ΕΡΕΥΝΑ

Σκοπός

Υλικά και Μέθοδοι

1Η ΦΑΣΗ

2Η ΦΑΣΗ

3Η ΦΑΣΗ

Αποτελέσματα

 

---

Σκοπός

Βασικά κίνητρα για τη διεξαγωγή της παρούσας εργασίας ήταν: 1. Η αξιοποίηση του ξύλου παλιών ξύλινων κατασκευών ώστε να μειωθεί η επιβάρυνση που προκαλούν στο περιβάλλον ως ογκώδη απορρίμματα και 2. Η μείωση της πίεσης στα δάση για απόληψη ξύλου και εξισορρόπηση του ελλείμματος από την επαναχρησιμοποίηση του ξύλου των παλιών ξύλινων κατασκευών. Σκοπός του παρόντος έργου ήταν η μελέτη των δυνατοτήτων ανάκτησης από παλιά έπιπλα (μέσω υδροθερμικών χειρισμών) υλικών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μοριοπλακών και ινοπλακών μέσης πυκνότητας και η χρήση τους στην παραγωγή νέων (ανακυκλωμένων) ξυλοπλακών. Η έρευνα διεξήχθη σε 3 φάσεις:

1η Φάση: προκαταρκτική έρευνα εκτίμησης της επίδρασης των παραμέτρων ανάκτησης στην ποιότητα των ανακτημένων ξυλοτεμαχιδίων

2η Φάση: προσδιορισμός των βέλτιστων συνθηκών ανακύκλωσης μοριοπλακών

3η Φάση: κατασκευή μοριοπλακών με χρήση ανακτημένων πρώτων υλών από παλιές ξυλοπλάκες

Ειδικότερα, αντικείμενο της παρούσας έρευνας ήταν:

• Ο προσδιορισμός των βέλτιστων συνθηκών ανάκτησης υλικών από μοριοπλάκες με υδροθερμικούς χειρισμούς.

• Η εφαρμογή των ως άνω συνθηκών για την ανάκτηση υλικών από χρησιμοποιημένες (παλιές) ξυλοπλάκες και η χρήση των ανακτημένων υλικών στην παραγωγή νέων (ανακυκλωμένων) μοριοπλακών σε μίξεις με βιομηχανικά (φρέσκα) ξυλοτεμαχίδια.

• Η μελέτη της επίδρασης της διαδικασίας ανάκτησης στα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των ανακτηθέντων υλικών

• Ο προσδιορισμός της επίδρασης της ποσοστιαίας συμμετοχής των ανακτημένων από παλιές ξυλοπλάκες υλικών σε συνδυασμό με ξυλοτεμαχίδια βιομηχανίας στην ποιότητα των ανακυκλωμένων μοριοπλακών.

• Ο προσδιορισμός της επίδρασης που η ανακύκλωση επιφέρει στην ποιότητα μοριοπλακών από βιομηχανικά ξυλοτεμαχίδια και μοριοπλακών από ανακτημένα ξυλοτεμαχίδια.

• Η διερεύνηση της επικινδυνότητας των αποβλήτων που προκύπτουν από τη διαδικασία της ανάκτησης.

 

---

Υλικά και Μέθοδοι

1Η ΦΑΣΗ: ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΑΝΑΚΤΗΜΕΝΩΝ ΞΥΛΟΤΕΜΑΧΙΔΙΩΝ

Στην 1^η φάση της έρευνας πραγματοποιήθηκε αδρομερής αξιολόγηση διαφόρων συνδυασμών συνθηκών ανάκτησης ξυλοτεμαχιδίων από βιομηχανικές μοριοπλάκες με κριτήριο την ποιότητα του ανακτηθέντος υλικού. Από τη διεξαγωγή της προέκυψε ότι οι πλεονεκτικότεροι από τους δοκιμασθέντες συνδυασμούς των συνθηκών ανάκτησης (ποσοστό εμποτισμού με νερό/ θερμοκρασία/ διάρκεια)  ξυλοτεμαχιδίων ήταν οι εξής: 1 (30%/ 150°C/ 20min), 2 (45%/ 110°C/ 75min), 3 (45%/ 130°C/ 20min), 4 (45%/ 150°C/ 10min), 5 (60%/ 110°C/ 30min), 6 (60%/ 130°C/ 10min) και 7 (60%/ 150°C/ 8min). Οι 7 ανωτέρω ομάδες συνθηκών ανάκτησης (παράμετροι) χρησιμοποιήθηκαν στη 2^η φάση της έρευνας που αποσκοπούσε στην μετά από αξιολόγηση εξεύρεση της άριστης  από αυτές.

