Nhựa là nguồn nguyên liệu nhân tạo được chế tạo từ dầu và khí tự nhiên. Nhựa bao gồm nhiều đại phân tử. Trọng lượng phân tử của nhựa cĩ thể thay đổi từ 20.000 đến 100.000.000 (trong khi trọng lượng phân tử của nước, muối ăn, và đường lần lượt là 18; 58.5 và 342). Nhựa gồm các chuỗi dài các đơn phân tử như Ethylene, Propylene, Styrene và Vinyl Chloride. Chúng liên kết với nhau thành một chuỗi, gọi là hợp chất cao phân tử, như là Polyethylene, Polypropylene, Polystyrene và Polyvinyl Chloride. [4, 21]
Nhựa bao gồm nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo cĩ thể làm mềm nhiều lần bằng nhiệt và làm rắn lại bằng hơi lạnh. Khi nĩng chảy, chúng giống như sáp nến và chúng đơng lại khi ở nhiệt độ phịng. Khi nĩng, chúng mềm và cĩ thể ép khuơn, sau đĩ chúng đơng cứng lại và trở nên hình dạng mới khi nĩ nguội. Quá trình này cĩ thể thực hiện nhiều lần nhưng đặc tính hĩa học của nĩ vẫn khơng thay đổi. Ở Châu Âu, trên 80% sản phẩm nhựa là nhựa nhiệt dẻo.
Tuy nhiên, nhựa nhiệt rắn lại khơng thích hợp với cách xử lý bằng nhiệt nhiều lần do cấu trúc liên kết giữa các phân tử của chúng. Cấu trúc này giống như một dạng lưới mỏng khớp vào nhau. Nguyên liệu này khơng thể dùng để tái chế thành sản phẩm mới như nhựa nhiệt dẻo. Nhựa nhiệt rắn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện và các máy mĩc tự động. Đặc trưng của nhựa nhiệt rắn là Phenol Formaldehyde và Urea Formaldehyde.
Hình 4: Cấu trúc của nhựa nhiệt dẻo (a) và nhựa nhiệt rắn (b)
(Nguồn: Nijenhuiste – 1988, [4])
Đặc tính của nhựa cĩ thể bị thay đổi khi thêm vào một số chất phụ gia như:
• Chất chống oxi hĩa: thường được thêm vào Polyethylene và Polypropylene, nhằm làm giảm tác động của oxi đối với nhựa tại nhiệt độ cao.
• Chất ổn định: cĩ thể làm giảm tỷ lệ tan rã của Polyvinyl Chloride (PVC).
• Chất làm mềm: được sử dụng để giúp cho các loại nhựa dẻo và dễ uốn hơn.
• Chất làm thơng: được sử dụng để tạo ra các lỗ hổng trong cấu trúc của nhựa.
• Chất làm chậm cháy: được thêm vào để làm giảm tính dễ cháy của nhựa.
• Màu: được sử dụng để tạo màu cho nguyên liệu nhựa.
Hiệu quả của các chất phụ gia đối với đặc tính của nhựa là một điển hình về sự đa dạng các sản phẩm làm từ nhựa PVC, từ ống dẫn nước, vật dụng trong nhà, đĩa hát, tã em bé đến các hoạt động thể thao.
Một số định nghĩa:
− Chất thải nhựa là các loại chất thải ở dạng rắn cĩ nguồn gốc từ dầu mỏ.
− Nhựa phế liệu là sản phẩm, vật liệu nhựa bị loại ra trong sản xuất hoặc tiêu dùng nhưng đáp ứng được yêu cầu làm nguyên liệu sản xuất cho
− Nguyên liệu nhựa tái chế (cịn được gọi là nguyên liệu tái chế): sản phẩm đã qua sử dụng hoặc phế phẩm (chất thải) nhựa mà cịn cĩ thể sử dụng lại hoặc được tái chế thành nguyên liệu thơ.
