A mixed flake stream of PE, PP, PS, PVC and PET is placed in water of density 1.00 g/cm³. Which pair floats?

PE and PP, with densities under 1.0 g/cm³

PS and PVC, both of which are denser than water

PET and PS, the two polyesters and styrenics of the stream

PE and PP, with densities under 1.0 g/cm³

PVC and PET, which both float because of their ester or chlorine content

A well-known limitation of near-infrared sorting of plastics is that

items coloured black with carbon black absorb the radiation and cannot be identified

it cannot distinguish any two polymers, since all absorb alike

it works only on liquids and not on solid flakes

it needs the sample to be heated to its melting point first

items coloured black with carbon black absorb the radiation and cannot be identified

A small amount of PVC in a PET recycling stream is especially damaging because

PVC decomposes at PET processing temperatures, releasing HCl that degrades and discolours the PET

PVC melts at a lower temperature and so lowers the density of PET to below that of water

PVC is biodegradable and consumes the PET during processing

PVC has a density far below that of PET, so it cannot be seen by any sensor

In the primary to quaternary classification of recycling, quaternary recycling is

energy recovery by controlled incineration of waste plastic

grinding thermoset waste into powder to use as filler in a new composite

energy recovery by controlled incineration of waste plastic

re-use of clean factory scrap directly in the same product line

depolymerisation of PET to its monomers by chemical reaction

Glycolysis of waste PET, using excess ethylene glycol and a catalyst, mainly yields

BHET (bis(2-hydroxyethyl) terephthalate) and oligomers

dimethyl terephthalate and water as the main products of the reaction

styrene monomer and a carbon-rich char residue after heating

BHET (bis(2-hydroxyethyl) terephthalate) and oligomers

caprolactam, the monomer of nylon-6, and a salt residue

In devulcanisation of scrap rubber the ideal process is to

cleave the S–S and C–S crosslinks selectively, sparing the main chain

break every C–C bond of the main chain so as to recover the monomer in one step

add more sulphur so that the network becomes denser, stiffer and harder to deform

cleave the S–S and C–S crosslinks selectively, sparing the main chain

dissolve the rubber in water to give a stable latex dispersion again

A life-cycle comparison of a PET bottle and a glass bottle for a beverage is to be fair. Which functional unit is appropriate?

delivering 1000 L of beverage to consumers, with all packaging and reuses counted

1 kg of PET against 1 kg of glass

1 bottle of each, whatever its volume and its number of uses

the purchase cost of the raw material needed to make each of the two bottles, whatever they hold

delivering 1000 L of beverage to consumers, with all packaging and reuses counted

Bio-polyethylene made from sugar-cane ethanol is best described as

bio-based but not biodegradable, since its structure is ordinary polyethylene

bio-based and biodegradable, because its carbon comes from plants and so it must be consumed by microbes

bio-based but not biodegradable, since its structure is ordinary polyethylene

fossil-based and biodegradable, because it is made through an ethanol intermediate

neither bio-based nor biodegradable, because it is a polyolefin

Select ALL correct statements about identification and separation of plastics.

Froth flotation can separate polymers of similar density by making their surface wettability different

Electrostatic separation uses triboelectric charging and deflection in a high-voltage field

The resin identification code identifies the polymer, not whether local recycling exists

Froth flotation can separate polymers of similar density by making their surface wettability different

Electrostatic separation uses triboelectric charging and deflection in a high-voltage field

PE and PP can be separated cleanly from each other by float–sink in water

The resin identification code identifies the polymer, not whether local recycling exists

Select ALL correct statements about recycling routes.

Mechanical recycling lowers PET intrinsic viscosity if the flake is not dried, through hydrolysis

Pyrolysis heats plastic without oxygen to give oil, gas and char

Cryogenic grinding uses liquid nitrogen to make rubber brittle before size reduction

Mechanical recycling lowers PET intrinsic viscosity if the flake is not dried, through hydrolysis

Pyrolysis heats plastic without oxygen to give oil, gas and char

Cryogenic grinding uses liquid nitrogen to make rubber brittle before size reduction

Thermosets can be remelted and moulded like thermoplastics after cleaning

Select ALL correct statements about life-cycle assessment.

The inventory phase lists inputs and outputs of each stage of the product system

Cradle-to-grave extends from raw-material extraction to final disposal or recycling

The impact assessment converts inventory data into categories such as kg CO₂-equivalent

The inventory phase lists inputs and outputs of each stage of the product system

Cradle-to-grave extends from raw-material extraction to final disposal or recycling

A reusable bag has a lower footprint than a single-use bag from the first use

The impact assessment converts inventory data into categories such as kg CO₂-equivalent

Select ALL correct statements about biodegradable polymers and microplastics.

Microplastics are plastic particles smaller than 5 mm

Tyre-wear particles and fibres shed in laundry are primary microplastics

Compostable plastics should be kept out of the PET recycling stream

Microplastics are plastic particles smaller than 5 mm

Tyre-wear particles and fibres shed in laundry are primary microplastics

PLA degrades quickly in cold seawater, so it can be littered

Compostable plastics should be kept out of the PET recycling stream

बहुलक पुनर्चक्रण, अपशिष्ट प्रबंधन व धारणीयता

यह अध्याय XE5 बहुलक विज्ञान एवं अभियांत्रिकी (Polymer Science and Engineering) के खंड XE5.9 का उत्तर देता है; यह अभियांत्रिकी विज्ञान (XE) पेपर के नौ वैकल्पिक खंडों में से एक है, जिनमें से परीक्षा में कोई दो चुनने होते हैं। पाठ्यक्रम का पाठ है: “Polymer waste and its impact on environment; Sources, identification and separation techniques; Recycling classification: mechanical and chemical recycling, recycling of thermoplastics, thermosets and rubbers, applications of recycled materials; Life cycle assessment of polymer products (case studies like PET bottles, packaging bags); Recycling, segregation and disposal strategies of biodegradable and bio-compostable polymers, microplastics।” इसमें समस्या, प्लास्टिकों की पहचान व पृथक्करण, पुनर्चक्रण के चार वर्ग, ऊष्मासुघट्य व रबर के विशेष मामले, जीवन-चक्र आकलन, तथा जैव-अपघटनीय बहुलक व सूक्ष्म-प्लास्टिक सिखाए गए हैं। संख्यात्मक प्रश्न पुनर्चक्रित-अंश का द्रव्यमान-संतुलन, जीवन-चक्र तुलना में थैलों का ब्रेक-ईवन तथा दिए गुणांकों से PET बोतल का पदचिह्न हैं।

