Hồ Chí Minh, số lượng rác thải nhựa ngày thải môi trường lên tới 80 Còn theo thống kê Hiệp hội nhựa Việt Nam khoảng thời gian 1990 – 2015 số lượng tiêu thụ nhựa Việt Nam tăng lên chóng mặt, từ 3,8 kg/người/năm lên đến 41 kg/người/năm Số lượng rác thải nhựa Việt Nam thải chiếm tới 6% rác thải nhựa toàn giới Trong đó, lĩnh vực xử lý tái chế nhựa Việt Nam chưa phát triển, nên đa số rác thải chôn lấp, đốt thải thẳng mơi trường Hiện thành phố Hồ Chí Minh, 250.000 rác thải nhựa có 48.000 đem chôn lấp, 200.000 tái chế thải thẳng mơi trường Chỉ có 10% rác thải nhựa Việt Nam [2] Giới thiệu Tái chế chất thải trình sử dụng giải pháp công nghệ, kỹ thuật để thu lại thành phần có giá trị từ chất thải.(38/2015/NĐ-CP) Tái chế chất thải bao gồm: - Tái chế vật liệu: Bao gồm hoạt động thu gom vật liệu tái chế từ dòng rác, xử lý trung gian sử dụng vật liệu để sản xuất sản phẩm sản phẩm khác - Thu hồi nhiệt: Bao gồm hoạt động khôi phục lượng từ rác thải Các lợi ích việc tái chế bao gồm: Nguyễn Thị Hòa, Phạm Thu Uyên, Bùi Đức Mạnh, Nguyễn Mạnh Hưng, Phạm Văn Tâm ThS Nguyễn Hồng Vân Bộ môn Kỹ thuật Môi trường Đô thị, Khoa Kỹ thuật hạ tầng Môi trường đô thị ĐT: 091489358 Email: Phamthuuyen.mt.98@gmail.com Tái chế làm giảm lượng rác đem thiêu hủy chôn lấp, tạo nhiều việc làm, cho người thu gom vật liệu tái chế mà cịn cho ngành cơng nghiệp tái chế Lợi ích việc tái chế nằm vấn đề môi trường sức khỏe, việc tái chế làm giảm lượng rác đem chôn lấp thiêu hủy hoạt động tái chế làm giảm ô nhiễm không khí, đất nước Việc sử dụng vật liệu tái chế cịn có tác dụng làm giảm lượng lượng để sản xuất vật liệu Làm giảm áp lực lên nguồn tài nguyên cần phải bảo vệ góp phần phát triển bền vững cho hệ tương lai mà góp phần giải vấn đề khó khăn xử lý chất thải rắn khó phân hủy Việc xử lý loại chất thải rắn thường đòi hỏi chi phí cao tăng cường tái chế giảm chi phí xử lý Một số bất lợi việc tái chế: Ngày nhận bài: 04/8/2020 Ngày sửa bài: 14/8/2020 Ngày duyệt đăng: 14/8/2020 Tái chế làm giảm chất thải phát sinh mà hình thức xử lý chất thải sau phát sinh Nó xem quy trình sản xuất gây tác động đến mơi trường, đơi làm giảm nhiễm S¬ 39 - 2020 51 KHOA HC & CôNG NGHê Hỡnh Vũng lp kớn tỏi chế làm giảm tiêu thụ nguồn tài nguyên thiên nhiên giảm rác thải [1] Hình Xi măng Hình Khuôn mẫu vật liệu đúc môi trường có lại làm tăng nhiễm Thêm vào lượng nhựa đem tái chế dùng để sản xuất sản phẩm tái chế được, phương pháp làm chậm thời gian phải đưa thải bỏ Các ảnh hưởng đến sức khỏe người: Trong sở tái chế việc phân loại rác thải thực phương pháp thủ cơng Có thể dẫn đến nguy gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động chia làm nhóm chính: - Các nguy mặt lý học: Xảy tai nạn trình làm việc tiếp xúc với chai lọ vỡ, kim loại rác thải làm việc với thiết bị hạng nặng Tiếng ồn, độ rung, thiết bị phân loại kim loại từ tính gây ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân - Các nguy mặt hóa học: Các chất bay hơi, hóa chất sử dụng cảnh, chất bảo quản gỗ, sơn, loại chất tẩy rửa, kim loại thủy ngân, cát-mi loại pin… - Các nguy mặt sinh học bao gồm: Các chất thải sinh hoạt sinh bụi