Библиографическое описание:

Примеров О. С., Макеев П. В., Клинков А. С. Обзор методов переработки отходов полимерных материалов и анализ рынка вторичного сырья // Молодой ученый. — 2013. — №6. — С. 121-123.

Производство упаковочных материалов возрастает примерно на 5 % в год, а доля пластмасс в них увеличивается ежегодно на 11 %. Вместе с тем эта, в общем, положительная тенденция оборачивается и негативной стороной — загрязнением окружающей среды. Исследования показали, что в среднем требуется около 80 лет для того, чтобы деградация полимерного материала упаковки прошла до стадии ассимиляции окружающей средой. За это время человеческое общество успеет произвести столько новых упаковок, что они, после использования покроют огромные площади, на которых ничего не будет произрастать и на которых замрет жизнь. Эта картина особенно актуальна в местах концентрации населения, т. е. в больших городах.

Мировая практика свидетельствует о наличии нескольких возможных путей решения переработки использованной полимерной упаковки:

-         захоронение;

-         сжигание;

-         термическое разложение путем пиролиза;

-         разложение с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров);

-         вторичная переработка отходов.

Захоронение отходов полимерной тары и упаковки на полигонах связано с выведением из хозяйственного оборота значительных территорий, долговременным загрязнением окружающей среды и является нерациональным с энергетической точки зрения. Однако этот метод широко применяется как альтернатива другим вариантам утилизации отходов.

Сжигание отходов полимерных материалов не требует особой сортировки по типам полимеров, не сопряжено с истощением недр земли и существенным увеличением поверхности земли, непригодной для функционирования живых организмов. При этом, образующиеся при сжигании полимеров токсичные газообразные продукты, могут обусловливать интенсификацию парникового эффекта, а иногда — формирование озоновых дыр. Для нейтрализации этих выбросов и приведения данного производства в соответствие с требованиями международного стандарта ISO 9001 требуется установка комплекта дорогостоящего очистного оборудования, что практически делает такое производство нерентабельным [1].

Пиролиз — это термическое разложение органических продуктов в присутствии кислорода или без него. Пиролиз полимерных отходов позволяет получить высококалорийное топливо, сырье и полуфабрикаты, используемые в различных технологических процессах, а также мономеры, применяемые для синтеза полимеров.

Количество загрязняющих веществ, выделяющихся при пиролизе, составляет примерно половину от выделяющихся при сжигании таких же объемов ТБО на МСЗ.

Газообразные продукты термического разложения пластмасс могут использоваться в качестве топлива для получения рабочего водяного пара. Жидкие продукты используются для получения теплоносителей. Спектр применения твердых (воскообразных) продуктов пиролиза отходов пластмасс достаточно широк (компоненты различного рода защитных составов, смазок, эмульсий, пропиточных материалов и др.)

Разработаны также процессы каталитического гидрокрекинга для превращения полимерных отходов в бензин и топливные масла.

Многие полимеры в результате обратимости реакции образования могут снова разлагаться до исходных веществ. Для практического использования имеют значение способы расщепления ПЭТФ, полиамидов (ПА) и вспененных полиуретанов. Продукты расщепления используют снова в качестве сырья для проведения процесса поликонденсации или как добавки к первичному материалу. Однако имеющиеся в этих продуктах примеси часто не позволяют получать высококачественные полимерные изделия, например, волокна, но чистота их достаточна для изготовления литьевых масс, легкоплавких и растворимых клеев.

Гидролиз является реакцией, обратной поликонденсации. С его помощью при направленном действии воды по местам соединения компонентов поликонденсаты разрушаются до исходных соединений. Гидролиз происходит под действием экстремальных температур и давлений. Глубина протекания реакции зависит от pH среды и используемых катализаторов.

Этот способ использования отходов энергетически более выгоден, чем пиролиз, так как в оборот возвращаются высококачественные химические продукты.

По сравнению с гидролизом для расщепления отходов ПЭТФ более экономичен другой способ — гликолиз. Деструкция происходит при высоких температурах и давлении в присутствии этиленгликоля и с участием катализаторов до получения чистого дигликольтерефталата. По этому принципу можно также переэтерифицироватькарбаматные группы в полиуретане.

Все же самым распространенным термическим методом переработки отходов ПЭТФ является их расщепление с помощью метанола — метанолиз. Процесс протекает при температуре выше 150°С и давлении 1,5 МПа, ускоряется катализаторами переэтерификации. Этот метод очень экономичен. На практике применяют и комбинацию методов гликолиза и метанолиза.

В настоящее время наиболее приемлемым для России является вторичная переработка отходов полимерных материалов механическим рециклингом, так как этот способ переработки не требует дорогого специального оборудования и может бать реализован в любом месте накопления отходов.

Использование вторичного сырья в качестве новой ресурсной базы — одно из наиболее динамично развивающихся направлений переработки полимерных материалов в мире.

Существуют различные технологии переработки полимерных отходов, однако все они включают в себя следующие стадии: сбор, сортировка, мойка-сушка, измельчение, пластикация, гранулирование. Организация некоторых стадий сопровождается техническими и экономическими трудностями, что приводит к увеличению стоимости конечного продукта.

Для России это направление является относительно новым. Между тем интерес к получению дешевых ресурсов, которыми являются вторичные полимеры, весьма актуален [2].

Привлекательность переработки отходов можно проиллюстрировать на следующем примере:

-         стоимость с прессованных бутылок ПЭТФ ~ 100 долл. за тонну

-         дробленных чистых отходов ПЭТФ ~ 300 долл. за тонну

-         гранулы~ 1000 долл. за тонну

-         нити для текстильной промышленности или ткань для дорожного строительства ~ 2500 долл. за тонну.

В таблице 1 приведен сравнительный анализ цен на российском рынке переработки пластиковых отходов (источник: оценка Research.Techart на май 2010 г.) [1].

Таблица 1

Сравнительный анализ цен на российском рынке переработки пластиковых отходов

Стоимость вторичного сырья определяется двумя факторами:

а) степенью переработки. Может быть реализовано в виде дробленки, агломерата, гранул. Наиболее дорогим является гранулированное сырье.

б) цветом — натуральный, белый или цветной. Наиболее дорогим является бесцветное сырье. Также на стоимость пластиковых отходов влияет степени их чистоты и однородности.

Вывод: проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов, достаточно много. Решение которых невозможно без организации сбора, сортировки и первичной обработки; без разработки системы цен на вторичное сырье, стимулирующих предприятия к их переработке; без создания эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья и также методов его модификации с целью повышения качества; без создания специального оборудования для его переработки; без разработки номенклатуры изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья. Эти проблемы имеют свою специфику, но их нельзя считать неразрешимыми.

Литература:

1.      http://www.cleandex.ru

2.      http://www.recycling.nm.ru/recycl01.html

3.      Макеев П. В. Разработка оборудования и технологии для утилизации отходов термопластов Автореф. дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук по спец. 05.02.13,05.17.06: Тамбов, 2012. 16 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle