İnşaat ve Yıkım Atık Plastik Fraksiyonlarının Ahşap-Polimer Kompozit Özellikleri Üzerine Etkisi

Küresel atık üretimi tarih boyunca önemli ölçüde büyüdü ve eylem¹yapılmazsa gelecekte yüzde onlarca artış öngörüldüğütahmin edilir. Özellikle, yüksek gelirli ülkeler dünya nüfusunun sadece % 16’sını oluştursalar da dünya atıklarının üçte birinden fazlasını oluşturmuşlardır^1. İnşaat sektörü hızlı kentleşme ve nüfus artışı nedeniyle bu atıkların önemli bir üreticisidir. Tahminlere göre, küresel katı atıkların yaklaşık üçte biri inşaat ve yıkım projelerinden oluşur; ancak, farklı alanlardaki tam değerler²eksiktir. Avrupa Birliği’nde (AB) inşaat ve yıkım atıklarının (CDW) miktarı toplam atık üretimi^3’ünyaklaşık %25-30’udur ve plastik gibi değerli ve önemli ikincil hammaddeleri içerir. Organize toplama ve yönetim olmadan, plastik ekosistemleri kirletebilir ve olumsuz etkileyebilir. 2016 yılında dünyada 242 milyon ton plastik atık^üretildi. Avrupa’da geri dönüştürülmüş plastik payı sadece% 31.1⁴oldu.

Kaynak kıtlığı, amaçların atıkları ikincil kaynak olarak kullanmak ve atıkları yeniden kullanmak için geri kazanmak olduğu dairesel bir ekonomiye yönelik uygulamaları değiştirme ihtiyacı yaratmıştır. Avrupa’da popüler bir kavram olan dairesel ekonomi, ekonomik büyüme ve en aza indirilmiş çevresel etkiler yaratacaktır. Avrupa Komisyonu, katkıları için hedefler ve göstergeler belirleyen dairesel bir ekonomi için Avrupa Birliği Eylem Planı’nı kabul etti^5.

Daha sıkı çevre düzenlemeleri ve yasaları, inşaat sektörüne atık yönetimi ve malzeme geri dönüşümü konularında daha fazla çaba harcanmasına katkıda bulunmaktadır. Örneğin, Avrupa Birliği (AB) maddi kurtarma için hedefler belirlemiştir. 2020 yılından itibaren, tehlikeli olmayan CDW’nin malzeme geri kazanım oranı %70⁶olmalıdır. CDW bileşimi coğrafi konumlar arasında büyük ölçüde değişebilir, ancak bazı ortak özellikleri, örneğin, ahşap-polimer kompozitler için potansiyel ve değerli bir hammadde plastik de dahil olmak üzere tanımlanabilir. Plastiğin yeniden kullanımı, bakire plastik polimerlerin geri dönüştürülmüş polimerile değiştirildiği dairesel bir ekonomiye doğru atılmış somut bir adımdır.

Kompozit malzemeler, matris malzeme ve takviye fazından oluşan çok fazlı bir sistemdir. Ahşap polimer kompozit (WPC) genellikle matris olarak polimerler içerir, takviye olarak ahşap malzemeler, ve yapıştırıcı geliştirmek için katkı maddeleri, kaplin ajanlar ve yağlar gibi. Hammadde polilaktik asit (PLA) ve ahşap gibi yenilenebilir malzemelerden temin edilebilir, çünkü WPC çevre dostu bir malzeme olarak bilinen olabilir. En son yenilik⁷göre, WPC katkı maddeleri yenilenebilir kaynaklara dayalı olabilir. Ayrıca, hammadde kaynağı geri dönüştürülebilir (bakire olmayan) malzemeler, hangi bir ekolojik ve teknik olarak üstün alternatif⁸. Örneğin, araştırmacılar CDW içeren ekstrüzyon wpc inceledik ve CDW tabanlı kompozitözellikleri kabul edilebilir bir^düzeyde9 olduğunu bulundu. WPC için bir bileşen olarak geri dönüştürülmüş hammadde kullanımı da çevresel açıdan kabul edilebilir, çeşitli değerlendirmeler tarafından kanıtlanmıştır. Genel olarak, WPC üretiminde CDW kullanarak CDW yönetiminin çevresel etkilerini azaltabilir gösterilmiştir^10. Buna ek olarak, WPC geri dönüşümlü polipropilen (PP) plastik kullanarak küresel ısınma yı azaltmak için potansiyele sahip olduğu bulunmuştur^11.

