کاشیهای سبز،استفاده از منابع بازیافتی به عنوان یک اصل | بازیافت به آماده سازی مواد برای بهره وری دوباره گفته می شود. بازیافت از هدر رفتن منابع سودمند و سرمایه های ملی جلوگیری می کند و مصرف مواد خام و مصرف انرژی را کاهش می دهد.
با این کار، تولید گازهای گلخانه ای نیز کاهش می یابد. بازیافت، مهم ترین مفهوم و ساختار در مدیریت پسماند است.
در تعریفی دیگر می توان گفت بازیافت عبارت است از فرایند پردازش مواد مصرف شده به محصولات و مواد تازه به منظوره جلوگیری از به هدر رفتن مواد سودمند بالقوه (ذخیره ای)، کاهش مصرف مواد خام، کاهش مصرف انرژی، کاهش آلودگی هوا حاصل از سوختن مواد و آلودگی آب ها حاصل از تدفین زباله ها در خاک به وسیله کاهش مقدار معمول زباله ها و کم کردن نشر گازهای گلخانه ای در مقایسه با تولید خالص.
بازیافت و مشکلات زیست محیطی
بازیافت یک مولفه کلیدی در مدیریت مدرن کاهش مواد زاید که شامل سلسله مراتب کم کردن، دوباره مصرف کردن و بازیافت است.
مشکلات پیچیده زیست محیطی که امروزه با آنها روبرو هستیم نیازمند راه حل های خلاقانه ای از جانب تمام دست اندرکاران این حوزه است.
در حالی که دولت ها به مذاکرات خود برای ایجاد قوانین بین المللی برای تعریف میزان قابل قبول آلاینده ها ادامه می دهند، به طور فزاینده ای از شرکت ها و کارخانه ها درخواست می شود تا با کاهش ضایعات خود به فکر محیط زیست باشند و اشخاص هم تشویق می شوند تا به صورت مستقل با بازیافت و استفاده مجدد قدم های کوچکی برای کاهش ایجاد گازهای گلخانه ای بردارند.
صنعت بازیافت از جمله صنایعی است که هنوز در بسیاری از کشورهای جهان به خوبی شناخته نشده است.
مردم این کشورها به دلیل عدم آگاهی از منافع و مزایای این صنعت ، همچنان زباله های خود را به صورت درهم به خودروهای حمل زباله می سپارند و با این کار امکان استفاده مجدد از قیمت اعظم زباله ها را از بین می برند.
امروزه در کشورهای پیشرفته و برخی کشورهای در حال توسعه (هم چون ایران کوشش میشود تا اهمیت صنعت بازیافت و منافع متعدد آن از طریق آموزش مراحل مختلف روند بازیافت و نتایج به دست آمده به عموم مردم شناسانده شود.
از آن جا که جمع آوری تفکیک و بازیافت زباله ها ارتباط مستقیمی با زندگی روزمره مردم دارد اجرای کامل و مداوم آن نیازمند فرهنگ سازی است. یعنی لازم است که این امر به بخشی از فرهنگ شهرنشینی تبدیل شود.
همه ما کم و بیش به جدا کردن زباله های خشک و تر، قرار دادن شیشه ها، کیسه های پلاستیکی و سایر زباله های قابل بازیافت در کیسه های جداگانه عادت کرده ایم و بازیافت به عنوان بخشی از زندگی مدرن گوشه ای از ذهن ما را به خود مشغول کرده است.
شیشه نیز یکی از مواد قابل بازیافت است که در صورت بازیافت می تواند صرفه جویی در استفاده از مواد خام را در برداشته باشد و به صرفه جویی در مصرف انرژی منجر می شود، همچنین انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد.
زباله های شیشه ای بازیافتی می تواند در صنعت کاشی و سرامیک به عنوان یکی از اجزای اصلی بدنه های کاشی پرسلانی مورد مصرف قرار گیرد. در حدود ۷ درصد ترکیب زباله های خانگی شیشه می باشد که قابلیت بازیافت را دارا می باشند.