1. बहुलक-अपशिष्ट, उसके स्रोत व पर्यावरणीय प्रभाव

प्लास्टिक-अपशिष्ट के दो मुख्य स्रोत हैं। औद्योगिक-पश्च (उपभोक्ता-पूर्व) अपशिष्ट प्रसंस्करण का कतरन, जैसे रनर, छँटाई-टुकड़े और अमानक बैच; यह साफ़ व ज्ञात ग्रेड का होता है और अधिकांशतः कारख़ाने में ही पुनः प्रयुक्त होता है। उपभोक्ता-पश्च अपशिष्ट फेंके गए उत्पाद हैं: पैकेजिंग (सबसे बड़ा एकल उपयोग), उपभोक्ता वस्तुएँ, कृषि-फ़िल्में, वाहन, विद्युत-इलेक्ट्रॉनिक उपकरण व वस्त्र। यह मिश्रित, गंदा, अज्ञात संघटन का और दूर-दूर बिखरा होता है, जिससे संग्रहण, छँटाई व सफ़ाई पुनर्चक्रण के महँगे चरण बन जाते हैं।

प्रभाव टिकाऊपन से उत्पन्न होता है: अधिकांश प्लास्टिक दशकों या उससे अधिक समय तक बने रहते हैं। भराव-क्षेत्र में डाला प्लास्टिक आयतन घेरता है और योज्य रिसा सकता है; कचरा नालियाँ अवरुद्ध करता है, जीवों को उलझाता है व निगला जाता है, और नदियों व महासागरों में जमा होता है; अनुपयुक्त अपशिष्ट का खुला दहन व भस्मीकरण CO₂, कालिख व विषैली गैसें छोड़ता है, विशेषकर PVC जैसे क्लोरीनित बहुलकों से HCl व डाइऑक्सिन; और विखंडन से सूक्ष्म-प्लास्टिक बनते हैं। इसके विपरीत, प्लास्टिक भार व खाद्य-अपव्यय भी बचाते हैं, इसलिए लक्ष्य शून्य प्लास्टिक नहीं, बेहतर अपशिष्ट-प्रबंधन है। भारत में प्लास्टिक अपशिष्ट प्रबंधन नियम, 2016 (संशोधित) पैकेजिंग के लिए उत्पादक-उत्तरदायित्व (EPR) निर्धारित करते हैं और चिह्नित एकल-उपयोग वस्तुओं को प्रतिबंधित करते हैं।

2. पहचान व पृथक्करण

रेज़िन पहचान कोड उत्पाद पर ढले तीरों के त्रिभुज में 1 से 7 की संख्या है: 1 PET, 2 HDPE, 3 PVC, 4 LDPE, 5 PP, 6 PS, 7 अन्य। यह बहुलक का नाम बताता है, यह नहीं कि वह स्थानीय रूप से पुनर्चक्रित हो सकता है। पृथक्करण भौतिक गुणों के अंतर का लाभ उठाता है।

पृथक्करण तकनीकें
तकनीक	सिद्धांत	उपयोग व सीमा
प्लवन–निमज्जन (घनत्व)	तरल के सापेक्ष घनत्व: जल 1.0 g/cm³	PE व PP (लगभग 0.90 से 0.97) तैरते हैं; PS (लगभग 1.05), PVC व PET (दोनों लगभग 1.3 से 1.4) डूबते हैं। PVC व PET अतिव्यापी हैं
निकट-अवरक्त (NIR) छँटाई	प्रत्येक बहुलक का अभिलाक्षणिक NIR अवशोषण-स्पेक्ट्रम होता है	तेज़, स्वचालित, वायु-जेट निष्कासन; कार्बन ब्लैक से काले प्लास्टिक पर विफल
फ़्रॉथ फ़्लोटेशन	आर्द्रक कुछ सतहों को जलरागी बनाते हैं, अन्य जलविरागी रहकर वायु-बुलबुलों से चिपकते हैं	अतिव्यापी घनत्व वाले बहुलक अलग करता है, जैसे PET से PVC
स्थिरवैद्युत	घर्षण से ट्राइबोवैद्युत आवेशन, फिर उच्च-वोल्टता क्षेत्र में विक्षेपण	शुष्क प्रक्रिया, समान घनत्व के शुष्क फ्लेक के लिए; नमी हानिकर

⚠️ PET से PVC क्यों हटाना आवश्यक है

PET का प्रसंस्करण लगभग 270 से 280 °C पर होता है, जहाँ PVC की सूक्ष्म मात्रा भी HCl छोड़ती है; अम्ल PET को निम्नीकृत व काला करता है, और PVC व PET का घनत्व लगभग बराबर है, इसलिए प्लवन–निमज्जन विफल है। क्लोरीन-पहचान या फ़्लोटेशन, स्थिरवैद्युत अथवा NIR छँटाई चाहिए।