Mevcut geri dönüştürülmüş polimerlerin miktarı gelecekte artacaktır. Küresel plastik üretimi yılda ortalama olarak yaklaşık % 9 artmıştır ve bu artış gelecekte¹²devam edeceği beklenmektedir. En genel plastik polimer tipleri, diğerlerinin yanı sıra, polipropilen (PP) ve polietilen (PE) vardır. 2017⁴yılında Avrupa’da PE ve PP için toplam talep payı sırasıyla %29,8 ve %19,3 olarak gerçekleşmiştir. Küresel plastik geri dönüşüm pazarının 2018-2026 döneminde yıllık %5,6 büyüme¹³hızıyla büyümesi beklenmektedir. Plastiklerin kullanıldığı ana uygulamalardan biri de inşaat ve inşaattır. Örneğin, Avrupa plastik için toplam talebin neredeyse% 20 bina ve inşaat uygulamaları ile ilişkili⁴. Ekonomik açıdan bakıldığında, WPC üretiminde geri dönüştürülmüş polimerlerin kullanımı ilginç bir alternatiftir, düşük maliyetli malzemelerin üretimine yol açan. Önceki araştırmalar, fiziksel etkilerin ikincil plastikten yapılan ekstrüzyon malzemeleri üzerinde ilgili bakire malzemeye göre daha güçlü bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir, ancak özellikleri plastik kaynak¹⁴bağlıdır. Ancak, geri dönüşümlü plastik kullanımı wpc gücünü düşük uyumluluk nedeniyle azaltır^15. Plastik polimerlerin yapıları arasındaki değişim, polimer e dayalı plastik sıralamanın önemine katkıda bulunan yeniden kullanım ve geri dönüşüm endişelerine neden olur.

Bu çalışma, CdW’den plastik malzeme kullanımını WPC için hammadde olarak değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Çalışmada değerlendirilen polimer fraksiyonları akrilonitril bütadien stiren (ABS), polipropilen (PP) ve polietilen (PE) olup. Bunlar CDW içinde evrensel plastik fraksiyonları olarak bilinir. Polimer fraksiyonları, aglomerasyon ve ekstrüzyon gibi genel üretim süreçleri ile tedavi edilir ve evrensel mekanik özellik testleri ile test edilir. Çalışmanın temel amacı, geri dönüştürülmüş polimerler birincil bakire polimerler yerine matris bir hammadde olarak kullanıldığında WPC özellikleri nasıl değişecek keşfetmektir.

(Yerel) atık yönetim merkezi (Etelä-Karjalan Jätehuolto Oy) dayanarak, plastik açısından zengin CDW’nin nasıl depolandığını göstermiştir. Bu büyük miktarda plastik malzeme dahil olduğu gösterilmiştir ve CDW plastik polimerler bazı örnekler gösterilmiştir. Araştırmacılar ABS, PP ve PE gibi daha fazla işleme için en uygun polimerleri topladılar. İstenilen polimerler (PE, PP, ABS) taşınabilir yakın kızılötesi (NIR) spektroskopisi kullanılarak tanımlanmıştır. Toplanan plastik malzemelerin hammadde olarak kullanılabileceği WPC ürün örnekleri sunulmuştur. Kompozitin tanımı ve avantajları açıklanmıştır.