Сбор, переработка и утилизация полимеров – вторичное и рациональное использование полимерных отходов

Полимерные отходы составляют до 40% объёма твёрдых коммунальных отходов в России, но лишь 7–10% из них подвергается вторичной переработке из-за низкой культуры раздельного сбора и смешивания разных типов пластика населением. Эффективный сбор требует строгого разделения по международной маркировке: ПЭТ (1) — бутылки, ПНД (2) — канистры, ПП (5) — контейнеры, так как даже 5% примесей другого полимера делает партию непригодной для переработки и отправляет её на захоронение. Промышленная переработка включает промывку, измельчение в хлопья, грануляцию при 180–280°С и выпуск вторичного сырья для производства новых бутылок, строительных труб, утеплителей и полиэфирного волокна для одежды. Рациональное использование полимерных отходов выходит за рамки механической переработки — химическая деполимеризация возвращает пластик к мономерам для производства первичного качества, а пиролиз преобразует смешанные отходы в топливо и технический углерод. Государственная поддержка отрасли осуществляется через систему расширенной ответственности производителя (РОП), обязывающую импортёров и производителей финансировать сбор и переработку, а также субсидии до 30% на оборудование для малого бизнеса в рамках нацпроекта «Экология» до 2030 года.

Количество пластиковых изделий постоянно растет. Отработанные материалы, старые предметы, упаковочные материалы не находят применения и их выбрасывают вместе с другим мусором. Но именно в этом заключается главная ошибка, т. к. полимеры практически не разлагаются. Как результат, накапливается огромное количество материалов, загрязняющих планету. Одно из эффективных решений – переработка полимеров. Причем важно реализовать этот метод на всех уровнях: в быту, на предприятиях, в сфере услуг.

Полимерные отходы – что это такое, что относится к полимерным отходам в мусорных контейнерах. Класс опасности по классификатору

К группе отходов полимерных материалов относят изделия, компоненты, которые производятся из органических и неорганических веществ с кристаллической структурой. Вышедшая из эксплуатации тара, продукция или упаковка такого вида чаще всего остается захороненной на специальных объектах. Синтетический материал может содержаться в почве на протяжении 100-400 лет и более. По этой причине нужно налаживать процесс утилизации полимерных отходов разными способами.

К такой группе относят изделия, продукцию следующих видов:

• бутылки;
• контейнеры;
• упаковку;
• пищевую пленку;
• скотч;
• флаконы, другие емкости, используемые в качестве тары;
• корпус техники;
• оконные профили;
• фильтры для воды и картриджи к ним и др.

Невозможно отнести все виды изделий к одной группе. Они отличаются структурой, свойствами. По этой причине полимерные материалы по классификатору представляют разные классы, чаще всего – 3 и 4. В большинстве своем они относятся к умеренно или слабо опасным веществам.

Полимеры повсеместно

Искусственные волокна, жидкие полимерные связующие, твердые материалы – эти и другие виды продукции используются в различных направлениях:

• текстильная промышленность;
• машиностроение;
• сельское хозяйство;
• автомобиле-, судо-, авиастроение;
• фармакология и др.

Полимеры применяются буквально везде, в том числе и дома, т. к. не впитывают и не пропускают воду, устойчивы ко многим внешним факторам. После формовки готовые изделия служат долго, отличаются малым весом.

Таблица: полимеры по природе происхождения

Отходы, включая и материалы на полимерной основе, образуются вследствие воздействия разных факторов. Их классификация осуществляется с учетом природы происхождения:

Какие полимеры идут на переработку

Отходы делятся на виды с учетом структуры материала. Существует полистирол, поливинилхлорид и др. Но не все разновидности подлежат переработке. Это обусловлено изменением структуры материалов в различных условиях (например, при сжигании). Как результат, вследствие переработки полимерных материалов высвобождаются токсичные компоненты (стирол, фенол и др.). Нужно понимать, какие из разновидностей подлежат безопасной утилизации:

• ПП (полипропилен);
• полиэтилен низкого давления (ПЭ НД);
• полиэтилен высокого давления (ПЭ ВД).

Катастрофический вред неорганизованных полимерных отходов

Длительное накопление продуктов жизнедеятельности и производства на полимерной основе привело к тому, что сегодня объем таких отходов увеличился многократно. Вместительности полигонов недостаточно, чтобы продолжать складировать мусор. Кроме того, существует множество стихийных свалок, где отходы накапливаются, но уже без учета их количества. Полимерный мусор загрязняет почву, водоемы.