 

Γενική άποψη της πιλοτικής διάταξης ανάκτησης πρώτων υλών από ξυλοπλάκες
 

 

2Η ΦΑΣΗ: ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΒΕΛΤΙΣΤΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ ΜΟΡΙΟΠΛΑΚΩΝ

Στη 2^η φάση της έρευνας ανακτήθηκαν ξυλοτεμαχίδια από βιομηχανικές μοριοπλάκες με εφαρμογή των 7 ομάδων συνθηκών ανάκτησης που επιλέχθηκαν κατά την 1^η φάση. Για το σκοπό αυτό παρήχθησαν ανακυκλωμένες εργαστηριακές μοριοπλάκες πάχους 12mm, πυκνότητας 0,68g/cm³, 3 στρώσεων και με αναλογία βάρους επιφανειακών – μεσαίας στρώσης 40:60. Χρησιμοποιήθηκε συγκολλητική ουσία ουρίας-φορμαλδεΰδης σε ποσοστό ανά ξηρή μάζα ξυλοτεμαχιδίων 8% για τη μεσαία στρώση και 12% για τις επιφανειακές στρώσεις.

 

Διάγραμμα μεθοδολογίας παραγωγής ανακυκλωμένων μοριοπλακών κατά τη διεξαγωγή της 2^ης φάσης της έρευνας

 

Με την εφαρμογή των ως άνω 7 διαφορετικών ομάδων συνθηκών ανάκτησης μετρήθηκε το ποσοστό των συσσωματωμάτων στο ανακτηθέν υλικό που προέκυψε και έγινε λεπτομερής έλεγχος μηχανικών (αντοχή σε εγκάρσιο εφελκυσμό μεσαίας στρώσης, αντοχή σε εφελκυσμό επιφανειακών στρώσεων, μέτρο θραύσης και μέτρο ελαστικότητας σε στατική κάμψη), υγροσκοπικών (κατά πάχος διόγκωση και προσρόφηση νερού) και άλλων (περιεχόμενη φορμαλδεΰδη, χρώμα) ιδιοτήτων για τις κατασκευασθείσες ανακυκλωμένες μοριοπλάκες. Επιπροσθέτως υπολογίστηκε θεωρητικά η καταναλωθείσα ενέργεια κατά εφαρμογή των 7 διαφορετικών συνθηκών ανακτήσεων.

3Η ΦΑΣΗ: ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΟΡΙΟΠΛΑΚΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΝΑΚΤΗΜΕΝΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΑΠΟ ΠΑΛΙΕΣ ΞΥΛΟΠΛΑΚΕΣ

Κατά τη διεξαγωγή της 3^ης φάσης της έρευνας πραγματοποιήθηκε (εφαρμόζοντας τη βέλτιστη επιλεγείσα μεθοδολογία υδροθερμικού χειρισμού που προέκυψε από τη 2^η φάση) ανάκτηση υλικών από παλιές (χρησιμοποιημένες) μοριοπλάκες και ανάκτηση ινών από απορρίμματα γυμνών ινοπλακών τύπου MDF. Το υλικό που ανακτήθηκε από τις μοριοπλάκες των παλιών ξυλοκατασκευών περιείχε ξυλοτεμαχίδια και επικαλύψεις (φύλλα μελαμίνης και ξυλόφυλλα). Οι επικαλύψεις διαχωρίστηκαν από τα ξυλοτεμαχίδια μετά τον υδροθερμικό χειρισμό και έπειτα θρυμματίστηκαν για να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή ανακυκλωμένων ξυλοπλακών.