3. पुनर्चक्रण के वर्ग: प्राथमिक से चतुर्थक, यांत्रिक व रासायनिक

पुनर्चक्रण वर्गीकरण
वर्ग	क्या होता है	उदाहरण
प्राथमिक	साफ़ कतरन का कारख़ाने में समान गुणवत्ता के उत्पाद में पुनः उपयोग	रनर का पुनःचूर्ण मोल्डिंग मशीन में वापस
द्वितीयक	प्रयुक्त प्लास्टिक का यांत्रिक पुनःप्रसंस्करण, प्रायः कम-मूल्य उत्पाद में	धुले HDPE बोतल-फ्लेक से पाइप या क्रेट
तृतीयक	रासायनिक पुनर्चक्रण से एकलक, रसायन या ईंधन	PET का ग्लाइकॉलिसिस से BHET; पायरोलिसिस तेल
चतुर्थक	नियंत्रित भस्मीकरण से ऊर्जा-पुनर्प्राप्ति	अपशिष्ट-से-ऊर्जा संयंत्र; सीमेंट-भट्ठी ईंधन

यांत्रिक पुनर्चक्रण (द्वितीयक) में क्रम है: छँटाई, कतरना, धोना, सुखाना, मेल्ट-छानना, एक्सट्रूज़न व पेलेटीकरण। हर चक्र बहुलक को ऊष्मा व अपरूपण में रखता है, अतः श्रृंखलाएँ टूटती हैं (और PET नमी से जल-अपघटन (hydrolysis) भी झेलता है जो आंतरिक श्यानता घटाता है, इसलिए फ्लेक भली-भाँति सुखाए जाते हैं और ठोस-अवस्था बहुसंघनन से उन्नत किए जा सकते हैं); असंगत बहुलक व गंदगी कमज़ोर प्रावस्थाएँ बनाते हैं। इसलिए हर चक्र के साथ गुण घटते हैं और मिश्रित धाराएँ निम्न-ग्रेड उत्पाद देती हैं। यह साफ़, एकल-बहुलक ऊष्मसुघट्य, जैसे PET, HDPE व PP, के लिए सबसे सस्ता व उपयुक्त है।

रासायनिक पुनर्चक्रण बहुलक को तोड़ देता है। पायरोलिसिस ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में (कुछ सौ °C) प्लास्टिक गर्म कर तेल या मोम, गैस व चार देता है, पॉलिओलेफ़िन व पॉलिस्टाइरीन (स्टाइरीन-समृद्ध तेल) के लिए उपयुक्त पर PVC (HCl) के लिए नहीं। गैसीकरण (आंशिक ऑक्सीकरण) सिनगैस देता है। संघनन बहुलकों के लिए बहुलकन का उलटा, विबहुलकन (depolymerisation), संभव है: PET का एथिलीन ग्लाइकॉल से ग्लाइकॉलिसिस BHET (बिस(2-हाइड्रॉक्सीएथिल) टेरेफ़्थेलेट) देता है; मेथेनॉल से मेथेनोलिसिस डाइमेथिल टेरेफ़्थेलेट व एथिलीन ग्लाइकॉल देता है; जल से जल-अपघटन टेरेफ़्थेलिक अम्ल व एथिलीन ग्लाइकॉल देता है (नायलॉन-6 भी इसी तरह जल-अपघटन से कैप्रोलैक्टम देता है)। एकलकों को शुद्ध कर पुनः बहुलकित कर वर्जिन-गुणवत्ता का बहुलक बनाया जा सकता है, इसलिए ये मार्ग रंग व कुछ संदूषण सह लेते हैं, पर यांत्रिक पुनर्चक्रण से अधिक ऊर्जा व पूँजी लगती है। पॉलिओलेफ़िन की C–C मेरुदंड साफ़-साफ़ विबहुलकित नहीं होती, इसलिए वे पायरोलिसिस में जाते हैं।

4. ऊष्मासुघट्य, रबर व पुनर्चक्रित पदार्थ के अनुप्रयोग

ऊष्मासुघट्य क्रॉसलिंक होते हैं और पिघलाए या घोले नहीं जा सकते, अतः साधारण यांत्रिक पुनर्चक्रण विफल रहता है। विकल्प हैं: नए संयुक्तों, दाबित पैनलों में भराव के रूप में प्रयोग के लिए चूर्ण या तंतु में पीसना; रासायनिक मार्ग, जैसे पॉलियूरेथेन का ग्लाइकॉलिसिस कर पॉलिऑल पुनः प्राप्त करना, तंतु-संयुक्तों का सॉल्वोलिसिस या पायरोलिसिस कर काँच या कार्बन तंतु पुनः पाना; तथा ऊर्जा-पुनर्प्राप्ति, उदाहरणार्थ सीमेंट-भट्ठी ईंधन के रूप में। रोकथाम (लंबा जीवन, मरम्मत, विघटन-अनुकूल अभिकल्प) सबसे महत्त्वपूर्ण है।

वल्कनित रबर, अधिकांशतः टायर, भी क्रॉसलिंक है। क्रम्ब रबर परिवेश-पिसाई या क्रायोजेनिक पिसाई से बनता है, जहाँ द्रव नाइट्रोजन रबर को उसके काँच-संक्रमण से नीचे ठंडा करता है ताकि वह बारीक, साफ़ कणों में टूट जाए; इस्पात व कपड़ा हटाए जाते हैं। क्रम्ब रबरयुक्त डामर, खेल व क्रीड़ांगन-सतहों, मैटों व ढले सामान में जाता है। विवल्कनीकरण (devulcanisation) गंधक क्रॉसलिंकों (S–S व C–S बंध) को ऊष्मायांत्रिक, रासायनिक, माइक्रोवेव, पराश्रव्य या जैविक साधनों से चयनात्मक रूप से काटता है ताकि रबर बह सके और पुनः वल्कनित हो, प्रायः वर्जिन रबर के साथ मिश्रित; कुछ मुख्य-श्रृंखला C–C विखंडन भी होता है, इसलिए गुण वर्जिन से कम रहते हैं। टायर पायरोलिसिस तेल, गैस, पुनःप्राप्त कार्बन ब्लैक व इस्पात देता है, और टायर सीमेंट-भट्ठियों में ईंधन भी हैं।