hữu có chứa son khí sinh học, thành phần son khí sinh học có vi khuẩn, vi rút nấm Cơng nhân làm việc bị nhiễm son khí khơng có dụng cụ bảo hộ lao động Các hình thức xử lý, tái chế rác thải nylon: Trong tổng số nhựa sản xuất, 9% chất thải nhựa tái chế, khoảng 12% bị thiêu hủy, 79% cịn lại tích lũy bãi chôn lấp, bãi rác môi trường tự nhiên (Phát biểu trưởng Bộ TNMT Trần Hồng Hà) 52 Hình Nhựa cắt nhỏ ●● Chơn lấp Bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh (sau gọi bãi chôn lấp): Khu vực quy hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp chất thải rắn thông thường phát sinh từ khu dân cư khu công nghiệp Bãi chôn lấp bao gồm ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, cơng trình phụ trợ trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải, trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc hạng mục khác để giảm thiểu tối đa tác động tiêu cực bãi chôn lấp tới môi trường xung quanh.(TCVN6696-2000) Bãi chôn lấp phương pháp thông thường để quản lý chất thải, không gian cho bãi chôn lấp trở thành khan số nước Một bãi chôn lấp quản lý tốt hạn chế tác hại đến mơi trường bên ngồi Đặc tính rác thải nhựa chúng phân hủy nhiều môi trường tồn thời gian dài Cụ thể: - Chai nước: Phân hủy sau 450 – 1000 năm - Ống hút: Phân hủy sau 100 – 500 năm - Cốc, ly nhựa: Phân hủy sau 50 – 200 năm - Túi nhựa, túi ni lông: Phân hủy sau 500 – 1000 năm Mặt khác, chôn, rác thải nhựa phát sinh chất nguy hại gây ảnh hưởng đến môi trường đất, nước ngầm gây tác động lâu dài đến môi trường Khi người sử dụng nước sinh hoạt bị nhiễm có nguy mắc nhiều bệnh ảnh hưởng đường tiêu hóa, ung thư… Chất thải nhựa cịn làm thay đổi tính chất vật lý đất Gây nhiễm đất, xói mịn đất, làm cho đất không giữ nước, T„P CHŠ KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG Hỡnh Mu trc nén Hình Đổ khn mẫu dinh dưỡng, ngăn cản oxy qua đất ●● Thiêu hủy Thiêu hủy q trình đốt có kiểm sốt chất thải dạng rắn Nếu q trình đốt khơng kiểm sốt tốt chất khí độc hại thải vào khí gây nguy hại Rác thải nhựa đốt sinh khí thải có chứa Dioxin furan – chất cực độc với sức khỏe người Có thể khiến bị giảm khả miễn dịch, rối loạn chức tiêu hóa chí dẫn đến nguy ung thư cao tiếp xúc thường xuyên Phương pháp xử lý chất thải thân thiện với môi trường nên đốt rác lị nhiệt độ 1.000oC, Nhiệt độ mà khơng phải tất lị đốt với quy mơ khác Việt Nam đạt Tái chế tái sử dụng rác thải nhựa: Trong trình tái chế nhựa, sản phẩm cuối thay cho vật liệu nguyên sinh tạo lợi ích kinh tế - mơi trường đáng kể Tái chế nhựa thực theo ba cách chính: tái chế học, tái chế hóa học (hay tái chế nguyên liệu) tái chế nhiệt Lợi ích kinh tế: Giảm chi phí nguyên liệu nhựa cho hoạt động công nghiệp giảm gánh nặng chi phí xử lý rác nhựa Nếu tính riêng Hồ Chí Minh ta tiết kiệm đến 15 tỷ năm Lợi ích xã hội: Giải vấn đề lao động với hoạt động thu gom, phân loại rác thải hàng ngày Chúng ta khơng cần tốn q nhiều diện tích đất cho việc chơn lấp mà tận dụng cho hoạt động cộng đồng khác Ổn định giá sản phẩm/nguyên liệu nhựa Lợi ích cho mơi trường: Tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên tái chế giúp