2 Пластиковые отходы и их переработка
Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.
Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающее тип пластика. Часто при маркировке изделий под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами).
Для борьбы с загрязнением окружающей среды полиэтиленовыми пакетами применяются различные меры, и уже около 40 стран ввели запрет или ограничение на продажу и (или) производство пластиковых пакетов.
Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов. Пластиковый мусор опасен тем, что морские животные могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов.
Помимо прямого причинения вреда животным, плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ (полихлорированные бифенилы), ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ПАУ (полиароматические углеводороды). Некоторые из этих веществ не только токсичны – их структура сходна с гормонами эстрадиолом, что приводит к гормональному сбою у отравленного животного.
Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100-300 лет.
2.1 Способы переработки пластика
Существует несколько методов утилизации полимеров и их переработки:
Механическая переработка является одним из самых распространённых методов. Она включает в себя измельчение пластиков и их последующую переработку в новые изделия. Но не все виды пластика могут быть подвергнуты механической переработке, особенно если они содержат различные примеси, такие как металлические детали или биологические материалы.
Химическая переработка пластиковых отходов включает в себя использование реагентов для разложения пластика на более простые компоненты. Этот процесс может быть достаточно сложным и требовать большого количества энергии, но некоторые виды полимеров, такие как полиэтилен, легко перерабатываются этим способом.
Пиролиз — метод переработки, при котором пластик подвергается нагреванию в отсутствие кислорода, что приводит к его разложению на газы и жидкие углеводороды. Пиролиз считается одним из наиболее эффективных методов переработки полимеров, поскольку он перерабатывает различные виды пластика и даже отходы с примесями. (см. рисунок 2)
Рисунок 2 – Схема пиролиза пластмасс
Гидролиз пластмасс — это метод утилизации пластиковых отходов за счёт воздействия на них кислот. В процессе расщепления происходит химическая реакция, которая помогает «растворить» пластик. Гидролиз бывает разным, например, с применением катализаторов. Такой способ рециклинга чаще всего используют за рубежом. (см. рисунок 3)
Гликолиз представляет собой переработку пластика при помощи гликоля и температуры выше 210-250 градусов. Полученное сырьё нельзя использовать для производства изделий, используемых в пищевой промышленности. При этом методе переработки используют широкий диапазон растворителей, давлений, температур и катализаторов (спирты и сверхкритическая жидкость). В результате получается восстановленное волокно и ненасыщенные полиэфирные смолы. (см. рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема гибридного процесса гликолиза-гидролиза пластмасс
Метанолиз (химическое разложение с использованием метанола). Отходы пластмассы взаимодействуют с метанолом в присутствии катализаторов, что приводит к разложению материала на мономеры, метанол. Мономеры могут использоваться для производства новых пластиков, а метанол - рециклирован и применен повторно в процессе.
Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, а выбор определённого метода зависит от типа пластика и его состояния. При этом пиролиз является универсальным вариантом, позволяющим с пользой и безопасно перерабатывать практически любые отходы.
Пиролиз — это процесс термохимической деструкции пластиковых отходов при высокой температуре без доступа воздуха. В результате пластиковые отходы разлагаются на более простые молекулы, которые затем можно использовать в различных отраслях промышленности.
Процесс пиролиза происходит в специальных реакторах. Пластиковые отходы загружаются в них, где нагреваются до температуры 300–800 °C. При такой температуре пластик разлагается на компоненты: газы, масла и углерод. Полученные продукты проходят через систему охлаждения, где конденсируются обратно в жидкую форму. Твердый остаток выгружается из реактора.
Полученные вещества применяют в качестве топлива. Они могут быть использованы для генерации электроэнергии, тепла, получения горючего для автомобилей и других механизмов, а также для производства других химических веществ.
Одним из преимуществ пиролиза является то, что он позволяет перерабатывать широкий спектр пластиковых отходов, в том числе трудноперерабатываемых. Кроме того, пиролиз может быть реализован на местах — локализован на предприятиях и на участках, где образуются пластиковые отходы, что позволяет снизить затраты на их транспортировку.
Утилизация отходов методом пиролиза пластмасс имеет ряд преимуществ:
Экологически безопасный процесс. В отличие от сжигания пластмассы, при пиролизе не выделяются токсичные газы, поскольку материал разлагается при отсутствии кислорода.
Высокая эффективность переработки. Пиролиз перерабатывает широкий спектр пластмасс и производит высококачественное топливо или сырьё для химической промышленности.
Снижение объёма отходов. Пиролиз позволяет уменьшить объём пластиковых отходов до 90%, что значительно снижает нагрузку на свалки.
Энергосбережение. Пиролиз производит тепло, которое может быть использовано для производства электроэнергии или других процессов, что делает его энергоэффективным методом утилизации пластмассы.
Гибкость и мобильность. Установки для пиролиза могут быть размещены вблизи места накопления пластиковых отходов, что позволяет избежать их транспортировки на большие расстояния.