Переработка полимеров

Сегодня, когда использование пластика захватывает все сферы жизни, применяется в выпуске товаров массового спроса, переработка полимеров становится основным способом утилизации такого мусора. Она позволит осуществить очистку территорий от свалок, получить недорогие полимерные материалы для дальнейшего использования.

Значение проблемы утилизации для современного общества

На свалку попадают полимерные отходы разного типа, которые без вторичной переработки невозможно рационально уничтожить. Они не гниют в земле, десятилетиями разлагаются под воздействием атмосферных осадков, температурных перепадов, ультрафиолета. Тонны отходов полимеров лежат без дела, отравляя природу. Налаженное производство обеспечило бы получение недорого синтетического сырья для химических предприятий, сократило добычу природного не возобновляемого сырья. Доля синтетического мусора составляет до 60% всех свалок. В эту большую группу отходов входят разные изделия из полимеров:

• остатки пластиковых труб;
• отходы от производства пластиковых окон;
• упаковочные пленки;
• пластиковые бутылки;
• полиэтиленовые пакеты и иная упаковка из полиэтилена;
• пластиковые корпуса бытовой техники и электроники;
• тара из пластмассы;
• старые оконные профили;
• бытовые изделия, обувь и детские игрушки.

Это требуют специального подхода к утилизации. Полимеры относятся к доступным и безопасным в использовании синтетическим материалам, которые используются:

• производстве стройматериалов;
• бытовой техники и электроники;
• непищевых товаров массового спроса;
• упаковочных материалов для пищевых и непищевых продуктов.

С каждым годом растет потребления полимерных изделий промышленностью и потребителями, из-за этого растут горы мусорных свалок вокруг городов.

Для решения проблемы утилизации и рекультивации мусорных полигонов нужно правильно выбирать технологии утилизации полимерных отходов.

Технологический и экологический аспект утилизации

Традиционная утилизация полимерных отходов посредством сжигания или закапывания не рентабельна и небезопасна. Скопление полимерных составов в одном месте разрушает экологию. Это влечет нерациональное использование территорий. Из-за того что мусор из пластика слишком медленно подвергается биодеструкции, под мусорные полигоны при таком объеме отходов требуется с каждым годом отводить все больше территории.

Сжигание полимеров опасно с экологической точки зрения для окружающей среды и здоровья людей. От канцерогенов, выделяемых в процессе горения пластика, не спасают дорогостоящие очистные системы, работа которых затратна и требует больших вложений в текущее обслуживание.

Переработка полимерных материалов может проводиться с помощью пиролиза, когда в ходе медленного тления с минимальным доступом кислорода под воздействием высоких температур удается получить продукты в разном агрегатном состоянии:

• газообразном;
• жидком;
• твердом.

Полученный газ может использоваться для отопления жилых, социальных, коммерческих помещений. Из жидких компонентов делают теплоносители для автономных систем отопления. Твердые вещества идут на производство смазок, эмульсий, пропиточных составов, иных компонентов, необходимых для работы техники и осуществления строительной деятельности. Такие способы утилизации полимерных отходов позволяют получать тепло и сырье для разных сфер промышленности.

Еще один способ утилизации отходов из полимеров – разложение их на исходные мономеры при помощи различных факторов:

• высоких температур;
• давления;
• водных растворов и катализаторов.

Это наиболее рентабельный, безопасный способ утилизации, но для его применения требуется специальное оборудование для переработки полимеров, а также предварительная сортировка полимерного мусора, позволяющая перерабатывать отдельно разные виды пластика. Выполнение этого требования изменит кардинально всю систему сбора бытового и промышленного мусора. После ее внедрения вместо свалки отдельно собранные виды пластика можно будет сразу отправлять на рециклинг. В том случае полимерные отходы не будут разрушать экологию. Не потребуется отводить землю под мусорные свалки в больших объемах, так как центры переработки расфасованных пластиковых отходов будут находиться в городах. Такие способы утилизации позволяют решать одновременно несколько проблем:

• экологическую;
• промышленную;
• социальную.

Виды вторичной переработки полимерных отходов

Введение в технологию переработки полимеров разных технологических циклов, основанных на использовании последних достижений науки, увеличит прибавочную стоимость переработанной продукции. Если спрессованные пластиковые бутылки стоят всего 100 долларов за тонну, то в очищенном и измельченном состоянии одна тонна такого сырья, которому требуется химическая переработка, будет стоить 300 долларов.

Если из них сделать гранулы для производства пластика, то стоимость тонны возрастет до 1000 долларов. Современные технологии по производству синтетических нитей из пэт-бутылок для текстильной промышленности увеличивают стоимость материала до 2500 долларов за тонну.

Рентабельность рециклинга мусора велика. Для развития отрасли на начальном этапе потребуются большие вложения. Поэтому объем вторичной переработки полимеров в России на сегодняшний день низкий.