 

Η περιοχή δειγματοληψίας παλιών επίπλων και  ξυλοκατασκευών

 

Για την αξιολόγηση της ποιότητας των ανακτημένων υλικών που  χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διεξαγωγή της 3^ης φάσης προσδιορίστηκαν ορισμένα χαρακτηριστικά-ιδιότητές του όπως κοκκομετρική ανάλυση, οξύτητα, εκλυόμενη φορμαλδεΰδη, συνολικά εκχυλίσματα, διαλυτότητα σε διχλωρομεθάνιο, διαλυτότητα σε μίγμα αιθανόλης-τολουολίου, ολοκυτταρίνη, λιγνίνη, τέφρα.

Χρησιμοποιώντας τα ως άνω ανακτηθέντα υλικά όπως επίσης και ξυλοτεμαχίδια βιομηχανίας κατασκευάστηκαν εργαστηριακές ξυλοπλάκες σε διάφορες μίξεις με τα ίδια χαρακτηριστικά που είχαν οι κατασκευασμένες στη 2^η φάση μοριοπλάκες. Οι τύποι εργαστηριακών μοριοπλακών που κατασκευάστηκαν και τα ξυλοτεμαχίδια που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή περιέχονται στο παρακάτω γράφημα:

 

Διάγραμμα υλικών και τύποι παραχθέντων εργαστηριακών μοριοπλακών κατά την 3^η Φάση της έρευνας

 

Τύποι ξυλοτεμαχιδίων που χρησιμοποιήθηκαν κατά την 3^η Φάση της έρευνας

 

Οι τύποι εργαστηριακών μοριοπλακών που κατασκευάστηκαν κατά την 3^η Φάση της έρευνας

 

Για την ποιοτική αξιολόγηση των εργαστηριακών μοριοπλακών πραγματοποιήθηκε έλεγχος μηχανικών (αντοχή σε εγκάρσιο εφελκυσμό μεσαίας στρώσης, αντοχή σε εφελκυσμό επιφανειακών στρώσεων, μέτρο θραύσης και μέτρο ελαστικότητας σε στατική κάμψη), υγροσκοπικών (κατά πάχος διόγκωση και προσρόφηση νερού) και άλλων (περιεχόμενη φορμαλδεΰδη, χρώμα) ιδιοτήτων. Επιπροσθέτως για την εκτίμηση της επικινδυνότητας των παραγόμενων, από τη διαδικασία ανάκτησης ξυλοτεμαχιδίων – ινών, υγρών αποβλήτων έγινε προσδιορισμός των ιοντικών συστατικών με τη μέθοδο της ιοντικής χρωματογραφίας.

---

Αποτελέσματα

Λαμβάνοντας υπόψη στο σύνολό τους τα αποτελέσματα της 1^ης και 2^ης φάσης της έρευνας προέκυψε το συμπέρασμα ότι οι βέλτιστες (μεταξύ αυτών που δοκιμάστηκαν στην παρούσα έρευνα) συνθήκες υδροθερμικού χειρισμού προς ανάκτηση ξυλοτεμαχιδίων από μοριοπλάκες ήταν αυτές που αντιστοιχούσαν στην ομάδα συνθηκών 4, δηλαδή: 45%/ 150°C/ 10min.