पुनर्चक्रित पदार्थों के सामान्य उपयोग
पुनर्चक्रित पदार्थ	सामान्य अनुप्रयोग
PET	पॉलिएस्टर तंतु व फ़्लीस, स्ट्रैपिंग, शीट; जहाँ खाद्य-संपर्क अनुमोदन है वहाँ बोतल-से-बोतल
HDPE, PP	पाइप, क्रेट, डिब्बे, वाहन-पुर्ज़े, गैर-खाद्य बोतलें
मिश्रित प्लास्टिक	प्लास्टिक काष्ठ, पेवर, बिटुमिनस सड़कों में कतरन प्लास्टिक
क्रम्ब रबर	रबरयुक्त डामर, खेल-सतहें, मैट

5. बहुलक उत्पादों का जीवन-चक्र आकलन

जीवन-चक्र आकलन (LCA), जो ISO 14040 व 14044 में मानकीकृत है, के चार चरण हैं:
(1) लक्ष्य व परिधि, जिसमें प्रकार्यात्मक इकाई (functional unit) व तंत्र-सीमा शामिल हैं;
(2) जीवन-चक्र सूची (LCI), जो प्रत्येक चरण के सभी निवेश (पदार्थ, ऊर्जा, जल) व निर्गत (उत्सर्जन, अपशिष्ट) गिनाती है;
(3) प्रभाव आकलन (LCIA), जो सूची को वैश्विक तापन (kg CO₂-समतुल्य), अम्लीकरण व संसाधन-उपयोग जैसी श्रेणियों में बदलता है;
(4) व्याख्या, संवेदनशीलता-जाँच के साथ। प्रकार्यात्मक इकाई वह परिमाणित प्रकार्य है जो तुलना की जा रही सभी प्रणालियों को देना है, जैसे “उपभोक्ता तक पहुँचाया 1000 L पेय” या “10 kg सामान घर ले जाना”। प्रति किलोग्राम पदार्थ से तुलना ग़लत है, क्योंकि प्रति किग्रा अधिक लागत वाला हल्का पैक भी प्रति प्रकार्य बेहतर हो सकता है।

तंत्र-सीमाएँ अपने सिरों से नामित हैं: पालने-से-द्वार (cradle-to-gate) (कच्चा माल से कारख़ाने के द्वार तक), पालने-से-क़ब्र (cradle-to-grave) (निष्कर्षण, उत्पादन, परिवहन, उपयोग तथा अंतिम निपटान या पुनर्चक्रण) और पालने-से-पालना (cradle-to-cradle) (जीवन-अंत नए उत्पाद को आपूर्ति करता है)। PET बोतलों के लिए महत्त्वपूर्ण कारक बोतल का द्रव्यमान (हल्कापन), पुनर्चक्रित अंश, परिवहन-दूरी तथा जीवन-अंत मार्ग हैं, और काँच की बोतल तभी बेहतर है जब उसके अधिक उत्पादन व परिवहन-भार को चुकाने जितनी बार पुनः प्रयुक्त हो। पैकेजिंग थैलों में एकल-उपयोग थैले का पदचिह्न प्रति थैला कम होता है, इसलिए पुनः उपयोगी थैला उपयोगों की ब्रेक-ईवन संख्या से ऊपर ही जीतता है, और काग़ज़ का थैला स्वतः बेहतर नहीं है। परिणाम आबंटन-विधि व पुनर्चक्रण-क्रेडिट के साथ बदलते हैं, जिन्हें बताना आवश्यक है।

🧠 हल उदाहरण: थैले का ब्रेक-ईवन व बोतल का पदचिह्न

प्रकार्यात्मक इकाई: एक फेरे में सामान घर ले जाना। एकल-उपयोग थैला 0.04 kg CO₂e प्रति फेरा है; पुनः उपयोगी थैला बनाने में 2.4 kg CO₂e लगता है और प्रति फेरे एक एकल-उपयोग थैले का स्थान लेता है, उपयोग-चरण व निपटान उपेक्षित। ब्रेक-ईवन उपयोग = 2.4 / 0.04 = 60 फेरे। बोतलें: 20 g की 0.5 L बोतलों में 1000 L यानी 2000 बोतलें = 40 kg PET; 2.3 kg CO₂e प्रति kg (वर्जिन) पर पदचिह्न 92 kg CO₂e है। 25% पुनर्चक्रित PET को 1.0 kg CO₂e प्रति kg मानकर गुणांक 0.75 × 2.3 + 0.25 × 1.0 = 1.975 और कुल 40 × 1.975 = 79 kg CO₂e है। ये गुणांक उदाहरणार्थ हैं, जो प्रश्न में दिए जाते हैं।

6. जैव-अपघटनीय व कंपोस्टेबल बहुलक, तथा सूक्ष्म-प्लास्टिक

जैव-अपघटनीय का अर्थ है सूक्ष्मजीवों द्वारा CO₂, जल व जैव-द्रव्यमान (और ऑक्सीजन के बिना मीथेन) में टूटना; दर पर्यावरण पर निर्भर है, केवल बहुलक पर नहीं। जैव-आधारित (नवीकरणीय कच्चे माल से बना) और जैव-अपघटनीय भिन्न हैं: जैव-पॉलिएथिलीन जैव-आधारित है पर जैव-अपघटनीय नहीं, जबकि PBAT जीवाश्म-आधारित है पर जैव-अपघटनीय। कंपोस्टेबल में यह भी जुड़ता है कि पदार्थ कंपोस्टिंग-परिस्थितियों में निर्धारित समय में जैव-अपघटित हो और कोई विषैला अवशेष न छोड़े, जैसा EN 13432 व ASTM D6400 जैसे मानकों में प्रमाणित होता है, जहाँ जैव-अपघटन निकली CO₂ के रूप में मापा जाता है (उदाहरण ISO 14855)। PLA को औद्योगिक कंपोस्टर की गर्म (लगभग 58 °C), नियंत्रित परिस्थितियाँ चाहिए और मिट्टी या समुद्र में वह बहुत धीरे अपघटित होता है, जबकि कुछ PHA मिट्टी व समुद्री परिवेश में भी अपघटित होते हैं। ऑक्सो-अपघटनीय प्लास्टिक केवल प्रो-ऑक्सीडेंट योज्य से खंडित होते हैं और जैव-अपघटनीय नहीं हैं।

