Υπάρχουν χημικά όρια στην ανακύκλωση των πάντων;

Τα χημικά όρια στην ανακύκλωση αποτελούν ένα πολύ δύσκολο ζήτημα. Το χαρτί και το πλαστικό μπορούν να ανακυκλωθούν περιορισμένες φορές, ενώ τα μέταλλα και το γυαλί μπορούν να ανακυκλωθούν επ' αόριστον.

Κοιτάξτε ψηλά από την οθόνη σας και ρίξτε μια ματιά τριγύρω. Τι βλέπεις? Καταγράψτε 5 πράγματα που δεν αποτελούνται από κανένα από αυτά τα πράγματα—μέταλλο, πλαστικό, χαρτί ή γυαλί. Δύσκολο, σωστά;

Αυτά τα τέσσερα υλικά έχουν ενσωματωθεί στην καθημερινότητά μας τόσο βαθιά που δεν τους κάνουμε δεύτερη σκέψη. Τι γίνεται όμως όταν τα πετάμε στα σκουπίδια; Για εμάς, ο κύκλος ζωής τελειώνει τυπικά στον κάδο των σκουπιδιών μας, και στις περισσότερες περιπτώσεις, στη χωματερή της πόλης όπου ζούμε. Ευτυχώς, μερικά από αυτά τα υλικά βρίσκουν το δρόμο τους μέσα από ένα διαφορετικό κανάλι και καταλήγουν να ανακυκλώνονται.

Το μάντρα «Μείωση επαναχρησιμοποίησης ανακύκλωσης» υπάρχει εδώ και δεκαετίες, αλλά γιατί χρειάζεται να το μειώσουμε και να το χρησιμοποιήσουμε ξανά; Γιατί να μην ανακυκλώνετε τα πάντα;

Με απλά λόγια… γιατί δεν μπορούμε να ανακυκλώσουμε τα πάντα!

Υπάρχουν πολλά όρια στην ανακύκλωση. Ορισμένες διαδικασίες ανακύκλωσης είναι πιο ενεργοβόρες από τις διαδικασίες παραγωγής. Η ανακύκλωση υλικών που περιλαμβάνουν βαρέα μέταλλα μπορεί να είναι επικίνδυνη. Άλλοι περιορισμοί περιλαμβάνουν κόστος και πρακτικές από κυβερνητικούς φορείς. Ωστόσο, μπορούμε να ξεπεράσουμε όλα αυτά τα όρια μέσω προηγμένων τεχνολογιών, καλύτερου σχεδιασμού πολιτικής ή κάποιου συνδυασμού και των δύο. Δυστυχώς, τα χημικά όρια η ανακύκλωση αποτελεί πραγματικό πρόβλημα.

Τι είναι τα χημικά όρια;

Τα πάντα στον κόσμο μας, ανθρωπογενή ή φυσικά, αποτελούνται από διαφορετικές ουσίες. Όλες αυτές οι ουσίες έχουν διαφορετικές μοριακές ιδιότητες. Όταν αναλύονται στα συστατικά τους, απλούστερα στοιχεία, ενδέχεται να μην διατηρούν τις αρχικές τους ιδιότητες και όταν η ποιότητα υποβαθμίζεται, το υλικό υποβαθμίζεται.

Τεχνικά, down-cycling είναι η ανακύκλωση ενός υλικού σε προϊόν χαμηλότερης ποιότητας και λειτουργικότητας από το αρχικό υλικό. Για παράδειγμα, πλαστικά μπουκάλια χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πάγκων πάρκων. Αν και το down-cycling μπορεί να φαίνεται λιγότερο ευνοϊκή επιλογή, βοηθά στη διατήρηση των υλικών σε χρήση περισσότερο.

Επιπλέον, μειώνει την κατανάλωση πρώτων υλών και μειώνει τη συνολική ενέργεια που χρησιμοποιείται, τα εκπεμπόμενα αέρια του θερμοκηπίου και το νερό και τον αέρα που μολύνονται κατά την πρωτογενή παραγωγή. Ορισμένα υλικά, όπως το πλαστικό και το χαρτί, μπορούν να ανακυκλωθούν περιορισμένες φορές, ενώ άλλα όπως το μέταλλο και το γυαλί μπορούν να ανακυκλωθούν επ' αόριστον!

Αυτό που καθορίζει εάν κάτι μπορεί να ανακυκλωθεί πολλές φορές είναι η μοριακή δομή αυτής της ουσίας. Το χαρτί και το πλαστικό έχουν επαναλαμβανόμενες μονάδες μιας μόνο ουσίας και ονομάζονται πολυμερή. Το μέταλλο, από την άλλη πλευρά, αποτελείται από άτομα ή μόρια διατεταγμένα σε ένα συγκεκριμένο σχήμα που ονομάζονται κρύσταλλοι.

