ما الغازات الحمضية والروائح المنبعثة من الانحلال الحراري للبلاستيك عند درجة الحرارة المرتفعة؟
عندما يتم تسخين نفايات البلاستيك إلى ما يزيد عن 300 درجة في غياب الأكسجين، فإن التكسير الحراري يكسر السلاسل الهيدروكربونية الطويلة إلى أجزاء أصغر متطايرة. عملية الانحلال الحراري هذه، المستخدمة بشكل متزايد لإنتاج زيت الوقود أو الغاز الاصطناعي، تطلق أيضًا خليطًا معقدًا من الغازات الحمضية والمركبات الكريهة التي يمكن أن تكون مسببة للتآكل وسامة وضارة بالبيئة. يعد فهم أصلها وتكوينها وتركيزها أمرًا ضروريًا لتصميم أنظمة مكافحة فعالة وضمان السلامة المهنية.
1. كلوريد الهيدروجين (HCl) – الغاز الحمضي السائد
يحتوي كلوريد البوليفينيل (PVC) على 57% كلور بالكتلة. فوق 280 درجة، تتحلل رابطة C-Cl، وتطلق حمض الهيدروكلوريك بمعدلات تتجاوز 2 جم Cl⁻ لكل كجم من PVC. أظهرت الاختبارات الميدانية لطريقة وكالة حماية البيئة الأمريكية 26A أن 500 كجم h⁻¹ مختلط-محلل حراري بلاستيكي يمكن أن ينبعث منه 1,200 مجم م⁻³ حمض الهيدروكلوريك-ثمانين مرة ضعف السقف الذي يبلغ 8 ساعات الخاص بإدارة السلامة والصحة المهنية (7 مجم⁻³). يعتبر الغاز شديد التآكل، حيث يهاجم الفولاذ الكربوني عند 0.5 ملم في العام⁻¹ ويشكل هباءً ثانويًا H₂SO₄ عند وجود SO₂.
2. أكاسيد الكبريت (SO₂، SO₃) – من مثبطات اللهب
تتحلل مثبطات اللهب المهلجنة (HBCD، DBDPE) والحشوات المطاطية في درجة حرارة تتراوح بين 320 و400 درجة، مما يؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكبريت وآثار من ثاني أكسيد الكبريت. تبلغ التركيزات عادةً 200-400 ملجم م3 في الغاز المداخن، مما يساهم في تكوين المطر الحمضي وتهيج الجهاز التنفسي.
3. أكاسيد النيتروجين (NO، NO₂) - NO الحراري والوقود
النيتروجين-المحتوي على بوليمرات (PA، PU) ومثبتات أساسها الأمونيا- تشكل الوقود-NO أعلى من 350 درجة . تم قياس مستويات أكاسيد النيتروجين من 150 إلى 300 ملجم م³، مما يعزز الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي وتكوين الأوزون.
4. أحماض عضوية-منخفضة الوزن-جزيئيًا
ينتج عن الانحلال الحراري لـ PET وPA أحماض أسيتيك وبروبيونيك وبنزويك عند 50-150 ملجم م³³. تضفي هذه المركبات رائحة الخل الفاسد وتخفض الرقم الهيدروجيني للمكثفات<3, accelerating corrosion of ductwork and scrubbers.
5. المواد العضوية السامة والكريهة
يؤدي تحلل PE/PP إلى إنتاج ألدهيدات C₂–C₆ (الأكرولين والأسيتالديهيد) والكيتونات عند 80-200 ملجم م³، المسؤولة عن الروائح الحادة والحلوة وتهيج العين. يتواجد البنزين والتولوين والستيرين من PS وABS عند 100-400 ملجم م³؛ البنزين هو مادة مسرطنة من الفئة 1A مع وحدة خطر تبلغ 6 × 10⁻⁶ لكل ميكروغرام م⁻³. السكاتول والإندول من النيتروجين-المحتوي على البلاستيك ينقلان روائح البراز حتى عند مستويات جزء في البليون.
التأثير الصحي والبيئي
يؤدي التعرض على المدى القصير إلى 10 ملجم م⁻³ حمض الهيدروكلوريك إلى حرقان الحلق وانقباض الشعب الهوائية؛ 50 مجم من SO₂ يسبب أعراضًا تشبه أعراض الربو. يؤدي الاستنشاق المزمن للبنزين بجرعة 1 ملجم م³ إلى زيادة خطر الإصابة بسرطان الدم بنسبة 1 من كل 10000. تعمل الغازات الحمضية على خفض درجة حموضة المطر، مما يؤدي إلى إتلاف المحاصيل والمباني. تقلل مركبات الرائحة من الراحة في الحي ويمكن أن تؤدي إلى شكاوى مزعجة.
تقنيات التحكم
a) Wet scrubbers with caustic soda (NaOH) achieve >إزالة 99% من حمض الهيدروكلوريك وSO₂.
ب) التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR) باستخدام محفز V₂O₅/TiO₂ يقلل من أكاسيد النيتروجين بنسبة 90%.
ج) تعمل طبقات الكربون المنشط- على امتصاص المركبات العضوية المتطايرة والميركابتانات؛ الأكسدة الحفزية تحولهم إلى CO₂ و H₂O عند 350 درجة.
د) تعمل المرشحات الحيوية- التي تستخدم البكتيريا الآزوتية على إزالة NH₃ والأمينات بكفاءة تصل إلى 95%.
مراقبة حقيقية للوقت.-
توفر الآن أجهزة تحليل الغازات المتعددة FTIR-دقة تبلغ ثانية واحدة لحمض الهيدروكلوريك وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والبنزين، مما يؤدي إلى إطلاق إنذارات عند 50% من الحدود التنظيمية ويضمن عمل محطات الانحلال الحراري ضمن حدود السلامة المهنية والبيئية.