giảm đến 23.000 dầu hàng năm Bảo vệ tài ngun khơng có khả tái tạo đặc biệt dầu mỏ giải vấn đề đô thị suy thoái đất, mỹ quan, tắt nghẽn cống,… ●● Tổng quan bê tông, vữa Bê tông hiểu sở chất kết dính vơ loại vật liệu composit, làm cách tạo hình làm rắn hỗn hợp hợp lý bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu (cát, sỏi, đá dăm) phụ gia (Bộ Xây dựng, 2007) Vữa hỗn hợp dẻo, gồm chất dính kết (xi măng vôi nhuyễn, đất sét, thạch cao,…), cốt liệu (cát) nước, có cịn thêm phụ gia, nhào trộn theo liều lượng định phù hợp với u cầu sử dụng, khơ đơng cứng thành khối đặc có sức chịu lực [3] ●● Thành phần vật liệu chế tạo bê tông Nước: Nước để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng tốt, không gây ảnh hưởng xấu đến thời gian đơng kết rắn Hình Q trình kiểm tra độ nén xi măng không gây ăn mòn cho cốt thép Nước dùng loại nước dùng cho sinh hoạt nước máy, nước giếng Xi măng: Khối lượng xi măng phụ thuộc mác bê tơng chất lượng xi măng nói chung khối lượng xi măng tỷ lệ thuận với mác bê tông khối lượng xi măng q nhiều làm cho bê tơng co ngót lớn đơng cứng, gây nứt bê tông, chịu nhiệt độ hơn… nên chọn khối lượng xi măng đến mức cần thiết Cát: cốt liệu nhỏ với xi măng, nước tạo vữa xi măng để lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) bao bọc xung quanh hạt cốt liệu lớn tạo khối bê tông đặc Cát thành phần với cốt liệu lớn tạo khung chịu lực cho bê tông cát dùng để chế tạo bê tơng cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ 0,14 đến mm Phụ gia: chất thêm vào hỗn hợp bê tông, vữa với lượng nhỏ từ 0,1 - 5% khối lượng xi măng để cải thiện số tính hỗn hợp ●● Cơng cụ Thiết bị * Công cụ: - Các thùng nhựa, thau, dụng cụ trộn bê tơng - Bình đo khối lượng riêng dụng cụ kèm - Bộ ray có đường kính lỗ từ 0,14 - mm - Khuôn đổ bê tông (khuôn 7,07 - 7,07 - 7,07 cm) * Thiết bị: - Cân phân tích (sai số 0,01 g) - Cân phân tích (sai số 0,1 g) - Tủ sấy - Máy nén bê tông (lệch 0,1 kN) - Thiết bị uốn bê tông * Chuẩn bị nguyên liệu (Cát, nhựa, xi măng, nước, phụ gia) Nhựa: Lượng vật liệu nhựa nắp chai, vỏ chai nhựa, cốc nhựa, hộp đựng đồ ăn nhanh thu gom lại làm mang phơi khô Sau sử lý sơ vật liệu xử lý lần qua nhiệt dung máy ép nhiệt ép xong cán mỏng đến kích thước đồng (độ dày - 3mm) tiếp đến dùng kéo máy cắt làm nhỏ lớp vật liệu đến kích thước 0,25mm, màu vàng, sáng, sắc cạnh cát đen Các tính chất phải phù hợp với TCVN 7570:2006 Tiến hành đúc mẫu với cấp phối tính: - Các nguyên liệu trộn với - Đổ hỗn hợp trộn vào khuôn đúc mẫu chia làm lớp, lớp đầm 25 đến lớp cuối phải làm phẳng mặt - Sau đúc xong ta tiến hành bảo dưỡng - Sau 28 ngày bảo dưỡng, tiến hành thử mẫu để kiểm tra cường độ ●● Bảo dưỡng mẫu Sau đúc mẫu xong đặt vào chỗ mát giữ ẩm 24 tháo tháo khn Dùng viết xóa để đánh dấu phân biệt mẫu với Bảo dưỡng mẫu quan trọng để giúp cho việc kiểm tra độ bền nén có kết xác Xác định thông số mẫu - Tiến hành kiểm tra cường độ mẫu theo TCVN 3121:1979 (Vữa hỗn hợp vữa xây dựng – Phương pháp thử lý) - Kết nén mẫu so sánh với TCVN 6016:1995 (Về xi măng – Phương pháp thử - Xác định độ bền) ●● Kết nghiên cứu Sau gia cơng, ngun liệu có