Что такое полимерные отходы, способы их утилизации и переработки
Сегодня экология обозначается в ряду самых важных проблем, по словам президента РФ, ежегодно в нашей стране образуется порядка 5,6 миллиардов тонн отходов, при этом утилизации подлежит только половина. Ситуация такова, чтобы для многих предприятий захоронение или сжигание отходов намного выгоднее в силу меньших затрат, чем их вторичное использование. Особенно остро встает вопрос грамотной утилизации агрессивных продуктов, которые практически не подлежат разложению и негативно влияют на окружающую среду и, как следствие, на качество жизни россиян.
Объем полимеров, отходы которых опасны для окружающей среды и практически не разложимы при неправильной утилизации, растет с каждым годом. Правильное с технической точки зрения название — отходы полимеров прямо отражает их значение в экологическом плане.
Полимерные материалы используются буквально во всех сферах жизни человека, однако наряду с их положительными качествами, самый главный их недостаток заключается в том, они не способны самоликвидироваться достаточно быстро под воздействием окружающей среды.
Отношение к полимерам как вторичному сырье позволит решить не только экологические и социальные проблемы, но и экономические, так как данные отходы обладают мощным сырьевым и энергетическим ресурсом.
Отметим, в настоящее время производится столько же полимеров, сколько и металлов вместе взятых (литье стали, чугуна, проката и цветных металлов), что свидетельствует о глобальном распространении полимеров, а видов пластиков насчитывается порядка 150 и 30% из них представляют смеси полимеров. С точки зрения экономики, использование отходов полимеров вторично позволит существенно экономить сырье и электроэнергии, это действительно перспективный вид деятельности.
Что относится к полимерным отходам?
Высокомолекулярные продукты используются во всех сферах деятельности. Это волокно для ткани, всевозможные хозяйственные емкости. Ежегодно производятся сотни тонн пленки из полимеров для упаковки, бытовых целей, сельского хозяйства, строительства. Проблема переработки полимерных материалов связана с наносимым природе вредом.
Для разложения высокомолекулярных соединений на простые молекулы занимает в естественных условиях до 200 лет. При изготовлении товаров в пластик добавляют токсичные красители, оксиды металлов, другие компоненты, негативно влияющие на биосферу. В процессе разложения комплексных структур образуются яды, загрязняющие воздух, воду, почву.
Полимерные отходы образуются в быту и на производстве. Это:
Список можно продолжать до бесконечности. Предприятия по переработке пластика никогда не истаптывают дефицит сырья.
Утилизация полимеров
Разработаны высокотемпературные, химические и механические методы утилизации полимерных отходов. Некоторые из них предусматривают получение полезных продуктов или тепла.
Способ утилизации отходов зависит:
Учитывают затратность технологии, возможную рентабельность.
Сжигание
Оснащать утилизаторы дорогостоящими фильтрами нецелесообразно, производство тепла станет убыточным.
Захоронение
Устаревший способ утилизации полимеров, связанный со структурными изменениями ландшафта, нарушением среды обитания флоры и фауны. Вредный с точки зрения экологической безопасности.
Пиролиз полимеров
Термическое разложение применяется для получения газообразных, жидких и твердых углеводородов. Газообразная фракция улавливается или отводится для факельного сжигания. Жидкая используют для смазок, лакокрасочных материалов, всевозможных пропиток. Твердая нужна при производстве битума, сингенетических смол.
Пиролиз полимеров происходит в вакуумных установках под высоким давлением и температурой. Производные пиролиза:
Какая продукция пригодна для переработки?
Рециклингу подвергают до 90% пластика, обработавшегося при производстве товаров. Такое сырье считается чистым, не требующим сортировки. Сразу установлен вид сырья.
Бытовой мусор обязательно сортируют.
Для вторичной переработки полимеров отдельно собирают:
Каждому виду полимеров присвоен номер по международной классификации.
Методы переработки
Общий процесс переработки вторичного пластика:
Вторичная переработка полимеров очень выгодна для крупных предприятий. Это возможность получить прибыль за то, что обычно выбрасывается. Также важно учитывать пользу для окружающей среды. Еще один фактор в пользу использования вторичного сырья – удешевление производства изделий из пластика.