Γιατί είναι τόσο χαμηλή η ανακυκλωσιμότητα του χαρτιού;

Το χαρτί είναι κατασκευασμένο από κυτταρίνη, η οποία έχει επαναλαμβανόμενες μονάδες της απλής σακχάρου γλυκόζης. Όταν το χαρτί ανακυκλώνεται, υφίσταται μια σειρά από φυσικές και χημικές διεργασίες. Αρχικά κόβεται σε μικρότερα κομμάτια και στη συνέχεια γίνεται πολτός. Η πολτοποίηση περιλαμβάνει θέρμανση για τη διάσπαση του χαρτιού σε ίνες χαρτιού. Μόλις αφαιρεθούν άλλοι ρύποι όπως η κόλλα και οι συνδετήρες, ο πολτός υφίσταται απομελάνωση.

Τα μεγαλύτερα σωματίδια μελάνης αφαιρούνται με επίπλευση και τα μικρότερα εξαλείφονται με την προσθήκη χημικών ουσιών. Μόλις απομελανωθεί το χαρτί, ο πολτός χτυπιέται για να αφρατέψουν οι ίνες του. Αυτό το χνούδι διαχωρίζει τις ίνες και διευκολύνει την παραγωγή νέου χαρτιού. Στη συνέχεια, το χαρτί λευκαίνεται χρησιμοποιώντας οξυγόνο, διοξείδιο χλωρίου ή υπεροξείδιο του υδρογόνου.

Μόριο γλυκόζης και πολυμερές κυτταρίνης. (Φωτογραφία:Bacsica/Shutterstock)

Εάν κοιτάξετε νέο χαρτί κάτω από ένα μικροσκόπιο, θα δείτε ολόκληρο το σύνολο ως διασταυρωμένες ίνες κυτταρίνης. Ωστόσο, όταν ένα σχισμένο κομμάτι χαρτιού φαίνεται κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μπορείτε να εντοπίσετε τις ξεφτισμένες ίνες. Με κάθε διεργασία που υφίσταται το χαρτί, η ίνα κυτταρίνης σχίζεται περαιτέρω και αναδιατάσσεται. Εάν αυτή η ίνα υποβληθεί σε επεξεργασία πολλές φορές, χάνει τη δομή της πολλές φορές. Η δράση της θερμότητας, του χτυπήματος και των χημικών ουσιών αποδυναμώνει τη δέσμευση των μορίων γλυκόζης, μειώνοντας ουσιαστικά την ίνα.

Ως εκ τούτου, μετά από κάθε διαδικασία ανακύκλωσης, το χαρτί είναι ελαφρώς λιγότερο χρήσιμο από το αρχικό κομμάτι. Συνολικά, το χαρτί μπορεί συνήθως να ανακυκλωθεί 4-6 φορές. Το ανακυκλωμένο χαρτί χρησιμοποιείται για την κατασκευή ρολών κουζίνας, χαρτιού υγείας και υλικών συσκευασίας.

Αριστερά:Διασταυρούμενες ίνες κυτταρίνης. Δεξιά:Ξεφτισμένες ίνες κυτταρίνης μετά από μηχανική καταπόνηση. (Φωτογραφία:Aleksandr Makarenko/Shutterstock)

Ποια είναι η δουλειά με τα πλαστικά;

Τα πλαστικά, όπως και το χαρτί, είναι πολυμερή. Υπάρχουν κυρίως δύο είδη πλαστικών:τα θερμοπλαστικά και τα θερμοσκληρυνόμενα. Τα θερμοπλαστικά είναι εκείνα τα πλαστικά που μπορούν να λιώσουν και να ξαναμορφοποιηθούν. Κατά τη θέρμανση, τα μόρια των θερμοπλαστικών δεν συνδέονται μόνιμα. Αντίθετα, συγκρατούνται από αδύναμες δυνάμεις που ονομάζονται δυνάμεις Van der Waal. Ως εκ τούτου, σπάνε εύκολα κατά την έκθεση στη θερμότητα, καθιστώντας τα ανακυκλώσιμα. Το PVC και το νάιλον ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία.

Όταν τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά θερμαίνονται, σχηματίζουν ισχυρούς διασυνδέσεις μεταξύ τους. Παρά την παρατεταμένη θέρμανση, οι περισσότεροι θερμοσκληρυντές είναι γνωστό ότι διατηρούν τη δομή τους, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ανακύκλωσή τους. Η ανακύκλωση πλαστικών αντιμετωπίζει επίσης προβλήματα διασταυρούμενης μόλυνσης, καθώς τα πλαστικά τείνουν να απορροφούν λίγο από οποιοδήποτε υλικό περιέχουν. Τα περισσότερα ανακυκλωμένα πλαστικά μετατρέπονται σε ίνες. Το αναμορφωμένο πλαστικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή καπακιών μπουκαλιών. Ωστόσο, αυτό το πλαστικό θα γίνει τελικά μια ίνα που αργότερα θα πεταχτεί στη χωματερή.