Вклад сортировки мусора в рациональное использование отходов

На заводах при переработке применяется подготовленное сырье: очищенный, просушенный пластик. Примеси любого вида, включая обычную воду, могут стать причиной снижения качества вторичного сырья (которое и без того частично теряет свойства при переработке). Рекомендуется проводить мероприятия:

• снимать крышки с бутылок, других емкостей, вследствие реализации технологии утилизации они все равно остаются вместе с мелкими остатками;
• очищать тару;
• сушить ее;
• уменьшать объем , что позволит накапливать больше отходов (их прессуют).

Работа пунктов приема ПО

Сдать можно не все виды пластика, а те из них, что указаны в прайсе пункта ПО. Принимаются отходы после подготовки, что определяет стоимость сырья:

• полимерные изделия должны быть очищены;
• тару и прочие изделия рекомендуется сортировать по типу и цвету;
• удаляется воздух из пакетов и емкостей, нужно максимально спрессовать изделия, насколько это возможно;
• объем отходов: пункты приема ПО определяют минимальный предел, например, количество утилизируемого сырья не может быть меньше 1 кг, есть также организации, которые принимают не менее 100 кг пластика, а иногда ведут учет от 1 т.

Как осуществляется вторичная переработка полимеров

Существует множество способов утилизации, уничтожения отходов полимерного пластика. Они делятся на группы: физические, химические, биологические, физико-химические, термические. Выбор варианта делается с учетом количества перерабатываемых отходов, их типа.

Захоронение на полигонах – самый неэкологичный способ

В России перерабатывается малое количество отходов (5-15%). Побочные продукты производства предприятий, бытовой полимерный мусор часто отправляется на полигоны для дальнейшего захоронения. Утиль загрязняет планету. Причем он будет оказывать губительное воздействие на протяжении длительного периода.

Механические методы – наименее затратные и вредные

Принцип утилизации основан на изменении формы изделий при условии, что структура материала останется прежней. К механическим методам относится:

1. Гранулирование полимерных отходов. Цель применения такого способа – получить сыпучий материал. Это позволит решить ряд задач: облегчить транспортировку, обеспечить возможность применения малого количества сырья. Принцип метода: материал подвергается нагреву, проходит через экструдер, затем охлаждается, а полученные нити нарезаются.
2. Агломерация полимеров. При измельчении получают уплотненные фракции разной формы, чаще – неправильной. Агломерат образуется вследствие нарезки мягкого материала (пленки, пакетов). Этот процесс сопровождается выделением тепла, что способствует изменению формы частиц. Они резко охлаждаются, застывают. Так образуется агломерат.

Термические методы

Отходы полимеров частично отправляются на захоронение, но некоторый объем утиля подвергается воздействию высоких температур, что позволяет переработать материал. Основные способы:

1. Сжигание полимерных отходов. Недостатком является образование большого количества продуктов сгорания, которые загрязняют атмосферу. По этой причине данный метод используется только с целью получения энергии.
2. Пиролиз отходов из пластика. Этот вариант считается одним из лучших, он эффективен, безопасен, позволяет получить сырье для производства других изделий. Принцип реализации метода: под воздействием высоких температур происходит изменение структуры – расщепление высокомолекулярных парафинов, углеводородов. Результатом является газ, используемый для получения тепла, мазута.
3. Крекинг. При переработке органических полимеров получают моторное топливо, химическое сырье, которое также может использоваться в дальнейшем. Технология основана на термоожижении отходов, при этом происходит нагрев массы, она подается в реактор. Результатом ряда манипуляций является образование жидких фракций и уменьшение интенсивности выхода газообразных углеводородов.

Метод с применением термоформования

Отсортированные полимерные отходы часто подвергают обработке при нагреве, одновременно материалу придают форму. Методы, основанные на таком принципе:

1. Прессование. Используют разные способы: вспенивание в форме, затем материал выходит из экструдера под давлением; прессование расплавленной массы с дальнейшей формовкой.
2. Экструзия. Основные принципы реализации метода: воздействие высокого давления, сдвиговая деформация при повышенной температуре.
3. Литье под давлением. Производят вторсырье из дробленного полимерного материала (листов, пленки). Метод реализуется при помощи специального оборудования – машины экструзионного типа со шнеком. На выходе из нее полученная при нагреве масса подвергается воздействию давления. Результатом является формованное изделие.