Выдувное формование
Выдувной способ предполагает выдувание сжатым воздухом для получения полых изделий. Для этого применяется разогретые заготовки.
Экструзия
Путем экструзии на выходе можно получить тонкую пленку. В процессе раздувания горячим воздухом можно получить полые изделия. Характерным их отличием будет след от полуформ в виде полосок на боковой поверхности.
Пневматическое формование
Пневматическое формование дает возможность получить объемные изделия небольшого и крупного размера (как ванны, так и стаканчики). Листовая заготовка разогревается и прижимается к копируемой форме.
Каландрование
Метод каландрования предполагает непрерывный процесс создания полимеров из термопластов. Выполняется путем пропускания расплава через каландр с вращающимися валками. Одна композиция при этом проходит несколько валов.
Одновременно можно наблюдать процесс уплотнения и увеличения ширины, в результате чего получается пленка нужного размера. Ее можно разрезать и наматывать.
Горячее штампование
Путем горячего штампования есть возможность получить материалы самых разных форм и размеров. Суть заключается в том, что происходит одновременное воздействие давления и повышенной температуры. Таким способом получают листовые объекты, пластины, древесные плиты, древесноволокнистые плиты разного назначения.
Вторичная переработка полимеров
Полный производственный цикл предусматривает получение готовых изделий. Это очень длинная цепочка, предусматривающая большие капиталовложения, помещения для оборудования, сложную систему логистики.
Отходы полимеров можно переработать семью способами
Технология переработки полимеров часто ограничивается выпуском промежуточных видов сырья, которое отправляют на предприятия перерабатывающей отрасли. Такой принцип утилизации отходов заимствован из развитых европейских стран.
Гранулирование
Гранулят – небольшие кусочки пластика, готовые для загрузки в формовочные агрегаты. Их получают путем трансформации полимеров двумя способами:
Повторная стабилизация
Химический состав углеводородов задается в процессе синтеза. При стандартной вторпереработке состав полимеров не изменяется. Повторная стабилизация – это способ изменить молекулы пластика физико-химическим способом. Метод необходим для смешанных полимерных отходов, частично деструктурированных отходов, извлекаемых на полигонах.
Стабилизация подразумевает химическую модификацию материала за счет внесения в расплав стабилизирующих добавок. Улучшаются эксплуатационные свойства получаемых компонентов, возрастает сопротивляемость к термоокислению. В рециклинге пластмассы повторная стабилизация играет ключевую роль.
У вторичного сырья могут быть нарушения химических цепочек, возникающие в процессе эксплуатации. В состав полученной смеси различных полимерных материалов необходимо включать стабилизирующие добавки, чтобы восстановить или улучшить их сопротивляемость к термоокислению.
Основные этапы переработки
Любая технология включает процесс подготовки вторсырья. Основные этапы:
Продукты переработки полимеров
В списке товаров практически все полимерные товары, выпускаемые из первичного сырья. Исключения составляют посуда и упаковка, контактирующая с готовыми продуктами питания.
Используемое оборудование в технологической цепочке процесса вторичной переработки полимеров
Вторичные полимерные материалы получаются двумя методами: механическим и химическим. Так как химический способ применяется довольно редко из-за высокой цены на катализаторы, механическая переработка мусора пользуется большей популярностью в сфере переработки пластика.
В технологическую цепочку процесса входят три этапа:
Схема движения сырья
На этапе измельчения задействовано такое оборудование, как:
После того как материал был измельчён, вымыт и просушен, он отправляется на следующий этап – агломерацию. Этот процесс происходит в экструдере. Такой агрегат, применяется для придания большей пластичности материалу, чтобы в дальнейшем выполнить продавливание его сквозь формующую головку. Экструдеры бывают:
Проблема утилизации отходов
Экструдеры подбираются в зависимости от характеристик, которыми обладает перерабатываемая пластмасса, и от того, что планируется производить из полученного сырья. Уже после прохождения агломерации пластмассу можно реализовывать в качестве сырья. Однако для повышения качества материала рекомендуется применять третий этап – гранулирование.
В грануляторе сырьё смешивается с разнообразными добавками и красителями для повышения качества вторичного материала. В результате получаются пластиковые гранулы, которые удобно применять в производстве целлофановых пакетов, различных плёнок, строительных изделий и т. д.