Από τα αποτελέσματα της 3ης φάσης της έρευνας προέκυψε ότι η ανάκτηση ξυλοτεμαχιδίων με υδροθερμικούς χειρισμούς επιφέρει σε αυτά μείωση της οξύτητας και της εκλυόμενης φορμαλδεΰδης, προκαλεί αύξηση του συνόλου των εκχυλισμάτων και ειδικότερα αύξηση της διαλυτότητας σε μίγμα αιθανόλης-τολουολίου, ενώ δε φαίνεται να επηρεάζει σημαντικά το ποσοστό της τέφρας. Επίσης όσο αφορά τα χημικά δομικά συστατικά του ξύλου, οι υδροθερμικοί χειρισμοί ανάκτησης προκαλούν μείωση του ποσοστού της ολοκυτταρίνης αλλά πολύ μικρές μεταβολές του ποσοστού της λιγνίνης του ξύλου. Σε ότι αφορά τις ιδιότητες των πλακών, η συμμετοχή ανακτημένων από παλαιές μοριοπλάκες ξυλοτεμαχιδίων (συμπεριλαμβανομένων των ανακτημένων επικαλύψεων -μετά από θρυμματισμό τους- στη μεσαία στρώση) σε ποσοστό έως 35% δεν παρουσιάζει σημαντικές επιπτώσεις στις κύριες μηχανικές και υγροσκοπικές ιδιότητες των πλακών. Παρομοίως, η συμμετοχή ανακτημένων από παλαιές μοριοπλάκες ξυλοτεμαχιδίων (μετά την αφαίρεση των ανακτημένων επικαλύψεων) σε ποσοστό έως 50% δεν επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα των μοριοπλακών. Αυξανομένης της ποσοστιαίας συμμετοχής ανακτημένου υλικού από παλαιές μοριοπλάκες σε μοριοπλάκες κατασκευασμένες σε μίξη με υλικό βιομηχανίας η περιεχόμενη φορμαλδεΰδη μειώνεται σημαντικά. Η αύξηση του αριθμού των ανακτήσεων επιφέρει μείωση της περιεχόμενης στις πλάκες φορμαλδεΰδης. Επιπλέον, οι μοριοπλάκες της 1ης ανακύκλωσης (για την περίπτωση που χρησιμοποιήθηκε 100% υλικό βιομηχανίας) και 2ης ανακύκλωσης (για την περίπτωση που χρησιμοποιήθηκε 100% ανακτημένο από παλιές μοριοπλάκες υλικό) παρουσιάζουν, με εξαίρεση το μέτρο ελαστικότητας σε κάμψη, σημαντικά υποβαθμισμένη ποιότητα σε σχέση με τις ιδιότητες των αρχικών πλακών. Επιπροσθέτως, η αντικατάσταση των υδροθερμικά ανακτημένων ξυλοτεμαχιδίων στις επιφανειακές στρώσεις από ανακτημένες ίνες (MDF) σε ποσοστό 10 και 15% δεν προκαλεί σημαντική μεταβολή στις μηχανικές αλλά υποβαθμίζει σημαντικά τις υγροσκοπικές ιδιότητες των ανακυκλωμένων μοριοπλακών.

 

Επίδραση της ανακύκλωσης στην ποιότητα των εργαστηριακών πλακών

 

Επίδραση του ποσοστού αντικατάστασης ξυλοτεμαχιδίων βιομηχανίας από ανακτημένα από παλιές μοριοπλάκες ξυλοτεμαχίδια στην ποιότητα των εργαστηριακών πλακών

 

Επίδραση στην ποιότητα των εργαστηριακών πλακών της αντικατάστασης ανακτημένων ξυλοτεμαχιδίων παλιών μοριοπλακών από ανακτημένες ίνες στις επιφανειακές στρώσεις

Σε ότι αφορά τις μεταβολές χρώματος, η αντικατάσταση ξυλοτεμαχιδίων βιομηχανίας από ανακτημένα από παλιές μοριοπλάκες ξυλοτεμαχίδια σε ποσοστό ως 50% δεν προκαλεί αντιληπτές από το ανθρώπινο μάτι διαφορές αποχρώσεων.

Τέλος, σε ότι αφορά τα απόβλητα που προκύπτουν κατά τη διαδικασία ανάκτησης προσδιορίστηκε υψηλή συγκέντρωση ιόντων αμμωνίου η οποία είναι υψηλότερη από τα ισχύοντα όρια για το πόσιμο νερό. Όμως είναι δυνατή (όσο αφορά τα προσδιορισθέντα συστατικά) η υπό προϋποθέσεις απόρριψη των αποβλήτων σε επιφανειακά νερά. Οι τιμές των υπόλοιπων ιόντων (Cl^-, NO3^-, SO₄^2-, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) που προσδιορίστηκαν στα απόβλητα δεν υπερβαίνουν τις οριακές επιτρεπτές τιμές σχετικών προδιαγραφών.