पृथक्करण व निपटान। कंपोस्टेबल प्लास्टिक उसी स्थिति में औद्योगिक कंपोस्टिंग या अवायवीय पाचन में जाने चाहिए जहाँ ऐसी सुविधा उन्हें स्वीकारती हो, PET या पॉलिओलेफ़िन पुनर्चक्रण-धारा में नहीं, जहाँ PLA संदूषक है जो पुनर्चक्रित पदार्थ बिगाड़ता है; उन्हें कचरे की तरह फेंका नहीं जाना चाहिए, क्योंकि सही परिस्थितियों के बाहर वे शीघ्र अपघटित नहीं होंगे। स्पष्ट लेबल व प्रमाणन-चिह्न, रंग-संकेत तथा पृथक संग्रहण इसे संभव बनाते हैं। जहाँ सुविधा नहीं है, वहाँ कंपोस्टेबल थैला केवल कचरा है।

सूक्ष्म-प्लास्टिक 5 mm से छोटे प्लास्टिक-कण हैं (सामान्य ऊपरी सीमा); नैनो-प्लास्टिक और छोटे हैं (लगभग 1 µm से कम)। प्राथमिक सूक्ष्म-प्लास्टिक छोटे ही बनाए जाते हैं: प्रसाधनों के माइक्रोबीड, औद्योगिक अपघर्षक व पूर्व-उत्पादन पेलेट, या उपयोग में झड़ते हैं, जैसे टायर-घिसाव कण व धुलाई में निकले संश्लिष्ट-वस्त्र के तंतु। द्वितीयक सूक्ष्म-प्लास्टिक बड़े कचरे के सूर्य-प्रकाश (प्रकाश-ऑक्सीकरण), घर्षण व लहरों से विखंडन से आते हैं। वे टिके रहते हैं, जल, मिट्टी व वायु में फैलते हैं, जीवों द्वारा निगले जाकर खाद्य-शृंखला में प्रवेश करते हैं, जलविरागी प्रदूषकों को सोखते हैं और योज्य व सूक्ष्मजीव ले जा सकते हैं। नियंत्रण में माइक्रोबीड पर प्रतिबंध, वॉशिंग मशीन में फ़िल्टर, अपशिष्ट-जल उपचार में बेहतर पकड़ तथा कम कचरा फेंकना शामिल हैं।

⚠️ आकार व उद्गम एक नहीं हैं

केवल आकार सूक्ष्म-प्लास्टिक परिभाषित करता है (5 mm से कम); “प्राथमिक” व “द्वितीयक” उद्गम बताते हैं। पॉलिएस्टर कमीज़ से झड़ा तंतु प्राथमिक है; मौसम-घिसी बोतल का टुकड़ा द्वितीयक।

मुख्य बिंदु

उपभोक्ता-पश्च प्लास्टिक मिश्रित व गंदा होता है, जिससे छँटाई महँगा चरण है; क्लोरीनित प्लास्टिक जलाने पर HCl व डाइऑक्सिन बनते हैं; भारतीय नियम EPR प्रयोग करते हैं।
रेज़िन कोड 1 PET, 2 HDPE, 3 PVC, 4 LDPE, 5 PP, 6 PS, 7 अन्य हैं; PE व PP जल में तैरते हैं, PS, PVC व PET डूबते हैं, और PVC/PET को NIR, फ़्लोटेशन या स्थिरवैद्युत पृथक्करण चाहिए।
प्राथमिक कारख़ाने में पुनः उपयोग, द्वितीयक यांत्रिक, तृतीयक रासायनिक (पायरोलिसिस, ग्लाइकॉलिसिस, मेथेनोलिसिस, जल-अपघटन) तथा चतुर्थक ऊर्जा-पुनर्प्राप्ति है।
ऊष्मासुघट्य व वल्कनित रबर पिघलते नहीं: उन्हें भराव की तरह प्रयोग करें, विवल्कनीकृत करें, क्रम्ब बनाएँ, पायरोलिसिस करें या ऊर्जा के लिए जलाएँ।
LCA के चार ISO चरण हैं; तुलना प्रकार्यात्मक इकाई पर करें, प्रति किलोग्राम नहीं, और सीमा (पालने-से-क़ब्र) व आबंटन बताएँ।
जैव-आधारित जैव-अपघटनीय नहीं होता; कंपोस्टेबल को प्रमाणित कंपोस्टिंग चाहिए और उसे PET पुनर्चक्रण से दूर रखें; सूक्ष्म-प्लास्टिक 5 mm से कम हैं, प्राथमिक या द्वितीयक।