Оборудование для переработки полимеров
Для переработки полимерных отходов создают комплексные линии. Для каждого вида пластика создают индивидуальную технологическую цепочку. Небольшие предприятия выпускают определенный вида вторсырья. Они подбирают типовое оборудование, предназначенное для переработки этих полимерных отходов.
Виды оборудования для переработки
Используемое оборудование при вторичной переработке
Переработка выполняется по определенной технологической цепочке:
Обработка полимеров проводится в несколько этапов. Сначала нужна тщательная сортировка. Затем выполняется измельчение, разделение, мойка, сушка и грануляция.
В процессе обработки применяется следующее оборудование:
Вторичная переработка полимерной продукции
В современном мире проблема утилизации полимерных отходов считается достаточно актуальной. Ежегодно на мусорных полигонах собираются миллионы тонн продукции данного типа. И лишь небольшая часть полимеров подвергается вторичной переработки. В результате ее проведения получают высококачественное сырье, пригодное для производства новой продукции.
Что такое полимерная продукция?
Каждый год объем выработки полимерных материалов увеличивается приблизительно на 5%. Такая популярность связана с их многочисленными положительными свойствами.
Данная продукция преимущественно используется в качестве тары. Она повышает срок службы изделий, которые находятся внутри упаковки. Также полимеры имеют отличный внешний вид и долгий срок службы.
Современная промышленность выпускает следующие разновидности продукции данного типа:
Какая продукция пригодна для переработки?
Рециклингу подвергаются не все полимеры.
Термопластические синтетические материалы, которые при воздействии высокой температуры способны изменять свою форму, чаще всего используются для вторичной переработки.
Поэтому для этой цели собирают и специальным образом подготавливают такие виды отходов:
В чем основная проблема переработки полимерных отходов?
На данный момент переработке подвергается лишь небольшая часть от всех существующих отходов. Развитие данной сферы происходит медленно, несмотря на ее актуальность. Это связано со следующим:
Как происходит сбор вторсырья для переработки?
Вторичная переработка полимеров происходит после того, как пройдены все этапы подготовки сырья:
Как осуществляется переработка полимеров?
После сбора и первичной сортировки переработка полимерных отходов происходит таким способом:
Стандартный перечень оборудования для мусороперерабатывающего завода
Переработка отходов полимеров осуществляется при помощи следующего оборудования:
Какая стоимость отходов на соответствующем рынке?
Проведя анализ цен на рынке, понятно, что стоимость отходов, которые хранятся на мусорных полигонах, ниже от цены на вторсырье в 3-6 раз (относительно первичного сырья в 7-10 раз). Если проанализировать ценообразование на примере полиэтиленовой пленки, можно понять следующее:
Такая большая разница в ценах наблюдается не у всей продукции. Например, она почти не ощутима с ПВХ, полипропиленом, полистиролом и АБС-пластиком. В случае с ПЭТ стоимость полигонного сырья отличается от вторпродукции всего в 2-3 раза. Это объясняется особенностями его переработки, в результате которой за счет измельчения получают хлопья.
Куда сбывают полученное вторсырье?
Компании, которые занимаются переработкой отходов, чаще всего отправляют полученный продукт на продажу. Если такие заводы имеют собственное оборудование, они могут заниматься производством полимеров из полученного сырья. Только это не всегда экономически выгодно
. Изготовленные пластиковые изделия чаще всего однотипные, что утрудняет их реализацию большими партиями.
Чаще всего подобные компании занимаются производством канализационных труб, строительных материалов или некоторых деталей автомобилей. На продукцию данного типа существует большой спрос на рынке.
Также очень популярна сторонняя переработка отходов полимерного типа. Эта услуга заключается в том, что заинтересованная компания отдает свой мусор заводу, который после проведения рециклинга возвращает ей готовое вторсырье. Владелец полимерных отходов платит за их переработку около 8-10 руб./кг, что считается очень выгодной сделкой.