2.2 PHÂN BIỆT CÁC LOẠI NHỰA
Ở những nước cơng nghiệp, cĩ hàng trăm loại nguyên liệu nhựa cĩ giá trị thương mại. Ở những nước cĩ nền kinh tế kém phát triển, nhựa được sử dụng ít hơn ở những nước cơng nghiệp. Ở cả những nước kinh tế kém phát triển và những nước cơng nghiệp, cĩ bốn loại nhựa tái chế thơng thường là: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polystyrene (PS) và Polyvinyl Chloride (PVC). Chúng được phân loại theo tính chất, thành phần và phương thức sản xuất.
Polyethylene (PE)
Cĩ hai loại chính của Polyethylene (PE) là: Polyethylene tỷ trọng thấp (LDPE) và Polyethylene tỷ trọng cao (HDPE).
• LDPE thì mềm, dẻo, dễ cắt giống như là sáp nến. Nĩ trong suốt khi ở dạng mỏng và cĩ màu trắng sữa khi dày, trừ khi cho thêm màu. LDPE được sử dụng làm túi mỏng, bao tải hoặc tấm phủ, chai nhựa, hộp đựng thức ăn, các ống nhựa dẻo, vật dụng trong nhà như: xơ, chén bát, đồ chơi…
• HDPE thì dai và cứng hơn và nĩ cĩ màu trắng sữa, nĩ được dùng làm túi xách và giấy bao cơng nghiệp, chai uống nước, các loại chai đựng hĩa mỹ phẩm, đồ chơi, thùng rác và các vật dụng trong nhà khác...
Polypropylene (PP)
Polypropylene thì cứng hơn PE và sắc bén hơn khi bị vỡ ra. Được sử dụng để làm ghế, các dụng cụ gia đình chất lượng cao như: bình acqui, vali, thùng đựng rượu, sọt, ống nước, máy mĩc, dây cáp, lưới, dụng cụ phẫu thuật, bình sữa em bé, thùng đựng thức ăn…
Polystyrene (PS)
Ở dạng thơ, Polystyrene thường dễ gãy và trong suốt. Nĩ thường được trộn với các nguyên liệu khác để đạt được những đặc tính mong muốn. Polystyrene chất lượng cao (HIPS) được tạo ra bằng cách cho thêm cao su vào. Polystyrene ở dạng bợt thường được chế tạo bằng cách kết hợp với một chất khác được thổi vào trong suốt quá trình sản xuất. PS được sử dụng để sản xuất những dụng cụ nhà bếp trong suốt, rẻ tiền như đèn trang trí, chai lọ, đồ chơi, thùng đựng thức ăn…
Polyvinyl chloride (PVC)
Polyvinyl Chloride thì cứng và dễ gãy, trừ khi cho thêm vào chất làm mềm. Thơng thường PVC được dùng làm các loại chai lọ, bao đĩng gĩi trong suốt, tấm phủ mỏng, ống nước, máng xối, khung cửa sổ, bảng hiệu… Nếu cho thêm chất làm mềm dẻo thì nĩ sẽ là PPVC (Plasticized Polyvinyl Chloride). PPVCù mềm, dễ uốn và ít bị gãy hơn, được dùng để làm các sản phẩm thổi phồøng như: trái banh, ống phun nước, vịi sen, giày dép, áo mưa, vỏ bọc dây cáp…
Các loại nhựa khác gồm: Polycarbonate (PC), Polyethylene Terephthalate (PET), Polyurethane (PU) và Nylon hoặc Polyamide (PA).
Hầu hết các nhà sản xuất bao bì nhựa hiện nay đều kiù hiệu sản phẩm của họ theo thứ tự từ 1 - 7, đặc trưng cho hầu hết các loại nhựa sản xuất để tạo điều kiện cho việc phân loại và tái chế.
Bảng 10: Phân loại, ký hiệu và nguồn sử dụng nhựa
Vật liệu Ký hiệu Nguồn sử dụng
Polyethylene terephathlate High-density polyethylene Vinyl/polyvinyl chloride Low-density polyethylene Polypropylene Polystyrene Các loại nhựa khác 1-PET 2-HDPE 3-PVC 4-LDPE 5-PP 6-PS 7-Loại khác
Chai nước giải khát, bao bì thực phẩm Chai sữa, bình đựng xà phịng, túi xách, đồ chơi, thùng rác...
Hộp đựng thức ăn trong gia đình, ống dẫn, áo mưa, giày dép...
