Краткият отговор и на двата въпроса е да-, но по-дългият отговор изисква разопаковане на това какво означава „многократна употреба“ на практика и какво означава „рециклируема“ в контекста на системите за битови отпадъци, които не са предназначени за нетъкани полипропиленови тъкани.
През последните две десетилетия нетъканият полипропилен се превърна в доминиращ материал за рекламни чанти и чанти за продажба на дребно. Материалът е лек, здрав за теглото си, евтин за производство и лесно приема отпечатани графики. Но същите тези свойства създават усложнения, когато чантата достигне края на полезния си живот.
Тази статия разглежда науката за материалите, доказателствата за жизнения цикъл и практическите реалности на повторната употреба и рециклирането заНетъкана чанта за хранителни стокиs.
Какво всъщност означава „не{0}}тъкан“.
Терминът „не{0}}тъкан“ описва метод за производство на плат, а не конкретен химичен състав. В контекста на торбичките за хранителни стоки материалът почти винаги е спанбонд полипропилен (PP) -термопластичен полимер, получен от пропиленов газ, който сам по себе си се произвежда от пропан или нафта при рафиниране на петрол или преработка на природен газ.
Производството Spunbond работи по следния начин: полипропиленовите пелети се разтопяват, екструдират се през стотици малки дюзи, за да образуват непрекъснати нишки, и след това се полагат върху движеща се лента в произволна мрежа. След това платното се залепва-обикновено чрез топлина и натиск чрез каландриращи ролки или понякога чрез-набиване с игла или химическо свързване-за създаване на кохерентен лист. Резултатът изглежда и се усеща като плат, но не е изтъкан. Няма основа и вътък, преплетени под прав ъгъл. Структурната цялост идва изцяло от мрежата от свързани нишки.
Изследване на механичните свойства на спанбонд нетъкан текстил, публикувано вВестник за инженерни влакна и тъкании свързаните списания за полимерно инженерство, показва, че якостта на опън в машинната посока (посоката, в която са положени нишките) обикновено е с 30–60% по-висока, отколкото в напречната-машинна посока. Тази анизотропия има значение за издръжливостта на чантата: чанта за хранителни стоки, която се поврежда в точката на закрепване на дръжката, обикновено се поврежда, защото натоварването се прилага през слабата ос на нетъкания лист.
Повторна употреба: Колко пътувания?
Твърдението за многократна употреба на полипропиленовите не{0}}тъкани торби се основава на две свойства: материалът не се разкъсва лесно при нормално натоварване и дръжките,-ако са правилно подсилени-издържат на повтарящи се цикли на повдигане.
Проучвания, които се опитват да определят количествено циклите на повторна употреба, обикновено определят "края на живота" като точката, в която чантата или образува дупка, по-голяма от определения размер, губи дръжката си или претърпява толкова сериозно разграждане на повърхността, че потребителят я изхвърля. Проучване за оценка на жизнения цикъл (LCA), сравняващо еднократни-найлонови чанти за носене, хартиени торби, памучни чанти и полипропиленови не-тъкани чанти-публикувано вЕкологични науки и технологиии подобни списания-откриха, че полипропиленова не-тъкана торба трябва да се използва повторно приблизително 11–26 пъти, за да излезе на печалба с еднократна-употреба-полиетиленова (LDPE) торба за-употреба, в зависимост от категорията на въздействие, която се измерва (промяна на климата, еутрофикация, потребление на вода и т.н.).
Широкият диапазон в тази оценка отразява методологичните различия в моделирането на LCA. Проучвания, които предполагат, че нетъканата торба се използва повторно 50 или 100 пъти, дават много благоприятни екологични профили. Проучванията, които предполагат, че се използва повторно само 5-10 пъти, дават по-неблагоприятни резултати.
Практическата степен на повторно използване е променливата, която определя действителния екологичен резултат. Проучвания на поведението на потребителите, събрани от агенции като Агенцията по околна среда на Обединеното кралство и подобни органи в други юрисдикции, показват, че много потребители третират не-тъканите рекламни чанти като артикули за еднократна-употреба, въпреки техническата им повторна употреба. Чантата се придобива безплатно на търговско изложение или с покупка, използва се веднъж или два пъти и след това се съхранява в чекмедже или се изхвърля. В тези случаи отчитането на околната среда се променя драстично: технически торба за многократна употреба, която не се използва повторно, не дава предимство пред алтернативата за еднократна-употреба.
