Регулювання екологічної ситуації в україні шляхом переробки полімерних відходів

В.М. Ардатьєв, старший викладач

В.І. Рибаченко, д.х.н., професор

Донецький національний університет економікі і торгівлі

імені Михайла Туган-Барановського, м. Донецьк

Б. Ленска, професор

Університет імені Адама Міцкевича, м. Познань

Збільшення обсягу виробництва та споживання пластмас супроводжується накопиченням виробів, яка вже не використовуються, у вигляді промислових відходів, що призводить до значного погіршення стану навколишнього середовища. Більшість пластмасових відходів при цьому припадає на харчову упаковку. У загальному об’ємі полімерних відходів основна питома вага припадає на поліетилентерефталат (ПЕТФ) – 25 %, на поліетилен низького тиску (ПЕНТ) та поліетилен високого тиску (ПЕВТ) – по 15 %, поліпропілен (ПП) – 13 %, полістирол (ПС) – 6 %, полівінілхлорид (ПВХ) – 5 % та інші полімерні матеріали – 21%. Однак, наразі лише 10 % відходів полімерних матеріалів від загального їх обсягу повторно переробляються, а ті полімерні відходи, що залишаються у багатьох країнах компостуються на спеціальних полігонах. Але оскільки вони не розкладаються протягом тривалого часу стрімко збільшується кількість земельних ділянок для їх складування. Необхідність утилізації відходів є однією із найбільш гострих проблем великих мегаполісів та міст Європи, включаючи і такі міста України як Київ, Харків, Дніпропетровськ, Донецьк, Одесу та Львів.

Із екологічних проблем у світі полімерних матеріалів можна виділити ряд закономірностей:

• не зважаючи на обмеженість світових запасів нафти і газу та збільшення ринкової ціни на цю природну сировину, темпи та обсяги виробництва полімерних матеріалів стрімко зростають. Полімерні матеріали витісняють металеві вироби та конструкції у виробництві автомобілів, літаків, будівництві річкових та морських суден, а також у житловому будівництві;

• виробництво, використання та обмін полімерних матеріалів із навколишнім середовищем досягли таких розмірів, що потребують цілеспрямованих і затратних робіт на державному рівні для запобігання забруднення довкілля хімічно стійкими полімерними матеріалами;

• в Україні дефіцит природної хімічної сировини (нафта, газ) перетворив полімерні відходи у економічно привабливу, перспективну вторинну сировину, що різко інтенсифікувало роботи по створенню ефективних технологій переробки полімерних відходів.

Джерела утворення пластикових відходів

На сьогоднішній день виділяють як мінімум три джерела освіти пластикових відходів, залежно від яких розрізняються і області їх застосування:

1. Відходи синтезу полімерів (низькомолекулярні фракції полімерів, відходи у вигляді зливків-виливаючи, відходи чищення апаратів та ін.) Такі відходи в основному використовують для виробництва виробів з невисоким рівнем вимог до властивостей матеріалу або для спеціальних цілей.

2. Відходи переробки полімерних матеріалів у вироби (браковані вироби, злитки з сумішей полімерів, що утворюються при чищенні апаратів). Браковані вироби й літники після подрібнення, як правило, використовують як добавку до основного матеріалу для тих же виробів.

3. Відходи споживання (упаковка, предмети домашнього побуту, деталі машин, приладів та ін.) Такі відходи можна використовувати тільки після сортування та відповідної обробки.

Вторинна сировина з пластикових відходів можна використовувати для виготовлення різних видів продукції в залежності від початкового матеріалу.

Найчастіше перероблені пластикові відходи використовують в тих же галузях, де і первинні матеріали.

У процесі переробки багато пластикові матеріали втрачають первинні властивості, що скорочує сферу їх застосування. В даний час практично не існує продукції на 100% виготовленої з переробленого пластику: при виробництві вторинна сировина, як правило, додається в первинну.

Останнім часом усе більш широке використання знаходять методи термічної переробки відходів полімерів, які є економічно ефективними і екологічно безпечними й дозволяють отримувати продукти термодеструкції з широким спектром дії, що мають, господарське значення. Всі відомі технології, призначені для переробки вугілля, можуть бути успішно застосовано для конверсії вуглецевмісних і полімерних матеріалів різної природи. При цьому ефективність процесу переробки, в першу чергу, визначатиметься структурою і складом органічного матеріалу. Можливо проводити термічну конверсію полімерів в синтетичний газ. Для підвищення виходу рідких вуглеводнів необхідно вводити в процес конверсії додаткову кількість водню або проводити утилізацію полімерів із смолами вугілля з метою здобуття додаткового кількість рідких і газоподібних продуктів і твердого залишку. Як вихідний матеріал можна використовувати добавки фенолформальдегідної смоли і полістиролу. Інший шлях використовувати відходи полімерів як вихідний матеріал для отримання газу і смолястих продуктів, а твердий карбонізований залишок після проведення термодеструкції, використовувати як вихідну сировина для отримання активного вугілля (АВ) з добре розвиненою системою пор. Передбачається утилізувати полімерну тару або упаковку з поліетилентерефталату (ПЕТФ), які не піддаються вторинному використанню, шляхом включення їх в процес термохімічної карбонізації-активації для здобуття високопористого адсорбційного матеріалу. Створені хороші передумови для здійснення комплексної переробки ТПВ на основі термічної деструкції і синтезу органічної речовини в термолізних печах при температурах до 1200-1300 °С із здобуттям хімічних продуктів і енергоносіїв або використовувати високотемпературний піроліз (до 1800 °С) для переробки ТПВ в синтетичний газ, що містить більше ніж 50 % оксиду вуглецю і водню.

Сумісна переробка бурого вугілля та ПЕТФ дає можливість отримувати нову синтетичну сировину для подальшої переробки (смоли, гази), яка може бути вторинно використана у хімічній промисловості.