8. Анализ экологических проблем утилизации полимерных отходов

Объемы производства полимеров во всем мире огромны, а отслужившие свой срок изделия чаще всего попросту выбрасываются и представляют собой угрозу для окружающей среды. Поэтому сейчас остро стоит вопрос защиты среды обитания человека и рационального использования полимерных отходов.

В настоящее время прирост производства пластмасс составляет от 5 до 20 % для разных стран, а ежегодный объем мирового выпуска пластмасс ныне превышает 700 млн. т. Из них на долю строительства расходуется 22 % – в качестве труб, многослойных покрытий, конструкционных и отделочных материалов. Наибольшее количество пластмасс производится в США. Крупнейшими производителями среди стран ЕЭС являются Германия, Италия, Франция, Великобритания. В России ежегодно производится около 6 млн. т пластмасс.

Вместе с тем широкое использование в нашей жизни пластмасс породило новую экологическую проблему. Большинство полимеров и соответственно пластмасс – биологически инертные (безвредные для человека) материалы, поэтому может показаться, что они экологически чисты. Однако отслужившие свой век пластмассовые изделия не вписываются в природный цикл: они не гниют и не разлагаются под действием природных агентов, поэтому их количество постоянно увеличивается

Быстрый рост индустрии пластмасс существенно опережает развитие инфраструктуры переработки пластмассовых отходов. Поэтому сейчас проблема утилизации полимерных материалов приняла общемировой характер. Согласно статистических данных, ежегодно в мире накапливается до 20 млн. т отходов пластмасс. Из них 15–30 % подвергаются дальнейшей переработке (рециклингу), 20–40 % сжигаются, а остальные 35–70 % складируются на полигонах, свалках или просто закапываются в землю [28].

Следует отметить, что промышленные синтетические полимеры являются весьма устойчивыми химическими соединениями. Многие из них, особенно такие крупнотоннажные, как полиэтилен, полипропилен, ПВХ, полистирол способны выдерживать воздействие солнечного излучения и кислорода воздуха в совокупности с воздействием тепла и влаги в природных условиях в течение десятков лет без заметного химического разрушения. Парадокс заключается в том, что достоинства этих материалов при применении переходят в недостатки тогда, когда возникает необходимость их утилизировать.

К сожалению, у нас, как и в Европе в целом, еще довольно распространенным способом избавиться от мешающих твердых отходов, в том числе полимерных, является захоронение их на полигонах и свалках. Всего в Европе под свалками занято более 2 тыс. га земель, а загрязняющее воздействие свалок охватывает территорию около 150 тыс. га. Сжигание же полимерных материалов вызывает выделение в атмосферу большого количества углекислого газа, что приводит к глобальным климатическим изменениям из-за так называемого парникового эффекта. К тому же при сжигании полимеров и пластмасс на их основе образуются вредные летучие вещества, загрязняющие воздух, воду и землю. В случае ПВХ, например, это разнообразные хлорированные органические вещества, отличающиеся довольно высокой токсичностью и канцерогенностью. Образуется и газообразный хлороводород, который, растворяясь в воде, дает соляную кислоту. Даже сжигание полиэтилена, состоящего из атомов углерода и водорода, совсем небезопасно, т.к. сжиганию подвергаются одновременно различные добавки, в результате чего в окружающую среду выделяются разнообразные соединения, включающие тяжелые металлы. Борьба с пластмассовыми отходами стала уже, как полагают специалисты, одной из насущных мировых проблем.

Одним из рациональных путей решения данной проблемы является утилизация пластмассовых отходов в строительстве. После соответствующей подготовки, в которую входят процессы сортировки, мойки, сушки, дробления и измельчения, дозировки и других операций, полимерные материалы могут быть введены в рецептуры новых изделий. Особенно удобно таким образом использовать термопластичные полимеры, добавляя их в основную композицию до 15–20 %. Термореактивные полимеры, чаще всего после дробления, используются в качестве наполнителей композиционных материалов.

Вторичные полимерные материалы целесообразно использовать для улучшения свойств традиционных строительных материалов, Например, специалистами США разработан состав для покрытия полов, изготовленный на основе портландцемента в сочетании с полиэфирной смолой вторичной переработки. Покрытия полов из этого материала отличаются высокой износостойкостью и хорошими декоративными качествами. Кровельные плитки (шинглсы), изготовляемые из вторичного полифенилена, характеризуются высокой прочностью, огнестойкостью и рекомендованы для обычных кровельных покрытий. Элементы опалубки, изготовляемые из вторичных термопластов, отличаются высокой влагостойкостью, легкостью, прочностью, не требуют применения смазки.

К наиболее эффективным строительным изделиям из вторичного полимерного сырья относятся элементы устройства ограждений различного назначения. По сравнению с древесиной такие элементы отличаются следующими преимуществами: их расчетная долговечность составляет 400–600 лет, они не подвержены воздействию грибковых микроэлементов и не повреждаются насекомыми-вредителями, характеризуются коррозионной и химической стойкостью, легкостью, ударопрочностью. К их недостаткам следует отнести низкую теплостойкость и недостаточную огнестойкость.

В Италии специалистами фирмы «Кадаута» разработана система оборудования, рекомендуемая для изготовления из полимерных отходов труб и других профилированных изделий, применяемых в строительстве.

Довольно удачно могут использоваться в качестве вторичного сырья отработанные каучуковые изделия. Дорожное строительство также может являться потребителем отходов полимеров, подготовленных соответствующим образом. Использование в качестве вторичного сырья полимерных отходов помогает решить не только экологическую, но и экономическую проблему – возврат в хозяйственный оборот ценного сырья и удешевление производимой продукции.

Другой вариант решения этой проблемы – получение биологически разлагаемых полимеров, разработке которых в настоящее время уделяется серьезное внимание [29].

Современный этап развития цивилизации характеризуется вступлением всего человечества в состояние глобального ресурсоэкологического кризиса. И единственным способом решения насущных проблем жизнедеятельности человека является интенсивный поиск эффективных технологий переработки техногенных материалов, в том числе полимерных, во всем многообразии их форм.