A Нетъкани чанти за хранителни стокипрограма, която включва поведенчески подтик-като показвано съобщение на мястото на продажба или малка отстъпка за всяка повторна употреба-постоянно води до по-висок среден брой повторна употреба при полеви изпитания. Техническият капацитет на материала не е ограничаващ фактор; Формирането на потребителски навик е.
Деградация и експлоатационен живот
Полипропиленът се разгражда при излагане на ултравиолетово (UV) лъчение, повишена температура и механична абразия. Тестовете за експозиция на открито, проведени съгласно ASTM D1435 (практика за излагане на пластмаси на открито на атмосферни влияния), показват видимо образуване на креда на повърхността и загуба на якост на опън в спанбонд полипропиленови тъкани в рамките на 3–6 месеца непрекъснато излагане на открито, в зависимост от географската ширина и сезонния UV интензитет.
За чанта за хранителни стоки, съхранявана на закрито и използвана периодично, експлоатационният живот е много по-дълъг-обикновено 1–3 години при редовна употреба, преди прикрепването на дръжката да се повреди или тъканта да се скъса непоправимо. Ограничаващият фактор обикновено не е разграждането на полимера, а механичната умора в точките на концентрация на напрежението: шевове за закрепване на дръжките, прегънати ъгли и области, където отпечатаното мастило е втвърдило тъканта и е създало място за-иницииране на пукнатини.
Добавянето на UV стабилизатори и антиоксидантни пакети по време на производството на полипропиленови пелети значително удължава експлоатационния живот на открито. Повечето търговски не{1}}тъкани чанти, предназначени за пазари на открито (чанти за плаж, чанти за фермерски пазар), включват тези добавки. Компромисът-е, че стабилизираният полипропилен е по-устойчив на влошаване на околната среда дори в среда за депониране или компостиране, което усложнява управлението-на-живота.
Рециклируемост: техническият отговор срещу практическия отговор
Технически, полипропиленът може да се рециклира. Той е категоризиран като код за идентификация на смола #5 в стандарта ASTM D7611 / ASTM D7611M за кодове за идентификация на смола. Чистите полипропиленови люспи могат да бъдат разтопени-преработени в рециклирани пелети и след това в нови продукти-обикновено не-храни-артикули, като компоненти за автомобилен интериор, кутии за батерии или паркови пейки.
на практика,Нетъкани чанти за хранителни стокирядко се рециклират чрез бордюрни системи. Причините са както технически, така и икономически:
Замърсяване.Торбичките за хранителни стоки натрупват остатъци от храна, мазнини, мръсотия и мастило. Инсталациите за рециклиране сортират смесените пластмаси по тип смола, използвайки близка инфрачервена (NIR) спектроскопия или флотация на плътност. Замърсеният не-тъкан текстил може да бъде не-сортиран или може да замърси партида чисти люспи, намалявайки качеството на рециклираната продукция.
Заплитане на влакна в оборудване за сортиране.Не{0}}тъканите тъкани могат да се закачат за сортиращи сита и конвейери по-лесно от твърдите пластмасови контейнери. Съоръженията за възстановяване на материали (MRF) са оптимизирани за бутилки, контейнери и твърди опаковки-не за гъвкави тъкани. Заплитането причинява прекъсване и увеличава разходите за поддръжка.
Ниска материална стойност.Полипропиленът има по-ниска пазарна цена от PET (#1) или HDPE (#2). Тънкият форм-фактор с ниска -плътност на не-тъканата торба дава много малко възстановима полимерна маса на артикул. Икономиката на събирането, сортирането, почистването и преработката на нетъкани торби рядко се определя от общинските програми за рециклиране.
Някои търговци на дребно и дистрибутори на промоционални продукти са създали програми за-връщане, които насочват използваните торбички от нетъкан-тъкан текстил към специализирани рециклиращи предприятия. Тези програми работят чрез агрегиране на обем и предварително-сортиране на материала, преди да достигне до рециклатора, което подобрява икономиката. Но тези програми покриват малка част от общия обем торби в обращение.