Bao bì nylon, tấm trải bằng nhựa... Thùng, sọt, hộp, rổ...
Ly, dĩa, đồ chơi, chai lọ... Tất cả các sản phẩm nhựa khác
2.3 NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI NHỰA Rác thải cơng nghiệp
Nhiều xí nghiệp đã vứt bỏ lớp màng phủ Polyethylene của hàng hĩa, nhưng đây chính là nguồn nguyên liệu tốt để tái chế. Bởi vì chúng khá dày, hồn tồn tinh khiết và là nguồn cung cấp nguyên liệu dồi dào.
Ngành cơng nghiệp sản xuất ơtơ: các thiết bị thay thế cho ơtơ, như là cánh quạt, vỏ bọc ghế, bình acqui.
Các cơng ty xây dựng: các ống dẫn, dụng cụ gia đình và các tấm phủ.
Ngành điện và các ngành liên quan đến điện: hộp cơng tắc, vỏ bọc dây cáp, vỏ máy cassette, màn hình TV…
Rác thải thương mại
Các phân xưởng, cửa hàng, siêu thị, nhà hàng, khách sạn là những nơi cung cấp số lượng rác thải nhựa khá ổn định.
Rác thải nơng nghiệp
Các khu vực trồng trọt, nuơi trồng thủy sản cung cấp một lượng lớn rác thải nhựa như: các tấm phủ, thùng nhựa, ống dẫn nước và các ống phun nước…
Rác thải đơ thị
Chất thải nhựa được thu gom ở khu vực dân cư, hộ gia đình, đường phố, cơng viên, các bãi rác. Sẽ rất khĩ cho việc thu gom, phân loại, làm sạch và xử lý nếu chúng bị lẫn với chất thải nguy hại, trừ khi chúng được thu gom trực tiếp tại nhà.
2.4 TÁC ĐỘNG MƠI TRƯỜNG CỦA NHỰA PHẾ THẢI
Nhựa là một hỗn hợp các chất cĩ thành phần hố học trung bình là 60%C, 7.2%H, 22.8%O, 10% tro tính theo phần trăm trọng lượng khơ. [2, 4]
Nhựa là một chất bền vững trong mơi trường. Tuy nhiên, khi thải ra mơi trường, nhựa gây tác động xấu tới các nguồn nước, gây cản trở giao thơng, mất thẩm mỹ và gây tắc nghẽn các cơng trình thủy lợi, trạm bơm nước...
Nhựa chứa các thành phần phụ gia như bột màu, chất ổn định, chất hĩa dẻo... cĩ thể cĩ Chì, Cadmi là những chất độc hại. Nhựa đĩng gĩp vào tổng lượng Cadmi, Chì trong rác thải đơ thị khoảng 28% và 2% tương ứng. Đặc biệt, đối với nhựa PVC khi đốt ở nhiệt độ 300oC - 800oC sẽ tạo ra Dioxin là chất rất độc cho mơi trường tự nhiên. Ngồi ra, nhựa PVC khi bị vỡ vụn sẽ gây đau cơ ở người và gây ung thư ở trâu bị. Tro tạo thành khi thiêu hủy nhựa cũng chứa kim loại nặng, gây ơ nhiễm mơi trường. [2,4]
Tái chế nhựa phế thải là một trong những phương pháp tích cực nhất để giảm tác động tới mơi trường.
2.5 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG TÁI CHẾ NHỰA TRÊN THẾ GIỚI 2.5.1. Tái chế ở các quốc gia cơng nghiệp hĩa [4, dịch giả: Th.S Nguyễn
Khoa Việt Trường]
Ở các quốc gia cơng nghiệp hĩa, người ta phân biệt rạch rịi cơng việc tái chế sơ cấp và thứ cấp. Chất thải plastic sơ cấp được phát sinh trong quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm. Đặc điểm của chất thải sơ cấp là chất lượng tốt, cĩ độ tinh khiết cao, phù hợp với tiêu chuẩn chế tạo sản phẩm như là nguyên liệu mới ban đầu. Các kỹ thuật tái chế bao gồm: xay, ép đùn, tạo viên… Trong các ngành cơng nghiệp chế tạo, các viên nhựa này cĩ thể được sử dụng một mình chúng hoặc thường hơn là trộn với những hạt nhựa mới. Quá trình tái chế các chất thải sơ cấp thành các sản phẩm cĩ đặc điểm tương tự như quá trình chế tạo sản phẩm ban đầu, được gọi là tái chế sơ cấp.