نزدیک به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، شیشه بیشتر به صورت دانه های تزیینی در خاورمیانه مورد استفاده قرار می گرفت. ۱۵۵۰ سال قبل از میلاد مسیح، ظرف های شیشه ای رنگی جهت پخت و پز و نوشیدن استفاده می شدند.
همراه با انقلاب صنعتی، ساخت شیشه در مقیاس بزرگ شروع شد که اوج آن ظرف های شیشه در قرن ۲۰ بوده ولی امروزه قیمت آن ارزانتر و مصرف آن بیشتر است و برای بسته بندی، تولید مواد و استفاده در پنجره و کاربردهای متنوع دیگری استفاده میشود.
استفاده از شیشه بازیافتی سبب ذخیره صدها هزار تن ماده خام اولیه در هر سال میشود که این کار نیاز به استخراج ماده خام را کاهش می دهد و به حفظ زیبایی مناطق اطراف شهرها منجر می گردد. از طرفی باعث اشتغال زایی نیز می شود.
به ازای هر تن تولید شیشه نو از ماده خام اولیه ۸/۲۷ پوند آلودگی، تولید می شود که بازیافت شیشه این مقدار را ۲۰-۱۴ درصد و مصرف انرژی را به ۲۵-۳۲ درصد کاهش می دهد و می توان به ازای هر تن شیشه بازیافتی ۹ گالن نفت ذخیره نمود.
به کارگیری ظروف شیشه ای بازیافت شده، برای ساختن فرآورده ها و محصولات جدید شیشه ای، باعث صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه ساخت ظروف شیشه ای می شود.
دلیل صرفه جویی این می باشد که خرده شیشه ها نسبت به زمانی که لازم است با م وادخام مخلوط و برای ساختن بدنه به کار روند، در دمای پایین تری ذوب می شوند.
این عمل نه تنها هزینه ها را کاهش می دهد، بلکه به خوبی باعث افزایش عمر کوره می شود که بسته به میزان خرده شیشه های به کار رفته ، عمر کوره بین ۱۵ تا ۲۰ درصد افزایش می یابد. صرفه جویی انرژی، در واقع صرفه جویی و حفاظت از منابع طبیعی نظیر ذخایر سوخت های فسیلی است.
استفاده از شیشه های ضایعاتی
در این مقاله استفاده از شیشه های ضایعاتی که توسط سیستم بازیافت شهری جمع آوری می شود برای تولید کاشی به عنوان ماده اولیه مورد بررسی قرار گرفته است تا بتوان کاشی صد درصد سبز را تولید نمود.
تولید و پخت این نوع از کاشی های سبز در دمایی در حدود ۲۰۰ درجه سانتی گراد پایین تر از کاشی های استنور پرسلانی صورت می پذیرد در حالی که مشخصات کاشی از قبیل استحکام خمشی، مدول یانگ و ویبر آن ثابت باقی می ماند.
علاوه بر این، نکته حایز اهمیت دیگر این است که کاشی های سبز، صد در صد قابل بازیافت بوده و در انتهای عمر کاری خود می توانند بازیافت شوند و موجب آلودگی محیط زیست نخواهند شد و نیازی به محلی برای دفن زباله ندارند.
سیاست های اتحادیه اروپادر مورد کاشیهای سبز
اتحادیه اروپا در ماه مارچ ۲۰۱۵ سیاستی را در پیش گرفت تا از سیستمهای تکنولوژیکی برای بازیافت مواد و تولید محصولات با میزان ضایعات صفر و همین طور استفاده صد در صدی از مواد ضایعاتی در تولید محصولات، حمایتی جدی نماید.
باتوجه به وضعیت سیستم های منابع طبیعی در تمام دنیا در نظر گرفتن این موضوع برای تمامی صنایع و از جمله صنعت کاشی و سرامیک، هم از نظر اقتصادی و هم از نظر شرایط مالی و اجتماعی ضروری است.
بنابراین ضروری است که تحقیقاتی برای جایگزینی مواد ضایعاتی به جای استفاده از مواد اولیه در دستور کار قرار گیرد.