Технология утилизации и вторичной переработки полимеров
Несмотря на большой объем вторичного сырья в виде использованной полимерной продукции, переработка выполняется только на 30%. Уничтожение стандартными, устаревшими способами ведет к загрязнению и утрате нужных ресурсов. Вторичная переработка полимеров решает эти проблемы, поэтому должна стать основным способом утилизации.
Что такое полимерная продукция
Большая часть полимеров в России – это упаковочная тара. Область применения обусловлена надежным сохранением продукции и привлекательным видом. Ежегодно образуется около 3,3 миллиона тон полимерных отходов и эта цифра неуклонно растет.
Основные разновидности полимерной продукции:
Справка! Большая часть полимеров поддается сжиганию или захоронению, что совершенно небезопасно для экологии. В результате утилизации происходит выделение токсических веществ.
Классификация полимеров
Выделяют несколько основных типов полимерного мусора:
Какая продукция подходит в качестве ценного сырья
Переработка подходит не для всех полимеров. Предприятия принимают термопластичные синтетические материалы, среди которых ПВХ (поливинилхлорид), ПС (полистирол), АБС (акрил-бутадиенстирольный пластик), ПП (полипропилен).
Справка! Предварительно проводится сортировка мусора. Полимеры разделяют по типу материала, размеру и цвету. Обычно это ручной и довольно дорогостоящий способ.
К термопластичным (пригодным для переработки) материалам относят:
Непригодные материалы – эпоксидные и фенольные смолы, полиуретан.
Пластиковые отходы могут выступать в качестве ценного вторичного сырья и готового материалы для рециклинга, повторного изготовления пластмассовых изделий. Каждый вариант имеет превосходство перед такими способами утилизации, как сжигание, захоронение и вывоз на полигоны.
Используемое оборудование при вторичной переработке
Переработка выполняется по определенной технологической цепочке:
Обработка полимеров проводится в несколько этапов. Сначала нужна тщательная сортировка. Затем выполняется измельчение, разделение, мойка, сушка и грануляция.
В процессе обработки применяется следующее оборудование:
Методы переработки
Общий процесс переработки вторичного пластика:
Вторичная переработка полимеров очень выгодна для крупных предприятий. Это возможность получить прибыль за то, что обычно выбрасывается. Также важно учитывать пользу для окружающей среды. Еще один фактор в пользу использования вторичного сырья – удешевление производства изделий из пластика.
Выдувное формование
Выдувной способ предполагает выдувание сжатым воздухом для получения полых изделий. Для этого применяется разогретые заготовки.
Экструзия
Путем экструзии на выходе можно получить тонкую пленку. В процессе раздувания горячим воздухом можно получить полые изделия. Характерным их отличием будет след от полуформ в виде полосок на боковой поверхности.
Пневматическое формование
Пневматическое формование дает возможность получить объемные изделия небольшого и крупного размера (как ванны, так и стаканчики). Листовая заготовка разогревается и прижимается к копируемой форме.
Каландрование
Метод каландрования предполагает непрерывный процесс создания полимеров из термопластов. Выполняется путем пропускания расплава через каландр с вращающимися валками. Одна композиция при этом проходит несколько валов.
Одновременно можно наблюдать процесс уплотнения и увеличения ширины, в результате чего получается пленка нужного размера. Ее можно разрезать и наматывать.
Горячее штампование
Путем горячего штампования есть возможность получить материалы самых разных форм и размеров. Суть заключается в том, что происходит одновременное воздействие давления и повышенной температуры. Таким способом получают листовые объекты, пластины, древесные плиты, древесноволокнистые плиты разного назначения.
Утилизация пластика
Утилизация полимерных отходов проводится путем сжигания и захоронения, что крайне невыгодно при возможности использования сырья для последующего изготовления продукции. Однако такие способы все еще активно практикуются.
Применяемые способы утилизации:
Использование пластикового утильсырья для переработки позволяет сократить количество складируемых на полигонах отходов и защитить природу от загрязнения. Кроме того, полученное сырье сокращает затраты на энергию и нефтяную продукцию. Для глобального решения вопроса переработки нужно начинать с информирования населения о важности сортировки мусора.
