Уровень развития общества можно оценить по способу утилизации отходов. Однако важно помнить не только о сложности технологического процесса, но и о степени его влияния на окружающую среду. В век пластмасс переработка пластика – это еще один виток в эволюции человечества.

Полимерные отходы: специфика утилизации

Специфика переработки пластиковых отходов связана с двумя основными причинами:

1. разнообразный и сложный химический состав (полистерол, поливинилхлорид, полифенил, полиэтилентерефталат, полипропилен и т.п.);
2. продолжительный период распада (до 100 лет, а в некоторых случаях – до 500 лет).

Перспектива пластиковых отходов, без переработки – утилизация на полигонах, объемы которых небезграничны. В связи с этим, переработка пластика – одна из самых актуальных проблем для современного общества.

Между тем, пластиковые отходы представляют собой ценное сырье как для самих изделий из пластмассы, так и различных синтетических материалов. И это становится поводом для поиска методов и способов переработки отходов пластика, которые будут экономически выгодны и экологически безопасны для человека и окружающей среды.

Переработка отходов пластмассы: основные способы

Основные задачи переработки пластмасс:
– сокращение объемов отходов;
– их обезвреживание;
– переработка пластика в топливо;
– создание сырья для вторичного использования.
На сегодняшний день известны и используются в мире следующие способы переработки пластмассовых отходов.

Механический рециклинг

Способ переработки основан на измельчении отходов пластмасс с целью дальнейшего их вторичного использования. Является классическим для большинства стран Европы и России. Основные этапы переработки:

1. Сортировка отходов по качеству, составу и степени загрязнения.
2. Предварительное измельчение в дробилке.
3. Повторная сортировка полученной субстанции.
4. Промывка и сушка пластиковых частиц.
5. Переплавка в специальных печах до получения однородного полимерного расплава.
6. Изготовление гранулята в экструдере по заданным характеристикам вязкости, плотности и размера.

В результате такой переработки пластмассовых отходов получают сырье для производства искусственного волокна, пластиковых бутылок, упаковочных материалов и полимербетона.
Сложность переработки заключается в необходимости тщательной сортировки и очистки отходов пластика. В ряде случаев, это не всегда возможно, особенно, непосредственно в местах сбора и накопления отходов.

Гидролиз

Способ основан на расщеплении пластмасс водными растворами кислот при действии высоких температур. Процесс гидролиза эффективно развивался в период существования СССР и на сегодняшний день имеет множество модификаций. Их отличие в применяемых катализаторах и количестве этапов гидрирования.

Переработка пластика осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом:

1. Промывка и измельчение отходов.
2. Охрупчивание полученных хлопьев.
3. Измельчение до частиц размером в несколько сотен микрон.
4. Гидролизация субстанции водой в стеклянном реакторе при температурах до 200˚С и небольшом вакууме.
5. Нейтрализация полученных растворов.
6. Фильтрация твердых фракций.
7. Дистилляция полученного водного раствора.
8. Полимеризация образовавшейся олигомерной смеси.

Продукт переработки – практически полностью очищенные от токсичных веществ гранулы ПЭТ. Переработка отходов пластика таким способом имеет два существенных недостатка. Это дороговизна процесса, обусловленная большим расходом воды, и большая продолжительность обработки отходов. К главному достоинству можно отнеси возможность переработки вторичного ПЭТ, в том числе недостаточно очищенного и с примесями других полимеров. Гидролиз также считается достаточно энергоэффективным способом.

Добавление различных катализаторов на основе гликолей и метанола дали развитие способам на основе процесса гликолиза и метанолиза.

Гликолиз

Способ переработки пластика основан на процессе гидролиза, где для деполимеризации отходов используются гликоли. Обязательным условием реакции также являются экстремально высокие температуры, порядка 210-250 ˚С. При этом процесс протекает при атмосферном давлении. Время реакции и ее скорость зависят от количества добавляемых трансэтерификационных катализаторов. Продукты, получаемые при таком способе переработки пластмасс, зависят от типа используемого гликоля и его концентрации в получаемом расплаве. Это могу быть смеси олигомеров или бис-оксиэтите-рефталат (БОЭТ). Дальнейшее применение они находят в получении с их использованием полиэфиров и полимеров, а также высокомолекулярных спиртов.