Quá trình sản xuất các sản phẩm plastic khơng thể khơng cĩ chất thải, do đĩ người ta thường tiến hành các hoạt động tái chế sơ cấp ngay từ những ngày đầu thành lập các nhà máy sản xuất.
Thuật ngữ “chất thải thứ cấp” chỉ những chất thải plastic khơng thuộc lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp. Chúng khơng tinh khiết, cĩ thể bị nhiễm bẩn, và là hỗn hợp của nhiều loại plastic khác nhau. Quá trình chế tạo lại những hỗn hợp này (gọi là tái chế thứ cấp) thường cho sản phẩm là những loại hỗn hợp nhựa cĩ các tính chất cơ học kém, vì các loại plastic thành phần của chúng thường cĩ tính chất rất khác nhau. Do vậy, khả năng chấp nhận của thị trường đối với những sản phẩm này sẽ thấp hơn.
Ở các quốc gia cơng nghiệp hĩa, cả hai quá trình tái chế sơ cấp và thứ cấp đều phụ thuộc chặt chẽ vào vốn đầu tư, lao động, thiết bị, năng suất sản phẩm để đảm bảo khả năng hồn vốn cao nhất. Các qui trình sử dụng trong cơng nghiệp tái
chế plastic cũng giống như là các qui trình được sử dụng trong quá trình sản xuất các sản phẩm plastic từ nhựa tinh khiết.
Vào đầu những thập kỷ 80, các hoạt động tái chế plastic gia tăng đáng kể. Đối với các chất thải plastic hỗn tạp và nhiễm bẩn, người ta phát triển các qui trình chế tạo và thị trường cho các sản phẩm đặc thù cĩ thể sử dụng chúng như làm các hàng rào, thay thế vật liệu cho các đồ gỗ gia dụng. Các sản phẩm như vậy cĩ thể chấp nhận các loại vật liệu cĩ độ tinh khiết và đồng nhất khơng cao. Ban đầu, thị trường hơi khĩ khăn trong việc chấp nhận những sản phẩm như vậy, nhưng càng về sau, các ứng dụng của các loại plastic hỗn tạp này tăng lên đáng kể.
Nhìn chung, hoạt động tái chế sẽ khơng gặp nhiều vấn đề nếu các chất thải đầu vào tinh khiết (đồng nhất và khơng bị nhiễm bẩn). Các chất thải plastic từ các nguồn cơng nghiệp và thương mại thường dùng để tái chế dễ dàng hơn plastic cĩ nguồn gốc từ gia đình, ở đấy chúng hỗn tạp hơn và dễ bị nhiễm bẩn hơn. Cơng việc phân loại plastic trước khi tái chế thường gặp nhiều khĩ khăn nhưng rất quan trọng. Hiện nay cũng đã cĩ nhiều cơng nghệ phục vụ cho cơng tác phân loại và làm sạch nhưng chúng hoạt động khơng thành cơng lắm. Cơng nghệ tái chế sẽ dễ dàng hơn rất nhiều nếu chất thải plastic được phân loại trước khi thu gom.