Переработка пластика (2 видео)
Как устроена сфера переработки пластика в России
Зачем нужна переработка пластика
Вместо того, чтобы приносить пользу обществу и экологии, пластиковые изделия оказываются на полигонах и свалках. Синтетический материал начинает разлагаться под воздействием солнечных лучей. В процессе выделяются вредные вещества: углекислый и угарный газ, фосген и бромистый водород. Рассчитать скорость разложения пластика трудно. На процесс влияет несколько факторов: тип материала, влажность и температура. Так, одноразовый подгузник и зубная щетка исчезнут только через 500 лет, а стакан кофе, который был куплен в кофейне перед работой, будет лежать на свалке не менее 30 лет.
Экологические организации и активисты не первый год призывают общество не просто сокращать потребление, но и развернуться в сторону переработки. Это поможет:
В России частные компании и государство уже объединили усилия, чтобы создать взаимовыгодную модель сотрудничества. Бизнесмены заинтересованы в появлении новых производств и технологий, а власти создают подходящую инфраструктуру. Прорывом стала «мусорная» реформа, которая заработала в 2019 году. Речь идет о ФЗ-89 «Об отходах производства и потребления». Впервые закон появился в 1998 году. Но за 23 года он претерпел ряд изменений. Важные поправки в закон внесли в 2014 году. Именно тогда впервые заговорили о том, что нужно снижать объемы полигонного захоронения и наращивать переработку вторсырья. После «майских» указов президента России в 2018 году в национальном проекте «Экология» появилась новая цель: повысить процент утилизации ТКО до 36% к 2024 году. Сейчас на переработку отправляется не более 7%.
Возможности переработки пластика
Возвращение пластика в производство — эффективный шаг для предприятий и экологии. Рециклинг тонны полимеров требует в среднем 10% энергии и воды от затрат на первичное производство. Если добавить к экономии неограниченное количество циклов переработки, то полимеры оказываются еще и выгодным материалом.
Российские предприятия успешно используют переработанный пластик для создания новых видов товаров. Так, компания «Умная среда» в Калининграде производит из этого материала лавки, урны и скамейки высокой прочности. В Екатеринбурге завод «Уралтермопласт» использует пластик для переработки в полимерный профиль. Полученные цветные доски в будущем становятся детскими площадками, заборами и даже мебелью для сада. Московская фирма «Аксион Рус» предложила альтернативу деревянным шпалам. Компания теперь делает их из переработанного пластика. На 1 км шпал уходит 170 т материала. Сырье поступает в «Аксион Рус» от предприятий-партнеров со всей страны.
Графический дизайнер, экоактивист и создатель бренда Plastic Doom Галина Ларина сама изготовила машину по плавке пластика. Полиэтиленовые пакеты благодаря ее оборудованию получают вторую жизнь в виде дождевиков, рюкзаков, зонтов и панам.
Потенциал развития у сферы переработки колоссальный, уверены эксперты. За счет притока большего объема сырья и потребности со стороны переработчиков возможен рост минимум в два раза в ближайшие 5–10 лет.
По оценкам «Технониколь», емкость рынка вторичной гранулы в ₽80 млрд — не предел. Сейчас эта цифра составляет ₽35–40 млрд. Это и шаг к улучшению экологии, и серьезный стимул для развития малого и среднего предпринимательства в области переработки и сортировки ТБО.
Типы пластика для переработки
Перед тем как начать сортировать пластик, давайте разбираться в его видах. На каждой упаковке есть своя маркировка: это цифра в треугольнике из стрелок. Цифра обозначает вид пластика. Чаще всего встречаются семь основных.
1 — ПЭТ (РЕТ, полиэтилентерефталат). Из него делают бутылки для фруктовых соков и безалкогольных напитков.
2 — ПЭВП (HDPE, полиэтилен высокой плотности). Из этого вида пластика создают упаковку для шампуня или косметики, детские игрушки.
3 — ПВХ (PVC, пластифицированный поливинилхлорид или просто поливинилхлорид). Он используется для создания натяжных потолков, пластиковых окон, линолеума, искусственной кожи и не только.
4 — LDPE (полиэтилен низкой плотности). Именно из такого пластика состоят мусорные баки и мешки.
5 — PP (полипропилен). Ланч-боксы, контейнеры для еды на вынос и для мороженого сделаны из этого пластика.