Достоинством гликолиза являются:

•  отсутствие необходимости тщательной сортировки и очистки исходных отходов;
• безотходность процесса переработки или с допущением на минимальную долю отходов.

Однако, изготовленные на основе полученного сырья пластмассы непригодны для пищевого использования.

Метанолиз

В основу способа переработки положен процесс глубокой полимеризации (расщепления) пластмасс с помощью метанола. Процесс метанолиза осуществляется в специальных реакторах, где создаются температуры свыше 150 ˚С и обеспечивается давление 1,5 МПа. Для ускорения протекания химических реакций используются катализаторы переэтерификации. Результатом становится готовое химическое соединение, например, при переработке ПТЭФ – это диметилтерефталат. Продукт переработки пластика весьма специфичен и может использоваться только для дальнейшего получения полиэфиров. К тому же он относится к опасным веществам: пылевоздушная смесь взрывоопасна, а частицы вызывают раздражение слизистых оболочек глаз, дыхательных путей и кожи.

Сложность метанолиза вызвана, в первую очередь, необходимостью тщательной предварительной очистки сырья и дороговизной процесса деполимеризации. Дополнительное ограничение накладывает необходимость получения метанола, который является продуктом весьма ценных компонентов, таких как природный газ и древесина.

Пиролиз или термическая деструкция

Способ представляет собой контролируемый процесс термического разложения исходного сырья – отходов пластика. Особенность протекания процесса – отсутствие доступа кислорода ко всем составляющим горения. В результате термообработки удается для некоторых полимеров получить исходные мономеры. При этом пластик подлежащий переработке не требует предварительной тщательной сортировки и очистки.

Упрощенно алгоритм работы установки термической деструкции (УТД) можно описать следующим образом:

1. Сырье загружается в реактор через загрузочное окно бесконтактным способом.
2. Нагрев внутренней камеры установки осуществляется постепенно с полным контролем внутреннего давления. При этом скорость подъема температуры составляет 2-3 градуса в минуту, а максимальные температуры могут достигать 500˚С.
3. Начало процесса разложения сопровождается резким увеличением давления в камере, после чего основной нагрев заканчивается и система переходит в рабочий режим.
4.  Изначально установка работает на топливе из топливного бака, а после стабилизации процесса переходит на выделяемый в результате деструкции пиролизный газ.
5. Продукты горения из теплообменника поступают в газожидкостный разделитель. В результате жидкое пиролизное топливо и дистиллированная вода сливаются в накопительные емкости, а газообразная фракция подается на горелку. В поддоне реактора остается только зольный остаток.
6. Терморегуляция системы осуществляется посредством воздушного и водяного охлаждения.

Продуктами переработки пластмасс методом пиролиза являются:
– сухой остаток;
– пиролизный газ;
– котельное топливо.

Переработка пластика в России XXII века

Специализируясь на переработке органических отходов, компания IPEC выделила метод термической деструкции пластмассовых отходов как наиболее приемлемый и перспективный для России метод утилизации. В тоже время стоит отметить, что и в Европе он эффективно применяется и совершенствуется.

1. Метод пиролиза отвечает нормам и требованиям безопасности обращения с отходами принятым в Европе.

2. Установки термической деструкции универсальны в плане возможности утилизации органических отходов всех видов.

3. Метод является экономически выгодным, т.к. переработка пластика дает ценное топливное сырье, которое подлежит дальнейшему использованию и, соответственно, реализации.

Таким образом, пиролиз является компромиссом между энергоэффективным и относительно экологически чистым способом переработки отходов пластика. Это послужило основанием для организации IPEC собственного производства установок термической деструкции. Главная особенность УТД – финансовая доступность, простота размещения и эксплуатации.

Подробнее об оборудовании Установка термической деструкции (УТД)

---

При использовании материала/любой его части ссылка на сайт (www.i-pec.ru) обязательна