صنعت سرامیک از نظر مصرف مواد اولیه در شرایطی قرار دارد که امکان استفاده از مواد ضایعاتی برای آن ممکن است و می توان به میزان بسیار بیشتری مواد ضایعاتی در ترکیب بدنه های سرامیکی نسبت به سایر صنایع استفاده گردد.
در صنعت سرامیک، تقریبا از تمام مواد ضایعاتی می توان در خود صنعت سرامیک و یا سایر صنایع استفاده کرد و تنها مواد محدودی از جمله اهک های تشکیل شده در دودکش های کوره و … قابل بازیافت نیستند.
در حدود سال های ۲۰۰۵ و قبل از آن تحقیقات بر روی استفاده از شیشه های ضایعاتی انجام شده است ولی این میزان در حدود ۵ تا ۱۰ درصد مواد ضایعاتی در ترکیب کاشی بوده است.
بدین منظور و برای بالاتر بردن میزان استفاده از مواد ضایعاتی در ترکیب کاشی، با کمک موسسه تحقیقاتی پروژه های نوآوری های مربوط به محیط زیست (WINCER) و مرکز تحقیقات سرامیک ایتالیا این کار دنبال شد.
ایده انجام این کار بر پایه ایجاد یک سیستم اختلاط جدید برای تولید کاشی بود که بتواند جایگزین روش سنتی تولید کاشی گردد که در آن از مواد پلاستیک، فلاکس و مواد استحکام بخش نظیر انواع مواد رسی، سیلیس و فلدسپار در ترکیب آن استفاده میشود.
هدف استفاده از مواد ضایعاتی در ترکیب کاشی بود تا بتوان با جایگزینی آن با مواد اولیه مورد مصرف در صنعت کاشی و سرامیک، ترکیبی با ۱۰۰ درصد مواد ضایعاتی تهیه نمود.
ترکیب شیمیایی و مینرالوژیکی مواد ضایعاتی از جمله کاشی های شکسته، شیشه های ضایعاتی و … با استفاده از سیستمهای طیف سنجی نشری پلاسمای القایی (XL ۳۲۰۰ ICP-OES Optima) که محصول شرکت آمریکایی _Perkin elmer می باشد و هم چنین روش آنالیز اشعه ایکس XRD (مدل PW۳۸۳۰ فیلیپس ساخت کشور هلند مورد بررسی قرار گرفت (جدول ۱).
دو بدنه جدید تهیه شده که به صورت صد در صد از مواد ضایعاتی تشکیل شده بود، فرموله شد به صورتی که در آن از ۴۰ درصد ترکیب کاشی ضایعاتی و ۶۰ درصد شیشه ضایعاتی استفاده شده بود. همچنین در نمونه دیگری نیز یک درصد آهک ضایعاتی به ترکیب اضافه شد.
این ترکیبات در سیستم های سایشی آزمایشگاهی به مدت ۳۰ دقیقه مورد سایش قرار گرفت و با استفاده از ۳۳ درصد وزنی آب و ۶/۰ درصد وزنی مواد دی فلوکولانت بدنه مورد نظر حاصل گشت.
رفتار رئولوژیکی سوسپانسیون حاصله در این ترکیب با استفاده از رئومتر مدل Haake RS۵۰ مورد بررسی قرار گرفت و متغیرهای ویسکوزیته ترکیب و شرایط تغییرات ویسکوزیته ترکیب مورد نظر در سرعتهای برشی مختلف مورد سنجش قرار گرفت.
برای تهیه بدنه مورد نظر با استفاده از پودر، ترکیب دوغاب حاصله در دمای ۱۱۰ درجه سانتی گراد در داخل خشک کن آزمایشگاهی خشک شد و با استفاده از الک مش ۱۲۵ میکرون غربال شد.
نمونه های آزمایشی به صورت دیسکی و نواری تهیه شد و بدنه با اضافه کردن ۶ درصد وزنی آب به پودر خشک، با استفاده از پرس محوری ۵۲ Mpa تهیه شد.
