Ανάκτηση PVC από χρησιμοποιημένα δάπεδα με Επιλεκτική Διάλυση/Ανακαταβύθιση και χρήση συστημάτων μερικώς αναμίξιμων διαλυτών/ αντιδιαλυτών - Παρασκευά, Ανδρέας (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς, 2016)
Η βιομηχανία των πλαστικών έχει αναπτυχθεί σημαντικά μετά από την εύρεση των διαφόρων οδών παραγωγής πολυμερών από πετροχημικές ύλες. Τα πλαστικά, παρουσιάζουν σημαντικά οφέλη σε σχέση με άλλους τύπους υλικών όπως καλή μηχανική αντοχή, χαμηλό κόστος, χαμηλό βάρος, αντοχή, δεν διαβρώνονται κ.α. συνεπάγοντας έτσι στην αύξηση της ζήτησης τους. Οι περισσότεροι τύποι πλαστικών δεν είναι βιοαποικοδομήσιμοι κάτι το οποίο προκαλεί ανησυχίες σήμερα και οδηγεί στην ανάγκη ανακύκλωσης τους. Το PVC είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές με ευρεία γκάμα εφαρμογών και μηχανικών ιδιοτήτων ανάλογα με τη χρήση του, το οποίο διαφοροποιείται από τα υπόλοιπα πολυμερή στην ικανότητα του να είναι είτε εύκαμπτο ή άκαμπτο PVC. Η ευκαμψία η οποία συνεπάγεται την εύκολη διαμόρφωση και την μαλακότητα του υλικού, προσδίδεται στο PVC με την προσθήκη χημικών ουσιών και συγκεκριμένα πλαστικοποιητών όπως οι φθαλικοί εστέρες. Ορισμένοι από τους πλαστικοποιητές που χρησιμοποιούνται είναι τοξικοί και καρκινογόνοι για τον ανθρώπινο οργανισμό. Η επικινδυνότητα των πλαστικοποιητών αυτών για την ανθρώπινη υγεία οδήγησε στη κατάργηση τους σύμφωνα με το κανονισμό REACH. Για την απομάκρυνσή τους από ήδη υπάρχοντα προϊόντα PVC, η μέθοδος της Επιλεκτικής Διάλυσης/Ανακαταβύθισης (ΕΔΑ) αποτελεί μια επιτυχημένη τεχνολογία ανάκτησης του πολυμερούς χωρίς πλαστικοποιητές. Η μέθοδος της ΕΔΑ ανήκει στη δευτερογενή κατηγορία ανακύκλωσης και πλεονεκτεί έναντι άλλων μεθόδων ανακύκλωσης πολυμερών καθώς διατηρεί την προστιθέμενη κατά τον πολυμερισμό αξία. Ωστόσο, η μέθοδος της ΕΔΑ χρησιμοποιεί διαλύτες και αντιδιαλύτες τοξικούς, πτητικούς και εύφλεκτους επιβάλλοντας τη λήψη επιπρόσθετων μέτρων ασφαλείας. Κατά την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της ΕΔΑ ελαφρώς τροποποιημένη από τη πρότυπη στις επιμέρους διεργασίες για την ανάκτηση PVC από χρησιμοποιημένα δάπεδα διαχωρίζοντας ταυτόχρονα τις φθαλικές ενώσεις από το προϊόν. Για την ανακύκλωση των πλακιδίων με τη τεχνική της ΕΔΑ, χρησιμοποιήθηκε ένα μερικώς αναμίξιμο σύστημα διάλυσης/καταβύθισης αποτελούμενο από έναν οργανικό διαλύτη και έναν ανόργανο αντιδιαλύτη (ΜΕΚ/Νερό). Κύριος στόχος της εργασίας ήταν η εξέταση της εφικτότητας της διεργασίας ως προς την ανάκτηση και τη ποιότητα του προϊόντος αλλά και την ενεργειακή κατανάλωση και οικονομικότητα της διεργασίας με τη χρήση μερικώς αναμίξιμων συστημάτων διάλυσης/αντιδιάλυσης. Για την επίτευξη των στόχων της εργασίας, πραγματοποιήθηκε μια σειρά προκαταρκτικών πειραμάτων για τη διερεύνηση και τον προσδιορισμό βασικών παραμέτρων της διεργασίας που επιδρούν στην εφικτότητα της αλλά και στην ανάκτηση τελικού προϊόντος. Έπειτα, πραγματοποιήθηκαν δύο ενιαία πειράματα βάσει των αποτελεσμάτων των προκαταρκτικών πειραμάτων για τον προσδιορισμό της απόδοσης της διεργασίας με μερικώς αναμίξιμα συστήματα διάλυσης/αντιδιάλυσης αλλά και για τον έλεγχο τυχόν προβλημάτων που ίσως παρουσιαστούν κατά τη διεργασία αποκλίνοντας από τα αποτελέσματα των προκαταρκτικών πειραμάτων. Στο 1ο πείραμα, το οποίο ήταν περισσότερο ενδεικτικό για την εφαρμογή της όλης διεργασίας και τον προσδιορισμό της απόδοσης της διεργασίας δεν πραγματοποιείται καμία τροποποίηση από τη πρότυπη. Το 2ο πείραμα που ήταν και το πείραμα αναφοράς, πραγματοποιείται τροποποίηση στις επιμέρους διεργασίες με στόχο την μέγιστη ανάκτηση τελικού προϊόντος και την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης της διεργασίας. Για την διερεύνηση της βιωσιμότητας της τεχνολογίας, υλοποιήθηκε οικονομική αξιολόγηση της διεργασίας, με στόχο τον υπολογισμό του κόστους που θα προκύψει σε βιομηχανικής κλίμακας μονάδες. Η αξιολόγηση είναι παραμετροποιημένη από κρίσιμες για την εφικτότητα και την οικονομική βιωσιμότητα παραμέτρους που προέκυψαν από τα πειραματικά αποτελέσματα. Από την πειραματική διαδικασίας προέκυψε ότι η τροποποιημένη μέθοδος της ΕΔΑ οδηγεί σε μεγαλύτερη ανάκτηση τελικού προϊόντος. Επίσης, η κύρια παράμετρος που επιδρά στην ανάκτηση του τελικού προϊόντος είναι η έκπλυση των αδιάλυτων στερεών ενώ η ποιότητα του τελικού προϊόντος επηρεάζεται κυρίως από την επανάληψη της Διάλυσης/ανακαταβύθισης του προϊόντος και από την αποτελεσματικότητα της διήθησης του ανακτημένου πολυμερούς. Σύμφωνα με την τρέχουσα τιμή της αγοράς του καθαρού PVC η διεργασία της ΕΔΑ είναι βιώσιμη για μονάδες με δυναμικότητα μεγαλύτερη των 50.000 tn/yr. Για την αύξηση της απόδοσης της διεργασίας και την περαιτέρω μείωση του κόστους του προϊόντος θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν ορισμένες ενέργειες: • Να διερευνηθεί εις βάθος η όλη διεργασία και οι παράμετροι που την επηρεάζουν με στόχο την αριστοποίηση της διεργασίας • Να γίνει αριστοποίηση του σχεδιασμού της μονάδας και καλύτερη εκτίμηση των οικονομικών δεδομένων αξιοποιώντας παράλληλα το ρεύμα των πλαστικοποιητών που δημιουργούνται.