kích thước < 3×3×3mm Do gia cơng tay nên hạt ngun liệu có kích thước tương đối nhau, khác biệt kích thước hạt nhựa khơng đáng kể Ngun liệu nhựa có kích thước 30% không nên áp dụng tỷ lệ làm giảm cường độ, khơng tạo khả kết dính cao bê tơng khơng nên áp dụng tỷ lệ vào thực tế Khi tăng lượng nhựa 5% khối lượng thể tích giảm 1,12% Nếu áp dụng tỷ lệ 30% nhựa khối lượng thể tích mẫu thử giảm 6,72% so với mẫu đối chứng Kết đề xuất, ứng dụng vật liệu xây dựng vào nghành xây dựng nghiên cứu thực nghiệm Đề xuất quy trình cơng nghệ tạo ngun liệu (Hình 10) Đề xuất ứng dụng: Ứng dụng lát gạch vỉa hè: Gạch block lát vỉa hè tự chèn ứng dụng rộng rãi cơng trình địi hỏi tính thẩm mỹ chất lượng cao vỉa hè, công viên, quảng trường, khuôn viên biệt thự Ứng dụng làm gạch xây không nung: Do đề tài đề xuất sản xuất gạch xây không nung từ rác thải nhựa nên sản phẩm không áp dụng để xây nhà chưa có kiểm định lồi gạch sức khỏe người đề tài đề xuất sử dụng vào cơng trình cơng cộng đường ngăn công viên ứng dụng vào cơng trình xử lý chất thải S¬ 39 - 2020 55 KHOA HC & CôNG NGHê Kt lun Từ trạng chất thải rắn (cụ thể tình trạng nhiễm đồ dùng nhựa) với kiến thức học nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm thiểu rác thải nhựa cách chế tạo thành vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường phù hợp theo định hướng quốc gia phát triển vật liệu thân thiện với môi trường Đề tài đề xuất giải pháp xử lý nhựa thành hạt vật liệu để đưa vào khối bê tông cho lượng nhựa đưa vào nhiều mà sản phẩm đạt chất lượng tiêu theo quy chuẩn Việt Nam Qua kết thí nghiệm thấy tỷ lệ nhựa - 30% đạt yêucầu để làm cốt liệu có nhiều khả áp dụng vào cơng trình xây dựng Tuy nhiên tỷ lệ > 30% (khơng nên áp dụng tỷ lệ làm giảm cường độ) không tạo khả kết dính cao bê tơng khơng nên áp dụng tỷ lệ vào thực tế Khi tăng lượng nhựa 5% khối lượng thể tích giảm 1,12% Nếu áp dụng tỷ lệ 30% nhựa khối lượng thể tích mẫu thử giảm 6,67% so với mẫu đối chứng./ TCVN 6696:2009 Chất thải rắn - Bãi chôn lấp hợp vệ sinh Yêu cầu chung bảo vệ môi trường T¿i lièu tham khÀo Luật Bảo vệ môi trường 2014 38/2015/NĐ-CP - Nghị định quản lý chất thải phế liệu TCVN 6260-2009 - Xi măng pooc lăng hỗn hợp-yêu cầu kỹ thuật Cù Huy Đấu Trần Thị Hường(2010) Giáo trình quản lý chất thải rắn đô thị, NXB Xây dựng TCVN 1770: 1986 - Cát xây dựng -Yêu cầu kỹ thuật TCVN 3121:1979 Vữa hỗn hợp vữa xây dựng - Phương pháp thử lý 10 Hoàng Anh, 2009 Nghiên cứu đề xuất công nghệ tái chế khả thi chất thải rắn plastic địa bàn TP Hồ Chí Minh TCVN 6016: 1995 - Về xi măng - Phương pháp thử - Xác định độ bền 11 Bài viết “Chung tay hành động chống rác thải nhựa Việt Nam xanh” BTNMT 07/06/2019 TCVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa 12 Nguyễn Bá Đô (chủ biên), 2009 Sổ tay dùng vữa NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội TCVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa -Yêu cầu kỹ thuật Nghiên cứu phương pháp phân tích định lượng (tiếp theo trang 50) - Dự án 3: (95.504.227 − 58314.047 )2 0, + +( 20.136.527 − 35.495.750 )2 0, + =28.328.580 +( −8.667.166 − 35.495.750 )2 0, Như vậy, với