زینترینگ محصول در کوره های آزمایشگاهی الکتریکی در شش دمای نهایی پخت در محدوده های ۹۴۰ تا ۱۰۴۰ درجه سانتی گراد انجام پذیرفت و نرخ افزایش درجه حرارت حدود ۵ درجه سانتی گراد بر دقیقه برای نمونه ها در نظر گرفته شد.
سرمایش نمونه ها نیز به همین صورت تا رسیدن به دمای اتاق به صورت سرد کردن طبیعی دنبال شد. رفتار زینترینگ نمونه های پخته شده براساس انقباض خطی و میزان جذب آب نمونه ها مطابق استاندارد ایزو ۳-۱۰۵۴۵ انجام گشت.
ترکیبات مینرالوژیکی نمونه های پخته شده در دمای نهایی آن با استفاده از سیستم تفرق اشعه ایکس (XRD) با استفاده از دستگاه فیلیپس مدل PW۳۸۳۰ ساخت کشور هلند انجام شد.
برای صحت عملکرد تست و جلوگیری از جهت گیری ترجیحی در نمونه ها، ۱۰ درصد وزنی کوراندوم Nist ۶۷۶ به نمونه های پودری اضافه شد.
زاویه در نظر گرفته برای تست بین ۱۰ تا ۸۰ درجه ۲ بوده که هر مرحله ۰/۰۲ درجه تغییر مینمود و ۵ ثانیه برای هر مرحله درنظر گرفته شد و سیستم پالایش دادهها با استفاده از نرم افزار GSAS-Expgui انجام شد.
ریزساختار نمونه های پخته شده توسط میکروسکوپ الکترونی (SEM) مدل ۴۰D Zeiss Evo مورد بررسی قرار گرفت که به سیستم پراکنده سازی انرژی اشعه X مجهز گشته بود (EDS مدل Inca از تجهیزات Oxford انگلستان) و نمونه های پولیش شده با سطح آینه ای برای آزمایش تهیه شد.
استحکام خمشی نمونه های پخته شده به شکل میله ای در ابعاد ۷۰ در ۱۰ در ۶ میلی متر با استفاده از ماشین ۱۰/M MTS با استفاده از تست سه نقطه ای اندازه گیری شد. مدول الاستیسیته نیز با استفاده از اکستنسومتر قرار داده شده در وسط سطح نمونه ها با استفاده از نیروی کششی مورد سنجش قرار گرفت.
میانگین استحکام خمشی (۰) با استفاده از ۲۰ نتیجه از نمونه ها انتخاب شد و مدول ویبول (m) با استفاده از آنالیز خطی نزولی براساس فرمول مورد سنجش قرار گرفت.
بحث و نتیجه گیری:
در جدول ۱، ترکیبات شیمیایی و مینرالوژیکی نمونه های انتخاب شده از مواد ضایعاتی آورده شده است. شیشه های ضایعاتی انتخاب شده از نوع شیشه های آمورف سودالایم بوده و آهک ضایعاتی کوره نیز بر پایه کلسیم می باشد. کاشی های ضایعاتی خام مورد استفاده نیز از نوع کاشی های سرامیکی معمولی انتخاب شدند.
شکل ۱ ـ منحنی مربوط به نمونه‌های ۱ و ۲ در مقایسه با نمونه کاشی استن ور پرسلانی استاندارد
این سوسپانسیون حاصله از صد در صد مواد ضایعاتی از نظر خواص رئولوژیکی، خواصی کاملا متفاوت را نشان می دادند که در شکل ۱ آورده شده است.
براساس مطالعات قبلی انجام شده بر روی کاشیهای استنور پرسلانی، ترکیب ۱ نشان دهنده میزان بالای ویسکوزیته و ترکیب ۲ خاصیت تیکسوتروپی بالایی را نشان می دهد که برای ادامه عملیات تولید صنعتی مشکل ساز می باشد (عملیات سایش و تخلیه آن بعد از سایش).
بنابراین ترکیب ۲ نمی تواند به عنوان فرمول برای تولید صنعتی بکار برده شود و باید خصوصیات رئولوژیکی آن مورد اصلاح و بازبینی قرار گیرد.
