Переработка отходов пластика: современные технологии и перспективы
Пластиковое загрязнение - серьезная проблема современности. Объемы пластика на планете растут, и его частицы находят даже в рыбе. Однако ученые разрабатывают и внедряют различные способы переработки пластика, чтобы минимизировать его негативное воздействие на окружающую среду.
Для того чтобы предсказать цивилизации различные виды мучительной гибели, сегодня вовсе не обязательно заглядывать в «Откровения Иоанна-богослова». С этим может справиться простой пластиковый пакет вместе с ПЭТ бутылкой. Ведь в мировом океане уже к 2025 году на одну тонну рыбы придется 3 тонны пластика - это 600 бутылок на каждые 10 кг рыбы.
Остров в Тихом океане, целиком состоящий из пластиковых отходов, по площади занимает примерно три Франции. И не стоит думать, что пластиковый мусор плавает лишь на поверхности: постепенно разрушаясь, до 70% его падает на дно, зависает на глубине, и совершенно невозможно оценить, насколько загрязнен Тихий океан на этой огромной площади.
Пластик проник абсолютно во все стороны человеческой жизни и сделался совершенно незаменимым. И, как обычно происходит, начал потихоньку диктовать условия. Отходы из пластика, количество которых нарастает со скоростью снежного кома, плохо поддаются утилизации: например, с помощью различных технологий перерабатывается всего 7% пластиковой упаковки. Хотя если проанализировать эти цифры, выяснится, что, например, ЕС отправляет такие отходы в низкодоходные страны и считает их утилизированными, в то время как реальную судьбу этих отходов проследить просто невозможно.
Проблема переработки пластиковых отходов встала перед Россией гораздо позже, чем перед Европой: в Советском Союзе в качестве упаковочного материала гораздо больше использовали бумагу, утилизация которой была достаточно хорошо отработана. Не было ни правовой базы, ни технологий, ни даже интереса к проблеме утилизации пластика. Только в конце XX века об этой проблеме заговорили, ориентируясь на мировой опыт. Несмотря на то, что по данным журнала «ТБО» пластиковые отходы составляют всего 6% от общего количества ТКО, это особый вид отходов, требующий различных подходов как по типу, так и по региону образования.
Виды пластиков и их переработка
Коды переработки пластика - специализированные обозначения материала, из которого изготовлено изделие. Маркировка, состоящая из идентификаторов в виде цифр и букв, значительно облегчает процесс сортировки пластиковых отходов и последующей переработки.
Основные виды пластиков, их маркировка, характеристики и области применения, а также возможности переработки представлены в таблице:
Таблица: Виды пластиков, их характеристики и переработка
| Тип пластика | Маркировка | Основные характеристики | Области применения | Переработка |
|---|---|---|---|---|
| ПЭТ, ПЭТФ | PET/PETE | высокая термостойкость, прочность, устойчивость к растворителям | бутылки для напитков, банки для специй, контейнеры для еды, волокна для одежды | подлежит переработке |
| ПНД, ПЭВП (ПЭНД) | PEHD/HDPE | высокая устойчивость к влаге и химикатам, твердость и прочность | бутылки для молока, строительные трубы, мебель, упаковка для продуктов питания | подлежит переработке |
| ПВХ | PVC | прозрачность, прочность, устойчивость к химикатам, жиру и маслу | водопроводные трубы, прозрачная упаковка, термоусадочная пленка, оконные рамы | не подлежит переработке! |
| ПВД | LDPE/PEBD | практически безвреден, прочность, низкая температура плавления | мешки для мусора, упаковка, пузырчатая пленка | подлежит переработке |
| ПП | PP | устойчивость к температурам, прочность и жесткость, относительно безопасен | баночки для йогуртов, крышки для бутылок, контейнеры, соломинки, ланч-боксы | подлежит переработке |
| ПС | PS | эксплуатационная гибкость, теплоизоляционные свойства | одноразовая посуда, контейнеры, лотки для мяса, яичные коробки | частично подлежит переработке (имеются ограничения) |
| Другие виды пластика | Other types of plastic | различные (поликарбонат, полиамид, нейлон, биопластики и т.д.) | различные (при наличии маркировки для пищевых целей) | не подлежит переработке! |
Основные методы переработки пластика
Существуют различные виды переработки пластика, каждый из которых имеет свои особенности и применяется в зависимости от типа пластика и целей переработки.
Физический (механический) способ
Это самый распространенный метод, включающий следующие этапы:
- Сортировка отходов по типу, загрязненности и состоянию материала.
- Предварительное дробление пластика.
- Повторная сортировка, мойка и сушка.
- Расплавление в термических установках для получения однородного расплава (рециклата).
- Дробление и грануляция расплава для получения гранул, используемых для производства новых изделий.
Химические способы
Этот вид переработки имеет преимущества по сравнению с механическим, так как позволяет перерабатывать загрязненный материал. Существует два основных направления:
- P2P (пластик-в-пластик): отходы превращают в готовое вторсырье (полимеры) для производства конечного продукта.
- P2F (пластик-в-сырье): пластиковые отходы перерабатывают в нефтехимические продукты (топливо, воски, синтетическую нефть).
В химическом ресайклинге используются различные технологии:
- Гидролиз и гликолиз: расщепление пластика при помощи высоких температур и водно-кислотного раствора (гидролиз) или гликоля (гликолиз).
- Сольволиз: использование растворителей, давлений, температур и катализаторов для получения восстановленного волокна и полиэфирных смол.
- Метанолиз: расщепление пластика при помощи метанола под высоким давлением и температурой.
- Термокатализ: превращение пластиковых отходов в жидкое топливо при нагреве в присутствии катализатора.
Термические способы
Различаются по реакционной среде (кислородные и инертные):
- Пиролиз: термическое разложение отходов при отсутствии кислорода. Позволяет перерабатывать смешанные и загрязненные отходы, разрушая 99% вредных веществ.
- Газификация: обработка отходов потоком плазмы при высокой температуре. Позволяет избежать образования смолы и разрушить токсичные вещества, превращая отходы в пепел и синтетический газ.
Экспериментальные способы
Радиационный метод: использует высокоэнергетическое излучение для разрушения полимерной матрицы, но применим только к тонкослойным видам пластика.
Этапы переработки пластика
Процесс переработки включает несколько этапов, важных для получения качественного нового материала:
- Сбор: сбор пластиковых отходов в жилых домах, офисах, торговых точках и муниципальный сбор.
- Сортировка: разделение пластика по видам (PET, HDPE, PVC, LDPE, PP и др.) вручную или автоматически.
- Чистка: удаление клея, грязи, пыли и остатков пищи.
- Измельчение: дробление пластика на мелкие кусочки.
- Идентификация и распределение: проверка дробленного пластика для определения класса и выбора методов переработки.
- Экструзия и компаундирование: продавливание вязкого полимера через формующее отверстие и смешивание с добавками для изменения свойств.
Преимущества и недостатки утилизации пластика
Преимущества:
- Уменьшение количества отходов, попадающих в окружающую среду.
- Экономия энергии и сырья.
Недостатки:
- Сложность переработки некоторых видов пластика.
- Риск загрязнения при неправильной утилизации.
- Высокие затраты на инфраструктуру и технологии переработки.
Будущее технологий переработки пластика
Технологии переработки пластика продолжают развиваться, и в будущем ожидается появление новых, более эффективных и экономически выгодных методов, например, переработка пластика на молекулярном уровне.