Термично рециклиране и оползотворяване на енергия
Когато не е налично механично рециклиране, полипропиленът може да бъде изгорен за възстановяване на енергията. Калоричността на полипропилена е приблизително 46 MJ/kg-по-висока от въглищата и сравнима с дизеловото гориво. Съвременните съоръжения за-за-енергия от отпадъци, оборудвани със селективна каталитична редукция за контрол на NOx и тъкани филтри за отстраняване на частици, могат да възстановят 20–25% от вложената енергия като електричество, като останалата част се отхвърля като ниско{8}}качествена топлина.
Рамковата директива за отпадъците на Европейския съюз (2008/98/EC, изменена) класифицира енергийното оползотворяване като предпочитано пред депонирането, но подчинено на рециклирането в йерархията на отпадъците. За не-тъкани торбички, които не могат да бъдат механично рециклирани поради замърсяване или липса на местна инфраструктура, отпадъците-в-енергия представляват социално предпочитан начин за изхвърляне в сравнение с депонирането, където материалът се запазва по същество за неопределено време в анаеробни условия.
Отпадане на микропластмаса
По-нов проблем в изследователската литература е дали нетъканите полипропиленови тъкани отделят микропластмасови частици по време на употреба и пране. Проучвания, изследващи отделянето на микрофибър от синтетичен текстил, включително не-тъкани тъкани, са открили освобождаване на частици по време на механично разбъркване (като например в барабан на пералня). Големината на освобождаване от не-тъкани торби за хранителни стоки специално не е изследвана толкова широко, колкото тази от тъкани или плетени полиестерни текстилни изделия, но механизмът е подобен: абразивният контакт разкъсва нишките в техните точки на свързване и освободените фрагменти навлизат в потока от отпадни води.
Изследване, публикувано вНаука за цялостната средаиБюлетин за замърсяването на моретоотносно отделянето на микропластмаса от материали на основата на PP-подсказва, че отделените частици обикновено са в диапазона 50–500 микрометра-достатъчно малки, за да преминат през много системи за филтриране на пречиствателни съоръжения за отпадъчни води и да навлязат в повърхностните води. Екологичната съдба на полипропиленовите микропластмаси е активно изследователско поле; настоящите доказателства сочат, че PP микропластмасите плуват в сладка и морска вода (тъй като плътността на PP е по-малка от водата) и постепенно се фоторазграждат при излагане на UV лъчи, но времевата скала за пълна минерализация се измерва в десетилетия, а не в години.
Потребителите, които перат полипропиленови не{0}}тъкани торби за хранителни стоки, за да премахнат петна от храна или миризми, трябва да знаят, че прането ускорява отделянето на микрофибъра. Измиването-на ръцете в студена вода с минимално разбъркване намалява, но не премахва ефекта. Сушенето-на линия вместо машинното-сушене също намалява механичната абразия.
Сравняване на край{0}}на-пътищата на живота
Рамката за оценка на жизнения цикъл, дефинирана в ISO 14040 и ISO 14044, предоставя структуриран начин за сравняване на сценарии за край-на-жизнен цикъл. Съответните пътища за полипропиленова не-тъкана торба са:
Повторна употреба (удължен експлоатационен живот):Отлага края-на-живота и амортизира първоначалното производствено въздействие при повече цикли на употреба. Това почти винаги е употребата на чантата с най-висока{3}}стойност.
Механично рециклиране:Преобразува материала в различен полипропиленов продукт. Получава нов полимер, но с намалени механични свойства в сравнение с новия материал (разкъсване на полимерната верига по време на повторна обработка).
Възстановяване на енергия:Възстановява калоричното съдържание като топлина и електричество. Не възстановява полимера, но измества потреблението на изкопаеми горива в електроцентралата.
Депо за отпадъци:Без възстановяване на материал или енергия (в повечето юрисдикции; някои депа за отпадъци улавят метан от съвместно изхвърлени органични отпадъци, но полипропиленът не произвежда значителен метан, тъй като му липсват хидролизируеми връзки). Материалът се запазва от десетилетия до векове.
Отпадък/изпускане в околната среда:Чантата навлиза в естествената среда. Фоторазграждането в крайна сметка разгражда полимера на по-малки фрагменти, но пълната минерализация до CO2 и вода при условията на околната среда е изключително бавна.