Διαφορά μεταξύ θερμοσκληρυνόμενων πλαστικών και θερμοπλαστικών. (Φωτογραφία:Sansanorth/Shutterstock)

Γιατί τα μέταλλα μπορούν να ανακυκλώνονται επ' αόριστον;

Τα μέταλλα αποτελούν το 24% της μάζας του πλανήτη. Έχουν μοναδικές ιδιότητες, μπορούν να χτυπηθούν σε φύλλα ή να τεντωθούν σε σύρματα. Είναι ισχυρά και μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό και θερμότητα. Οι μοναδικές τους ιδιότητες αποδίδονται στη μοριακή τους δομή.

Οι ισχυρές ουσίες απαιτούν ισχυρότερο δεσμό μεταξύ των ατόμων που δεν θα σπάσουν με την εφαρμογή εξωτερικής δύναμης. Ταυτόχρονα, τα μέταλλα συχνά χτυπιούνται ή σύρονται σε διαφορετικά σχήματα, πράγμα που σημαίνει ότι τα άτομα έχουν την ελευθερία να κινούνται εντός της δομής.

Τα μέταλλα διαθέτουν κάτι που λέγεται αποτοπικοποιημένοι δεσμοί. Τα ηλεκτρόνια σθένους κάθε ατόμου μετάλλου μοιράζονται με κάθε άλλο άτομο μετάλλου. Ουσιαστικά, υπάρχει μια θάλασσα ηλεκτρονίων που αλληλεπιδρούν με όλα τα άτομα μετάλλου με ομοιόμορφο τρόπο. Τα άτομα στο μέταλλο είναι σφιχτά συσκευασμένα μεταξύ τους με ελάχιστο χώρο μεταξύ τους. Υπάρχουν πολλές "ρυθμίσεις" συσκευασίας, μερικές από τις οποίες απεικονίζονται στην παρακάτω εικόνα.

Διάταξη των ατόμων σε έναν κρύσταλλο (Φωτογραφία:Nasky/Shutterstock)

Η μικρότερη επαναλαμβανόμενη μονάδα αυτής της διάταξης είναι ένας κρύσταλλος. Μερικές φορές οι κρύσταλλοι μπορεί να έχουν κενά διαστήματα μέσα τους όπου λείπει ένα άτομο. Αυτές οι κενές θέσεις δημιουργούν ελαττωματικές γραμμές συγκόλλησης και ονομάζονται εξαρθρήματα. Όταν ασκείται υψηλή πίεση στο μέταλλο, αυτές οι εξαρθρώσεις επηρεάζονται περισσότερο. Δεδομένου ότι τα μέταλλα έχουν αποτοποθετημένη συγκόλληση, οι εξαρθρώσεις μετακινούνται εύκολα. Όταν τα μέταλλα τήκονται, η θερμική καταπόνηση διαταράσσει αυτές τις ρυθμίσεις, αλλά κατά την ψύξη, οι κρύσταλλοι αναμορφώνονται. Λόγω αυτού, η δομή αποκαθίσταται στη συνέχεια στην αρχική της μορφή και το μέταλλο μπορεί να ανακυκλωθεί επ' αόριστον.

Εξάρθρημα

Κίνηση εξάρθρωσης σε κρύσταλλο.

Το γυαλί, όπως και το μέταλλο, έχει κρυσταλλική δομή και μπορεί να ανακυκλωθεί επ' αόριστον. Ωστόσο, καθώς διαφορετικά ποτήρια έχουν διαφορετικά σημεία τήξης, πρέπει να ανακυκλωθούν ξεχωριστά.

Η ανακύκλωση πραγμάτων με ασφαλή και αποτελεσματικό τρόπο δεν είναι κάτι κακό, αλλά με την ποσότητα σκουπιδιών που ήδη παράγουμε, η απλή μείωση της κατανάλωσής μας δεν θα λύσει το πρόβλημα. Χρειαζόμαστε πιο αποτελεσματικές διαδικασίες ανακύκλωσης που είναι λιγότερο ενεργοβόρες και πιο φιλικές προς το περιβάλλον. Η μείωση, η επαναχρησιμοποίηση και η ανακύκλωση είναι πράγματι οι καλύτερες επιλογές προς το παρόν, αλλά πρέπει να συνεχίσουμε να αναζητούμε πιο καινοτόμους τρόπους διαχείρισης των απορριμμάτων μας στο μέλλον!