Основные этапы переработки

При организации рециклинга полимерных отходов требуется понять, что относится к полимерным отходам, которые подходят для вторичной переработки. Сегодня перерабатывают только термопластичный синтетический мусор:

• полиэтилен;
• ПП;
• ПВХ;
• ПС;
• АБС-пластик.

Технология вторичного использования старого пластика состоит из нескольких этапов:

1. Сначала должна проводиться сортировка пластикового мусора по типу, цвету, форме, размеру. Пока сортировка проводится вручную, так как из пластикового сырья следует удалить весь твердый мусор, который может испортить дорогостоящее оборудование для переработки полимерных материалов. Сложность организации данного этапа состоит в том, что это неквалифицированный труд.Возникает вопрос, с кем работатьна начальном этапе организации переработки. Наиболее рентабельной будет сортировка мусорных отходов населением при выбрасывании их в места накопления. Такое правило позволит максимально сократить стоимость начального этапа технологической утилизации пластикового мусора.
2. Вторым этапом идет измельчение рассортированных отходов. Оно проводится на специальном оборудовании, где ножевые насадки с дробилками измельчают пластик одного вида на маленькие частицы размером от 0, 2 до 0,9 см. В последнее время стали применять криогенную технологию измельчения, позволившую получать полимерные крошки.
3. После измельчения сырья проводят выделение из него первичных компонентов полимеров – мономеров. Это делается при помощи водных растворов, содержащих ПАВ, способных менять гидрофильные свойства полимеров.
4. Затем сырье моют специальными средствами и сушат в установках, доводя уровень влажности до 10-15%.
5. Подготовленный материал отправляют на грануляцию, чтобы облегчить последующие этапы технологического использования такого сырья в условиях химического производственного цикла. Из полученных гранул делают различные материалы, изделия с использованием новейших методов синтеза и термической обработки.

Экономический потенциал переработки пластикового мусора в России

Сегодня вопрос о том, сырье полимерное вторичное– это отходы или нет, уже не стоит. Современные исследования химиков, расчеты экономистов доказали, что переработанный пластиковый мусор может стать неисчерпаемым ресурсом для всех отраслей экономики.

Современная химия научилась получать из него с помощью новых видов синтеза до нескольких десятков видов вторичных полимеров, новые виды мономеров, олигомеров, сополимеров. При синтезе первичных полимеров используются природные ископаемые, такие как нефть и газ. Решая проблемы технологии вторичной переработки можно добиться эффективного использования природного сырья. Оно добывается в непростых условиях Севера.

Получаемые в ходе первичного синтеза полимерных материалов, синтетические смолы стоят дороже вторичных полимеров, которые по свойствам и качествам им не уступают. Вторичные полимеры – это отличный способ экономии и сокращения себестоимости различных видов химических производств. Высокая стоимость первичных полимеров на рынке и большие затраты на добычу природных ископаемых увеличивают стоимость конечных продуктов.

Использование пластикового мусора поможет задействовать сырьевой и энергетический ресурс, который способен стать основой для беспрецедентного роста российской экономики.

Сбор отходов, организация

Есть несколько вариантов сбора полимерных отходов. Сюда входят:

1. Сбор упаковочных материалов из крупных торговых точек. Это сырье считают наиболее чистым и пригодным для дальнейшей переработки.
2. Использование специальных контейнеров, каждый из которых предназначен для сбора определенного материала (бумага, пластиковые бутылки и др.). Очень практичный вариант. Он удобен, как для жителей многоэтажных домов, так и для перерабатывающих предприятий, так как материал уже отсортирован.
3. Нелегальный сбор сырья на полигонах. Это сырье продается напрямую производителям, а иногда перекупщикам.

Важным фактором при переработке полимеров является степень их загрязнения, цвет бутылок, упаковка, целостность. Чем быстрее будет решена задача подготовки сырья к вторичному его использованию, тем быстрее решится проблема пластиковых отходов, количество которых растет с каждым днем. Сортировка такого мусора снизит себестоимость его вторичного использования. Появление новых предприятий, работающих на таком сырье, обеспечит рост рабочих мест в городах вместе с улучшением экологической обстановки.

Часто подготовкой материала к переработке занимаются посредники. Сортируют материал вручную, так как оборудование не всегда справляется с поставленной задачей.

Сегодня научные журналы публикуют статьи по переработке полимеров.Они обосновывают рентабельность и выгоды вторичной переработки. Однако частный капитал пока неохотно инвестирует в развитие таких инновационных отраслей из-за рисков, связанных с закупкой дорогостоящего оборудования, отсутствия единого механизма сортировки мусорных отходов в стране.

Реформа коммунальной системы вывоза мусорных отходов, введение новых правил обязательной сортировки пластикового мусора сдвинет дело с мертвой точки. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. В регионах появились региональные операторы, которые будут заниматься вопросами транспортировки. Осталось теперь решить задачу сортировки пластиковых отходов в местах их накопления в городской черте.