अभ्यास प्रश्न (16)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

रेज़िन पहचान कोड में तीरों के त्रिभुज के भीतर संख्या 5 किसका द्योतक है?
1. पॉलिस्टाइरीन
2. निम्न-घनत्व पॉलिएथिलीन
3. पॉलिविनाइल क्लोराइड
4. पॉलिप्रोपिलीन
उत्तर देखें
उत्तर: D — पॉलिप्रोपिलीन
कोड क्रम है: 1 PET, 2 HDPE, 3 PVC, 4 LDPE, 5 PP, 6 PS, 7 अन्य। पॉलिस्टाइरीन 6, LDPE 4 और PVC 3 है।
PE, PP, PS, PVC व PET के मिश्रित फ्लेक-प्रवाह को 1.00 g/cm³ घनत्व के जल में डाला जाता है। कौन-सा युग्म तैरता है?
1. PS व PVC, जो दोनों जल से सघन हैं
2. PET व PS, जो धारा के पॉलिएस्टर व स्टाइरीनी हैं
3. PE व PP, जिनके घनत्व 1.0 g/cm³ से कम हैं
4. PVC व PET, जो अपने एस्टर या क्लोरीन के कारण तैरते हैं
उत्तर देखें
उत्तर: C — PE व PP, जिनके घनत्व 1.0 g/cm³ से कम हैं
PE (लगभग 0.91 से 0.97) व PP (लगभग 0.90) जल से कम घने हैं और तैरते हैं; PS (लगभग 1.05), PVC व PET (लगभग 1.3 से 1.4) डूबते हैं। PS को तैराने के लिए सघन लवण-विलयन चाहिए।
प्लास्टिकों की निकट-अवरक्त छँटाई की एक सुविदित सीमा यह है कि
1. वह किन्हीं दो बहुलकों में भेद नहीं कर सकती, क्योंकि सभी एक-सा अवशोषण करते हैं
2. वह केवल द्रवों पर काम करती है, ठोस फ्लेक पर नहीं
3. उसके लिए नमूने को पहले गलनांक तक गर्म करना पड़ता है
4. कार्बन ब्लैक से काले रंगे पदार्थ विकिरण सोख लेते हैं और पहचाने नहीं जा सकते
उत्तर देखें
उत्तर: D — कार्बन ब्लैक से काले रंगे पदार्थ विकिरण सोख लेते हैं और पहचाने नहीं जा सकते
कार्बन ब्लैक निकट-अवरक्त को प्रबल रूप से सोखता है, अतः काले प्लास्टिक कोई उपयोगी स्पेक्ट्रम नहीं देते। NIR अभिलाक्षणिक अवशोषण से बहुलकों को अलग करती है, शुष्क ठोस वस्तुओं पर तेज़ी से काम करती है और गर्म करना नहीं माँगती।
PET पुनर्चक्रण-धारा में PVC की थोड़ी मात्रा विशेष रूप से हानिकर क्यों है?
1. PVC, PET के प्रसंस्करण-तापमान पर विघटित होकर HCl छोड़ता है जो PET को निम्नीकृत व रंगहीन-मलिन करता है
2. PVC कम तापमान पर पिघलता है और इसलिए PET का घनत्व जल से भी कम कर देता है
3. PVC जैव-अपघटनीय है और प्रसंस्करण में PET को खा जाता है
4. PVC का घनत्व PET से बहुत कम है, इसलिए कोई सेंसर उसे नहीं देख पाता
उत्तर देखें
उत्तर: A — PVC, PET के प्रसंस्करण-तापमान पर विघटित होकर HCl छोड़ता है जो PET को निम्नीकृत व रंगहीन-मलिन करता है
PVC, PET के मेल्ट-प्रसंस्करण-तापमान से काफ़ी नीचे विघटित होकर हाइड्रोजन क्लोराइड छोड़ता है, जो PET पर आक्रमण करता है। उसका घनत्व PET के निकट है, इसीलिए प्लवन–निमज्जन उसे नहीं हटा पाता, पर NIR या X-किरण आधारित छँटाई उसे पहचान सकती है।
पुनर्चक्रण के प्राथमिक से चतुर्थक वर्गीकरण में चतुर्थक पुनर्चक्रण है
1. ऊष्मासुघट्य अपशिष्ट को भराव के रूप में प्रयोग हेतु पीसना
2. नियंत्रित भस्मीकरण द्वारा अपशिष्ट प्लास्टिक से ऊर्जा की पुनर्प्राप्ति
3. साफ़ कारख़ाना-कतरन का उसी उत्पाद में पुनः उपयोग
4. PET का उसके एकलकों में विबहुलकन
उत्तर देखें
उत्तर: B — नियंत्रित भस्मीकरण द्वारा अपशिष्ट प्लास्टिक से ऊर्जा की पुनर्प्राप्ति
चतुर्थक पुनर्चक्रण ऊर्जा-पुनर्प्राप्ति है। कतरन का कारख़ाने में पुनः उपयोग प्राथमिक, यांत्रिक पुनःप्रसंस्करण द्वितीयक तथा एकलक या ईंधन की रासायनिक प्राप्ति तृतीयक है।
अतिरिक्त एथिलीन ग्लाइकॉल व उत्प्रेरक से अपशिष्ट PET का ग्लाइकॉलिसिस मुख्यतः क्या देता है?
1. डाइमेथिल टेरेफ़्थेलेट व जल
2. स्टाइरीन एकलक व चार अवशेष
3. बिस(2-हाइड्रॉक्सीएथिल) टेरेफ़्थेलेट (BHET) व छोटे ओलिगोमर
4. कैप्रोलैक्टम, नायलॉन-6 का एकलक, व लवण-अवशेष
उत्तर देखें
उत्तर: C — बिस(2-हाइड्रॉक्सीएथिल) टेरेफ़्थेलेट (BHET) व छोटे ओलिगोमर
ग्लाइकॉलिसिस एथिलीन ग्लाइकॉल से एस्टर-बंध तोड़कर BHET व ओलिगोमर देता है। डाइमेथिल टेरेफ़्थेलेट मेथेनोलिसिस से, स्टाइरीन-समृद्ध तेल पॉलिस्टाइरीन पायरोलिसिस से और कैप्रोलैक्टम नायलॉन-6 से आता है।
रबर-कतरन के विवल्कनीकरण में आदर्श प्रक्रिया है
1. मुख्य श्रृंखला के प्रत्येक C–C बंध को तोड़कर एकलक पाना