جدول ۱ ـ ترکیبات شیمیایی و مینرالوژیکی مواد ضایعاتی
رفتار حرارتی ترکیب ۱ و ۲ نیز در شکل ۲ نشان داده شده است و با نمونه استاندارد کاشی های استنور پرسلانی مورد مقایسه قرار گرفته است.
در هر دو نمونه شاهد هستیم که شرایط و دمای پخت نهایی، در صورتی که از شرایط پخت یکسان بهره گرفته شود، نسبت به نمونه های کاشی استنور پرسلانی پایین تری دارند (۹۶۰ درجه سانتی گراد در حالی که در نمونه استاندارد دمای پخت حدود ۱۱۶۰ درجه سانتی گراد می باشد.
همان طور که به صورت نقاط در شکل ۲ نشان داده شده است، پایداری نمونه ها در حین پخت و فرایند زینترینگ در تمامی نمونه های ترکیبات ۱ و ۲ مشابه می باشد.
این موضوع به دلیل فرایند کریستالیزاسیون ترکیبات در حین فرایند زینترینگ و تشکیل فازهای ولاستونیت و پلاژیوکلاس در نمونه ها می باشد که این موضوع در جدول ۲ نشان داده شده است.
جدول ۲ ـ میزان جذب آب و انقباض خطی در نمونه‌های ۱ و ۲ در مقایسه با نمونه کاشی استنور پرسلانی استاندارد
جدول ۳ ـ خواص مکانیکی نمونه‌های پخته شده
شکل ۳ ـ تصویر میکروسکوپ الکترونی SEM از نمونه ۱ (a) و نمونه ۲ (b) که هر دو در دمای ۹۶۰ درجه سانتی‌گراد پخت شده و مقایسه آن با نمونه استاندارد کاشی استنور پرسلانی (C) پخت شده در دمای ۱۱۶۰ درجه سانتی‌گراد
خواص مکانیکی نمونه ها در جدول ۳ نشان داده شده است و با نمونه استاندارد کاشیهای استنور پرسلانی مقایسه شده است. استحکام خمشی نمونه های تهیه شده او ۲ مشابه نمونه های کاشی استنور پرسلانی نرمال است که در دمای بالاتری پخت شده است.
مدول یانگ (E) در نمونه های ۱ و ۲ به میزان زیادی کمتر از نمونه های مرجع می باشد. این یک مزیت برای این نمونه ها محسوب می شود، زیرا از نظر مکانیکی استحکام بالایی دارند ولی کم تر صلب و ترد می باشند.
مدول ویبول نمونه ها نیز در تمامی نمونه ها عدد بالایی را نشان میدهد که نشان از قابلیت اطمینان نمونه ها دارد که در نمونه های کاشی های پرسلانی معمولی حتی این میزان می تواند کمتر از ۵ نیز باشد.
ریزساختار نمونه هایی که از مقطع پولیش زده شده بودند نیز از نظر میزان تخلخل و اندازه سایز تخلخل‌ها نیز تفاوت هایی را نشان می دهد که در شکل ۳ نشان داده شده است.
نتایج استفاده از رسوبات آهکی:
نتایج نشان می دهد که استفاده از رسوبات آهکی ضایعاتی می تواند منجر به ایجاد خواص رئولوژیک نامناسب در دوغاب به هنگام عملیات سایش و تخلیه در بال میل گردد و برای ایجاد خواص مناسب نیاز به استفاده از مواد اضافه شونده زیادی است که از نظر هزینه مقرون به صرفه نمی باشد و توجیه اقتصادی ندارد.
ترکیبات بدنه های تهیه شده از مواد ضایعاتی می تواند برای تولید کاشی های پرسلانی مورد استفاده قرار گیرد و هم چنین موجب می شود که دمای پخت کاشی ۲۰۰ درجه سانتی گراد کاهش یابد.
در صورتی که این مطلب برای شما مفید بود برای دوستان خود نیز به اشتراک بگذارید
نظرات ۰