Химические методы

При выполнении утилизации таким путем нарушается структура материала, он полностью теряет свойства. К этой группе относятся способы:

• гидролиз: полимерные отходы подвергаются воздействию давления, высокой температуры, воды, при этом происходит разрушение компонентов до исходного состояния;
• метанолиз: химическая реакция развивается в резервуаре с высокой температурой среды внутри, для ее активизации используют катализаторы (ацетат магния, ацетат кобальта и др.), причем расщепление пластмассы происходит при участии метанола;
• гликолиз: главными факторами для изменения структуры материала является высокое давление и температура, но метод не такой затратный, как гидролиз, хоть и схож по принципу реализации, в его основе лежит преобразование полимеров до появления полиэфирного термопластика при участии этиленгликоля, катализаторов.

Физико-химический метод

Вторичная переработка полимеров выполняется при помощи метода деполимеризации (термической). За основу берется процесс пиролиза, понадобится также вода. При этом развивается обратная реакция – происходит преобразование полимеров в мономеры. На их основе начинают изготовление нового материала. Недостатком метода является образование опасных побочных продуктов производства. В данном случае физическое воздействие отмечается при подготовке сырья – его расплавляют, а химическое – активизируется реакция при контакте разных компонентов.

Биологические методы

Способ рассматривается, как перспектива, его отличает длительный процесс разложения. При этом предполагают возможное участие насекомых, грибов, бактерий. Принцип биологического разложения основан на воздействии ферментов.

Видео: переработка полимерных отходов, обзор оборудования производства

Продукция, полученная в результате переработки вторсырья

Возможные варианты продукции компаний, перерабатывающих пластик:

• синтетические волокна;
• ворс для щеток;
• упаковка разных видов;
• пластиковые емкости (не могут применяться для пищевого использования);
• топливо (твердое, жидкое)
• газообразное вещество;
• смазочный материал.

Средняя стоимость конечной продукции

Правильная утилизация (рециклинг) позволяет снизить затраты на производство продукции, т. к. закупается более дешевое сырье (бывшее в употреблении). Но в этой сфере стоимость изделий тоже отличается, она возрастает по мере прохождения этапов переработки:

• 5-10 руб./кг – производится закупка сырья без обработки;
• 12-15 руб./кг – отсортированные и вымытые полимеры;
• 25-35 – измельченное сырье;
• 35-50 – переработанный утиль или готовая продукция из него.

Утилизация полимеров в России: приобщение населения к разумному сбору мусора, перспективы мусороперерабатывающих предприятий

Прежде всего, нужно организовать на местах (в городах, областях) возможность сортировать мусор. Без этого не удастся повысить объем утилизации материалов. Пока что основным притоком утиля из полимеров являются пункты приема, они функционируют преимущественно за счет производств, а также личной инициативы неравнодушных граждан.

Мнение эколога

Складовская Е.Н.

Эколог

Задать вопрос

Сейчас существует противостояние мнений. Промышленный сектор планирует расширять производство, основанное на химической переработке полимерных материалов. Экологи считают, что это не решит проблему. Такой метод будет использоваться в качестве своеобразной ширмы для продолжения работы старой схемы переработки.

Я же считаю, что лучшим решением является сокращение потребления полимерных материалов, уменьшение объемов производимых отходов. Как раз сейчас набирают обороты ресурсоэффективные центры производства. Они помогают улучшить результат работы промышленных объектов. В частности, учитывают факторы размещения производства при строительстве новых заводов (перерабатывающих, в том числе). Но сам процесс не быстрый. Пока что можно контролировать объем производимых отходов.

Комментарий юриста

Маркин О.Г.

Юрист

Задать вопрос

Большой мировой проблемой решения вопроса переработки полимеров являются быстро увеличивающиеся объемы отходов этого вида. Заводы по переработке не справляются с ними даже в Европе, где уже давно ведется борьба с пластиком таким способом. Да, существенная часть утилизируется, но большое количество мусора все равно сжигается. Кроме того, есть еще одна возможность – экспорт отходов в страны с более низким уровнем дохода. Что происходит там с экспортированным мусором, неизвестно.