6 — PS. Из полистирола созданы поролоновые чашки для горячих напитков, пластиковые столовые приборы, емкости для яиц и не только.
7 — O (OTHER) ПРОЧЕЕ. Из такого типа пластика делают диски, линзы, защитные очки, строительные элементы.
Не все типы принимаются переработчиками. Подробное объяснение есть в книге Андрея Яковлева «Страна отходов. Как мусор захватил Россию и можно ли ее спасти». Как пишет автор, ПЭТ, ПЭВП и LDPE принимаются во всех пунктах. В стране есть предприятия, которые занимаются их переработкой. Инфраструктуры для утилизации ПВХ в России нет, и сдать такой тип пластика не получится. Сложности будут и седьмым типом. Его не перерабатывают даже за границей, поскольку он создается из нескольких типов пластика. PP и PS тоже принимаются не везде. Нужно уточнять у мусорного оператора.
Изучив маркировку, можно начинать сортировать пластик. Для удобства жителей «Гринпис» запустил сайт и мобильное приложение Recyclemap. Карта работает в 69 городах России и помогает узнать, где и какую упаковку можно сдать в вашем городе.
Заводы по переработке пластика
К 2024 году в России появятся 210 заводов по переработке отходов. Такими планами поделились российские власти. По данным Минприроды РФ, в стране сейчас работают около 80 заводов по переработке пластика. В ближайшие несколько лет владельцы этих предприятий намерены увеличить свою загрузку. Как пояснил исполнительный директор ассоциации «Русбренд» Алексей Поповичев, нехватка сырья пока мешает увеличить обороты производства.
Не работает на полную мощь и завод, который перерабатывает пластик по уникальной технологии bottle-to-bottle. Ее использует лишь одно предприятие **— **«Пларус». Он открылся в 2007 году в Солнечногорске. Ресурсов предприятия хватает, чтобы переработать до 2 500 т пластиковых бутылок. После переработки бутылки становятся ПЭТ-гранулятом. Его используют для создания новых емкостей для напитков.
Подключились к борьбе с пластиковым загрязнением и крупнейшие корпорации мира. Так, в России в 2018 году появилась ассоциация производителей продукции в упаковке «РусПРО». Она объединила крупных международных производителей: PepsiCo, Coca-Cola HBC, Unilever, Tetra Pak, Nestlé, Danone. Предприятия объединились для того, чтобы совместными усилиями развивать концепцию расширенной ответственности производителей.
Однако переработчики пластика сталкиваются и с рядом проблем. Так, предприятия пока не нашли способы переработки тары, состоящей из нескольких видов пластика. К таким видам относится гибкая пленка. Ее еще называют «снековой» упаковкой. Это означает, что часть пластика по-прежнему отправляется на свалки, а другая — сжигается.
Но любые сложности — это новые возможности для предприятий. Они инвестируют крупные суммы денег на развитие технологий, чтобы создать эффективную систему переработки всех типов пластиковой упаковки.
Процесс переработки пластика
Процесс переработки пластика состоит из нескольких этапов: сбор, сортировка, измельчение, промывка и гранулирование. Сортировка происходит вручную или автоматически. Она помогает избавиться от загрязненных элементов из всего потока отходов. После этого пластик измельчают на хлопья, а затем перерабатывают в гранулы путем нагревания.
Производственная линия предприятий по переработке состоит из специального оборудования общей стоимостью до ₽10 млн. Обычно в линию входят:
За 8-часовой рабочий день благодаря этому оборудованию можно создать до 4 т пластикового гранулята, а это 88 т в месяц (с учетом выходных дней). Стоимость одной тонны готового материала составляет ₽30 тыс. Продав полученный гранулят, производитель сможет выручить более ₽3,5 млн. Прибыль после вычета обязательных расходов (покупка пластикового сырья, аренда помещения, заработная плата сотрудникам и другие расходы) составит ₽720 тыс. После уплаты налогов у переработчика останется ₽612 тыс. чистой прибыли. Гранулят пользуется спросом среди предприятий всех сфер промышленности. Реализовывать их можно, например, производителям контейнеров и упаковочных средств, ПЭТ-бутылок, вентиляционных каналов, труб и пластиковой мебели. Пластик также активно используется фабриками по созданию синтетических тканей.