2. और गंधक मिलाना ताकि जालक सघन व कठोर हो जाए
3. गंधक क्रॉसलिंकों (S–S, C–S) को चयनात्मक रूप से काटना, मुख्य श्रृंखला को बहुत हद तक अक्षत छोड़ते हुए
4. रबर को पानी में घोलकर फिर से लैटेक्स बनाना
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उत्तर: C — गंधक क्रॉसलिंकों (S–S, C–S) को चयनात्मक रूप से काटना, मुख्य श्रृंखला को बहुत हद तक अक्षत छोड़ते हुए
विवल्कनीकरण का लक्ष्य क्रॉसलिंक तोड़ना है ताकि रबर बह सके और पुनः वल्कनित हो, जबकि मुख्य श्रृंखला सुरक्षित रहे। पूर्ण श्रृंखला-विखंडन निम्नीकृत, निम्न-ग्रेड उत्पाद देता है, और व्यवहार में कुछ मुख्य-श्रृंखला विखंडन होता है, जो गुण सीमित करता है।
किसी पेय के लिए PET बोतल व काँच की बोतल की जीवन-चक्र तुलना निष्पक्ष होनी है। कौन-सी प्रकार्यात्मक इकाई उपयुक्त है?
1. 1 kg PET बनाम 1 kg काँच
2. प्रत्येक की 1 बोतल, उसका आयतन व उपयोग-संख्या कुछ भी हो
3. प्रत्येक बोतल के कच्चे माल की लागत
4. उपभोक्ता तक 1000 L पेय पहुँचाना, जिसमें आवश्यक सारी पैकेजिंग व अपेक्षित पुनः-उपयोग संख्या शामिल हो
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उत्तर: D — उपभोक्ता तक 1000 L पेय पहुँचाना, जिसमें आवश्यक सारी पैकेजिंग व अपेक्षित पुनः-उपयोग संख्या शामिल हो
प्रकार्यात्मक इकाई को दी गई सेवा, यहाँ पहुँचाया पेय, व्यक्त करनी चाहिए ताकि भिन्न द्रव्यमान, आयतन व पुनः-उपयोग वाले पैक समान आधार पर तुलनीय हों। प्रति किलोग्राम या प्रति बोतल यह नज़रअंदाज़ करता है कि काँच भारी है पर पुनः भरा जा सकता है।
गन्ने के एथेनॉल से बनी जैव-पॉलिएथिलीन का सर्वोत्तम वर्णन है
1. जैव-आधारित व जैव-अपघटनीय, क्योंकि उसका कार्बन पौधों से आता है
2. जैव-आधारित पर जैव-अपघटनीय नहीं, क्योंकि उसकी रासायनिक संरचना साधारण पॉलिएथिलीन जैसी है
3. जीवाश्म-आधारित व जैव-अपघटनीय, क्योंकि वह एथेनॉल से बनी है
4. न जैव-आधारित न जैव-अपघटनीय, क्योंकि वह पॉलिओलेफ़िन है
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उत्तर: B — जैव-आधारित पर जैव-अपघटनीय नहीं, क्योंकि उसकी रासायनिक संरचना साधारण पॉलिएथिलीन जैसी है
कार्बन का उद्गम (जैव-आधारित) व जैव-अपघटन की क्षमता अलग-अलग हैं: जैव-पॉलिएथिलीन की संरचना जीवाश्म पॉलिएथिलीन जैसी है और वह जैव-अपघटनीय नहीं है। PBAT उलटा संयोजन दिखाता है: जीवाश्म-आधारित पर जैव-अपघटनीय।
प्लास्टिकों की पहचान व पृथक्करण के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. फ़्रॉथ फ़्लोटेशन आर्द्रता-गुण में अंतर पैदा कर समान घनत्व के बहुलक अलग कर सकता है
2. स्थिरवैद्युत पृथक्करण ट्राइबोवैद्युत आवेशन व उच्च-वोल्टता क्षेत्र में विक्षेपण प्रयोग करता है
3. PE व PP को जल में प्लवन–निमज्जन से एक-दूसरे से साफ़-साफ़ अलग किया जा सकता है
4. रेज़िन पहचान कोड बहुलक की पहचान करता है, यह नहीं कि स्थानीय पुनर्चक्रण उपलब्ध है
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उत्तर: A — फ़्रॉथ फ़्लोटेशन आर्द्रता-गुण में अंतर पैदा कर समान घनत्व के बहुलक अलग कर सकता है; B — स्थिरवैद्युत पृथक्करण ट्राइबोवैद्युत आवेशन व उच्च-वोल्टता क्षेत्र में विक्षेपण प्रयोग करता है; D — रेज़िन पहचान कोड बहुलक की पहचान करता है, यह नहीं कि स्थानीय पुनर्चक्रण उपलब्ध है
फ़्लोटेशन, स्थिरवैद्युत पृथक्करण व कोड का अर्थ सही हैं। PE व PP दोनों जल में तैरते हैं, इसलिए जल उन्हें अलग नहीं कर सकता।
पुनर्चक्रण-मार्गों के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. यदि फ्लेक सुखाए न जाएँ तो यांत्रिक पुनर्चक्रण जल-अपघटन से PET की आंतरिक श्यानता घटाता है
2. पायरोलिसिस ऑक्सीजन के बिना प्लास्टिक गर्म कर तेल, गैस व चार देता है
3. क्रायोजेनिक पिसाई आकार घटाने से पहले रबर को भंगुर बनाने के लिए द्रव नाइट्रोजन प्रयोग करती है
4. ऊष्मासुघट्य सफ़ाई के बाद ऊष्मसुघट्य की तरह फिर पिघलाकर ढाले जा सकते हैं
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उत्तर: A — यदि फ्लेक सुखाए न जाएँ तो यांत्रिक पुनर्चक्रण जल-अपघटन से PET की आंतरिक श्यानता घटाता है; B — पायरोलिसिस ऑक्सीजन के बिना प्लास्टिक गर्म कर तेल, गैस व चार देता है; C — क्रायोजेनिक पिसाई आकार घटाने से पहले रबर को भंगुर बनाने के लिए द्रव नाइट्रोजन प्रयोग करती है
PET का जलीय निम्नीकरण, पायरोलिसिस और क्रायोजेनिक पिसाई सही कही गई हैं। क्रॉसलिंक ऊष्मासुघट्य फिर पिघलाए नहीं जा सकते।
जीवन-चक्र आकलन के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. सूची-चरण उत्पाद-तंत्र के प्रत्येक चरण के निवेश व निर्गत गिनाता है
2. पालने-से-क़ब्र कच्चे माल के निष्कर्षण से अंतिम निपटान या पुनर्चक्रण तक फैला है
3. पुनः उपयोगी थैले का पदचिह्न पहले उपयोग से ही एकल-उपयोग थैले से कम होता है
4. प्रभाव आकलन सूची-आँकड़ों को kg CO₂-समतुल्य जैसी श्रेणियों में बदलता है
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उत्तर: A — सूची-चरण उत्पाद-तंत्र के प्रत्येक चरण के निवेश व निर्गत गिनाता है; B — पालने-से-क़ब्र कच्चे माल के निष्कर्षण से अंतिम निपटान या पुनर्चक्रण तक फैला है; D — प्रभाव आकलन सूची-आँकड़ों को kg CO₂-समतुल्य जैसी श्रेणियों में बदलता है
सूची, सीमा व प्रभाव आकलन सही वर्णित हैं। पुनः उपयोगी थैले पर उत्पादन का बड़ा भार होता है और वह अपनी ब्रेक-ईवन उपयोग-संख्या के बाद ही जीतता है।
जैव-अपघटनीय बहुलकों व सूक्ष्म-प्लास्टिकों के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. सूक्ष्म-प्लास्टिक 5 mm से छोटे प्लास्टिक-कण हैं
2. टायर-घिसाव के कण व धुलाई में झड़े तंतु प्राथमिक सूक्ष्म-प्लास्टिक हैं
3. PLA ठंडे समुद्री जल में शीघ्र अपघटित होता है, इसलिए उसे फेंका जा सकता है
4. कंपोस्टेबल प्लास्टिकों को PET पुनर्चक्रण-धारा से दूर रखना चाहिए
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उत्तर: A — सूक्ष्म-प्लास्टिक 5 mm से छोटे प्लास्टिक-कण हैं; B — टायर-घिसाव के कण व धुलाई में झड़े तंतु प्राथमिक सूक्ष्म-प्लास्टिक हैं; D — कंपोस्टेबल प्लास्टिकों को PET पुनर्चक्रण-धारा से दूर रखना चाहिए
आकार-सीमा, प्राथमिक स्रोत और पृथक्करण का नियम सही हैं। PLA को औद्योगिक कंपोस्टिंग-परिस्थितियाँ चाहिए और ठंडे समुद्री जल में वह बहुत धीरे अपघटित होता है।
एक संयंत्र को 25% पुनर्चक्रित PET (द्रव्यमान से) वाली 2160 kg बोतल-रेज़िन बनानी है। पुनर्चक्रित पेलेट एकत्रित गट्ठरों से बनते हैं, जिनकी गट्ठर-से-पेलेट कुल उपज 72% है (छँटाई-धुलाई, फिर पुनःप्रसंस्करण)। आवश्यक गट्ठर-द्रव्यमान ____ kg (पूर्णांक) है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 750
आवश्यक पुनर्चक्रित पेलेट = 0.25 × 2160 = 540 kg। गट्ठर = 540 / 0.72 = 750 kg। भाग देने की जगह 0.72 से गुणा करने पर 389 kg आता है, जो सामान्य भूल है।
जिस तुलना में प्रकार्यात्मक इकाई एक फेरे में सामान घर ले जाना है, उसमें एकल-उपयोग थैले का पदचिह्न 0.045 kg CO₂e प्रति फेरा है और पुनः उपयोगी थैले का 1.8 kg CO₂e है, जो पूरा उत्पादन से है (उपयोग व निपटान कुछ नहीं जोड़ते)। प्रत्येक फेरा एक एकल-उपयोग थैले का स्थान लेता है। जिस फेरे-संख्या पर दोनों पदचिह्न बराबर हों वह ____ (पूर्णांक) है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 40
ब्रेक-ईवन n के लिए 0.045 n = 1.8, अतः n = 1.8 / 0.045 = 40 फेरे। 40 उपयोगों के बाद पुनः उपयोगी थैले का कुल कम रहता है।
प्रकार्यात्मक इकाई 28 g प्रत्येक वाली 1.0 L PET बोतलों में 1000 L पेय है। वर्जिन PET के लिए 2.2 kg CO₂e प्रति kg तथा पुनर्चक्रित PET के लिए 0.9 kg CO₂e प्रति kg लें, और PET द्रव्यमान का 30% पुनर्चक्रित मानें। केवल PET रेज़िन पर विचार करते हुए प्रति प्रकार्यात्मक इकाई पदचिह्न ____ kg CO₂e (एक दशमलव स्थान) है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 50.7
1000 बोतलें × 0.028 kg = 28 kg PET। द्रव्यमान-भारित गुणांक = 0.70 × 2.2 + 0.30 × 0.9 = 1.54 + 0.27 = 1.81 kg CO₂e प्रति kg। पदचिह्न = 28 × 1.81 = 50.68, अतः 50.7 kg CO₂e। सब-वर्जिन PET से 61.6 आता।