Проучванията на LCA последователно класират тези пътища в реда, посочен по-горе: първо повторно използване, след това механично рециклиране, след това оползотворяване на енергия, след това депониране, след това отпадъци. Класацията е стабилна в множество категории на въздействие, въпреки че големината на разликата между рециклирането и оползотворяването на енергия варира в зависимост от ефективността на местното съоръжение за-отпадъци в-енергия.
Практически препоръки
За уточняване на потребителите и служителите по обществени поръчкиНетъкани чанти за хранителни стокиза употреба на дребно или промоционална употреба се прилагат няколко{0}}основани на доказателства съображения:
Посочете по-тежко основно тегло.Тъканите в диапазона 80–120 g/m² издържат на повече цикли на повторна употреба от тъканите от 60 g/m², преди да развият дефекти на дръжките-на шева. Допълнителната полимерна маса се компенсира от удължен експлоатационен живот, ако нивата на повторна употреба са сравними.
Укрепете точките за закрепване на дръжката.Термичното залепване или зашиването на -закрепващи шевове в съединителните-шевове на дръжките намалява най-често срещания начин на повреда.
Включете повторно използване на съобщения.Чанти, които носят отпечатано съобщение за цели за повторна употреба (напр. „Тази чанта е заменила X еднократни-чанти за употреба“), корелират с по-висока наблюдавана честота на повторна употреба в поведенчески проучвания.
Установете-канал за-връщане на-живота.Дори един обикновен кош за събиране на мястото на разпространение подобрява вероятността торбите да достигнат до механичен рециклатор, а не до депото.
Избягвайте да предполагате възможност за компостиране.Полипропиленът не подлежи на компостиране съгласно който и да е общоприет стандарт (EN 13432, ASTM D6400). Торбичките с етикет "биоразградим РР" обикновено съдържат добавка, която насърчава окислителното разграждане, но крайният продукт все още е микропластмасови фрагменти, а не биологична асимилация. Директива 2019/904 на Европейската комисия относно пластмасите-за еднократна употреба изрично разглежда опасенията относно оксо-разградимите пластмаси, като отбелязва, че те не водят до пълно биоразграждане в рамките на разумен период от време.
Референции
- ASTM International.ASTM D1435: Стандартна практика за външни атмосферни влияния на пластмаси. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM International.ASTM D7611 / D7611M: Стандартна практика за кодиране на артикули, произведени от пластмаса, за идентификация на смола. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM International.ASTM D6954: Стандартно ръководство за излагане и тестване на пластмаси, които се разграждат в околната среда чрез комбинация от окисление и биоразграждане. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM International.ASTM D6400: Стандартна спецификация за етикетиране на пластмаси, предназначени за аеробно компостиране в общински или промишлени съоръжения. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Международна организация по стандартизация.ISO 14040: Управление на околната среда - Оценка на жизнения цикъл - Принципи и рамка. ISO, Женева, 2006 г.
- Международна организация по стандартизация.ISO 14044: Управление на околната среда - Оценка на жизнения цикъл - Изисквания и насоки. ISO, Женева, 2006 г.
- Европейски парламент и Съвет.Директива 2008/98/ЕО относно отпадъците (Рамкова директива за отпадъците). Официален вестник на Европейския съюз, 2008 г.
- Европейска комисия.Директива (ЕС) 2019/904 относно намаляването на въздействието на някои пластмасови продукти върху околната среда. Официален вестник на Европейския съюз, 2019 г.
- Rochman, CM, et al. „Класифицирайте пластмасовите отпадъци като опасни.“Природата, том. 494, брой 7436, 2013 г., стр. 169–171.
- De Frond, H., et al. „Микропластични влакна в околната среда: Нужди от изследвания, възникващи от работната група за отделяне на влакна.“Екологични науки и технологии, том. 55, брой 4, 2021 г., стр. 2134–2147.
- Shen, M., et al. „Микропластмаси в околната среда: Преглед на техниките за идентифициране и количествено определяне.“Наука за цялостната среда, том. 756, 2021 г., 143977.
- Университет на Западна Англия, Бристол.Оценка на жизнения цикъл на чантите за супермаркети. Окончателен доклад до Агенцията по околна среда на Обединеното кралство, 2011 г.
- Zhu, J. и CQ Yang. „Механични свойства и анализ на отказите на спанбонд нетъкани тъкани.“Вестник за инженерни влакна и тъкани, том . 14, брой 3, 2019 г.