Các cơng nghệ tái chế vẫn đảm bảo tính khả thi về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế vì nhiều lý do, cơng nghệ tái chế plastic phải mất nhiều thời gian để thiết lập hơn các hoạt động tái chế vật liệu như giấy và thủy tinh. Mặc dù hoạt động tái chế cũng đã cĩ bề dày lịch sử nhưng tiềm năng vẫn cịn rất lớn. Hiện nay, lượng plastic tái chế so với lượng plastic tạo ra vẫn cịn rất khiêm tốn. Theosố liệu của Hiệp hội Sản xuất Plastic Châu Âu: năm 1989, ở Châu Âu lượng plastic tái chế chỉ cĩ 840.000 tấn trong khi đĩ 1.7 triệu tấn plastic thải được đốt để thu hồi năng lượng, 9 triệu tấn plastic đi đến các bãi chơn lấp hoặc đốt mà khơng thu
2.5.2. Tái chế ở các quốc gia đang phát triển [4, dịch giả: Th.S Nguyễn
Khoa Việt Trường]
Ở các quốc gia đang phát triển, hoạt động tái chế khơng phân biệt ranh giới sơ cấp, thứ cấp như các quốc gia cơng nghiệp hĩa. Mặc dù các ngành cơng nghiệp sản xuất plastic bản thân nĩ vẫn tái chế hầu hết chất thải sơ cấp của nĩ, nhưng bức tranh tổng thể là tồn bộ chất thải plastic thứ cấp đều cĩ thể tái chế. Ngược lại với các quốc gia cơng nghiệp hĩa, thị trường cho những sản phẩm plastic tái chế chưa được phát triển. Thay vào đĩ người ta sản xuất những sản phẩm giống như trước đây nhưng vật liệu là plastic tái chế. Dĩ nhiên là chất lượng kém hơn và giá thấp hơn. Quá trình tái chế ở các nước nghèo tĩm tắt như sau (một số đặc điểm chính):
Các nguyên liệu thơ như dầu thơ (để tạo nên nhựa), nhựa hạt (để sản xuất thành phẩm) phải được nhập khẩu. Chúng tương đối đắt, do đĩ việc sử dụng nhựa tái chế rẻ hơn sẽ gĩp phần làm cho chi phí nguyên liệu đầu vào thấp hơn.
Thị trường các sản phẩm giá rẻ này rất rộng. Do số lượng người cĩ thu nhập thấp lớn, thị trường chấp nhận những sản phẩm rẻ hơn, chất lượng tuy thấp hơn là rất cao. Trong giới những người cĩ thu nhập thấp, theo thống kê, nhu cầu sử dụng các sản phẩm như vậy lớn hơn nhiều so với các sản phẩm đắt hơn làm từ nhựa mới.
Tỷ lệ thất nghiệp cao, giá lao động rẻ là những lợi thế cho hoạt động tái chế plastic, các hoạt động thu gom, làm sạch, phân loại rất dễ dàng khả thi về mặt kinh tế.
Cĩ rất ít hoặc chưa cĩ những qui định, tiêu chuẩn chất lượng cho những sản phẩm tái chế. Vật liệu tái chế plastic mặc dù khơng tốt bằng vật liệu nguyên sơ và ở các quốc gia cơng nghiệp hĩa, chất lượng của những sản
phẩm này cĩ thể khơng qua các test chất lượng tiêu chuẩn, nhưng ở những quốc gia mức độ cơng nghiệp hĩa ít hơn, các sản phẩm đĩ vẫn được chấp nhận.
Ở các quốc gia cĩ nền kinh tế kém hơn, các nhà máy plastic lớn thường khơng tái chế chất thải plastic từ rác thải đơ thị. Dây chuyền sản xuất của họ nhạy cảm với độ nhiễm bẩn của plastic và độ đồng đều của các hạt nhựa, điều đĩ sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm của họ. Tuy nhiên các nhà máy lớn này cĩ xu hướng tái chế lại chính chất thải plastic của họ. Điều này đảm bảo chất lượng về vệ sinh hơn. Các nhựa tái chế sẽ được trộn với nhựa mới theo một tỷ lệ nào đĩ tùy yêu cầu của nhà sản xuất.
Ngược lại với các quốc gia cơng nghiệp hĩa, hầu hết plastic được tái chế với qui mơ nhỏ (tự phát) phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu đựơc tái chế. Các cơ sở sản xuất nhỏ, cơng nghệ thấp thường tạo ra sản phẩm cĩ chất lượng thấp, giá thành rẻ và người ta cố gắng giảm chi phí bằng cách tiết kiệm chi phí nguyên liệu đầu vào. Cơng nghệ sử dụng ở các cơ sở nhỏ về nguyên tắc vẫn giống như các cơ sở cơng nghiệp qui mơ lớn, mặc dù các loại máy mĩc đã quá đát và đã được nâng cấp, thay thế các phụ tùng nội địa vào.
2.6 CƠNG NGHỆ TÁI CHẾ PLASTIC CHO CÁC DOANH NGHIỆP VỪA