xác suất ba trạng thái thị trường giả định, độ lệch chuẩn dự án bé nhất, nói cách khác, dự án số an toàn * Kết luận: Trong trường hợp rủi ro, kỳ vọng toán học độ lệch tiêu chuẩn dùng để làm: - Tiêu chuẩn bác bỏ: Bác bỏ tất dự án mà kỳ vọng toán học NPV (hay tiêu hiệu khác) âm - Tiêu chuẩn lựa chọn dự án cạnh tranh, ta chọn dự án có: (1) Kỳ vọng toán học NPV cao độ lệch tiêu chuẩn thấp định đến hiệu dự án có phương án kiểm sốt tốt doanh thu, lợi nhuận dự án đem lại cao nhiều Kết luận Đầu tư xây dựng hoạt động mang tính chất lâu dài, kết hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố dự báo trình lập, phân tích dự án Các yếu tố có mức độ chắn khơng cao, khiến xảy thực tế có sai lệch so với dự kiến, mà sai lệch vượt mức chấp nhận Để đánh giá độ an toàn kết tính tốn trước biến đổi yếu tố khách quan xảy trình thực dự án, cần phải tiến hành phân tích độ nhạy dự án Bài báo giới thiệu cách tính cho phương pháp phân tích độ nhạy, phát triển thêm ứng dụng xác suất phân tích dự án, áp dụng tính tốn cho ba dự án đầu tư xây dựng tỉnh Bắc Ninh, giúp cho việc nâng cao hiệu công tác lập, phân tích, đánh giá dự án đầu tư xây dựng./ (2) Nếu tình (1) khơng xảy ra, tức xảy trường hợp: Dự án có kỳ vọng toán học cao độ lệch chuẩn cao ngược lại, dự án có kỳ vọng tốn học thấp độ lệch chuẩn lại thấp, lúc tùy vào quan điểm nhà đầu tư Nếu cân nhắc mức độ rủi ro hiệu trung bình, chọn dự án có kỳ vọng tốn học thấp độ lệch chuẩn thấp; chấp nhận rủi ro cao để có hiệu cao chọn dự án có kỳ vọng toán học cao độ lệch chuẩn cao Với giả định ba trạng thái xác suất thị trường, dự án, dự án số có kỳ vọng toán học lớn độ lệch chuẩn lớn Dự án số có kỳ vọng toán học nhỏ độ lệch chuẩn nhỏ Nhà đầu tư dự án số phải chấp nhận rủi ro cao dự án số 3, nhà đầu tư biết yếu tố doanh thu có ảnh hưởng 56 T„P CHŠ KHOA H“C KIƯN TRC - XY DẳNG Ti liốu tham kho Nguyễn Văn Chọn, Kinh tế đầu tư xây dựng, NXB Xây Dựng, 2003 Nguyễn Thị Tuyết Dung, Vương Phan Liên Trang, Trịnh Tiến Khương Phân tích dự án đầu tư xây dựng điều kiện rủi ro phương pháp phân tích định lượng - Hội thảo khoa học quốc tế Kiến trúc xây dựng 2019, Đào tạo, hội nhập & Phát triển bền vững, (ICACE 2019), trang 409 – 415, tháng 9/2019 Bùi Mạnh Hùng, Nguyễn Thị Tuyết Dung, Kinh tế đầu tư, Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội, 2019 Nguyễn Bạch Nguyệt, Giáo trình Lập dự án đầu tư, NXB ĐH Kinh tế quốc dân, 2013 Economics and Development Resourse Center, World Bank, Guidelines for the economic analysis of proiects, 2007 ... phẩm cuối thay cho vật liệu nguyên sinh tạo lợi ích kinh tế - mơi trường đáng kể Tái chế nhựa thực theo ba cách chính: tái chế học, tái chế hóa học (hay tái chế nguyên liệu) tái chế nhiệt Lợi ích... chất thải thân thiện với môi trường nên đốt rác lò nhiệt độ 1.000oC, Nhiệt độ mà khơng phải tất lị đốt với quy mơ khác Việt Nam đạt Tái chế tái sử dụng rác thải nhựa: Trong trình tái chế nhựa, ... Vũng lp kớn tái chế làm giảm tiêu thụ nguồn tài nguyên thiên nhiên giảm rác thải [1] Hình Xi măng Hình Khn mẫu vật liệu đúc mơi trường có lại làm tăng nhiễm Thêm vào lượng nhựa đem tái chế dùng