Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Утилизация упаковки. Учебно-методическое пособие
.pdf
21
Отходы упаковки как основную массу твердых бытовых отходов необходимо подвергать уничтожению или утилизации. На схеме
(рис. 1.3) показаны некоторые возможные пути обращения с отходами
и возникающие при этом проблемы. Кроме перечисленных методов
утилизации отходов существует множество других, применяемых реже.
Описание основных способов уничтожения и утилизации отходов упаковки в массе ТБО приведено выше.
Решение проблемы промышленных отходов заключается не
только в их сокращении, совершенствовании технологии обезвреживания и захоронения отходов и обеспечении экологической безопасности,
но и в формировании правовой базы в области обращения с отходами.
Таким образом, можно выделить два основных критерия, определяющие выбор технологии переработки и утилизации для конкретной
местности. Первый критерий представляет собой совокупность технико-экономических характеристик рассматриваемых вариантов технологий обезвреживания и переработки ТБО. Второй критерий – это совокупность экологических показателей, определяющих, что технология
переработки ТБО должна быть экологически чистой, т. е. выбросы
вредных веществ в окружающую среду должны быть минимальны.
22
Рис. 1.3. Варианты уничтожения и утилизации отходов упаковки,
проблемы, возникающие при этом, и пути их решения
23
2. УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРНЫХ УПАКОВОК
2.1. Классификация и основные способы утилизации
полимерных отходов
Полимерные отходы считаются наиболее экологически опас-
ными. К полимерной таре относятся:
– ящики полимерные многооборотные из-под мясомолочной
продукции, продовольственных товаров, бутылок с пищевыми жидкостями, тара технологическая оборотная, обрешетки для бутылей (транспортные), бочки, бидоны, канистры, контейнеры и другая габаритная
полимерная тара;
– тара для упаковки жидких и сыпучих пищевых продуктов,
освежительных напитков, моющих, чистящих материалов и т. д.;
– упаковка мясоколбасной, хлебобулочной, молочной и другой
пищевой и технической продукции, лекарственных препаратов, посуда
разового пользования и др.
Основным недостатком полимерных отходов (как и стекла) является стойкость против влияния естественных природных условий, так
как в большинстве своем полимеры не подвержены саморазложению.
Одновременно с этим сжигание таких отходов вызывает выделение
крайне ядовитых газов, в том числе диоксина.
В тароупаковочной отрасли наибольшее применение нашли
следующие материалы на основе синтетических полимеров:
– полиэтилентерефталат (ПЭТ) используется для производства
пленочных материалов, бутылок для газированных напитков, минеральной воды, соков, пива, растительных масел, майонеза, косметики,
бытовых очистителей и других пищевых и непищевых емкостей;
– полиэтилен низкого давления, высокой плотности (ПЭНД) используется для производства жесткой транспортной тары (ведра, канистры, бочки, ящики, паллеты);
– полиэтилен высокого давления, низкой плотности (ПЭВД) используется при изготовлении термоусадочных пленок, пленок для упаковки пищевых продуктов, в том числе замороженных, крышек для банок, колпачков для туб и других укупорочных средств;
– поливинилхлорид (ПВХ) используется для изготовления пленок для усадочного заворачивания подносов со свежими продуктами,
при пакетировании на поддонах, для изготовления мешков для удобрений; пленки из непластифицированного ПВХ широко используются для
24
термоформования лотков, поддонов для различных продуктов, а также
блистерной упаковки;
– полипропилен (ПП) используется для изготовления пленок,
усадочных оберток, самоклеящихся этикеток и гибких упаковок с использованием двуосно-ориентированного ПП, стаканчиков и контейнеров, герметизируемых фольгой и пленками;
– полистирол (ПС) используется для изготовления пленок, применяемых для упаковки продуктов при низких температурах; ориентированный ПС – для термоформования различных сложных упаковочных форм – стаканчиков, жестких туб и других упаковок; ударопрочный ПС применяется для термоформования упаковок для молочных
продуктов, фасованного свежего мяса, сыров, масла, мороженого,
фруктовых напитков; вспененный ПС используется для изготовления
термоформованием различных упаковочных изделий, в том числе лотков, прокладок в ящики для фруктов и овощей, подносов для фасовки
продуктов;
– полиамид (ПА) применяется для изготовления пленок или в
качестве основного слоя в многослойных пленочных материалах, используемых для вакуумной упаковки пищевых продуктов, а также для
упаковки медицинских хирургических инструментов;
– поликарбонат (ПК) используется в производстве разогреваемых упаковок с готовыми блюдами и для упаковки пищи при повышенных температурах.
Отходы термопластичных пластмасс могут быть классифицированы следующим образом:
‒ технологические отходы производства, образующиеся при
синтезе и переработке пластмасс и составляющие от 5 до 35 % (по
массе). По свойствам они мало отличаются от исходного сырья и могут
повторно перерабатываться в смеси с исходным материалом;
‒ отходы производственного потребления, накапливающиеся в
результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях экономики. Эти отходы достаточно
однородны и также могут быть повторно переработаны в изделия;
‒ отходы общественного потребления, накапливающиеся в результате морального или физического износа полимерных изделий, в
которых они использовались (пластмассовая посуда, мебель, детали автомобилей и другой бытовой техники). Хотя они и представляют ценное вторичное сырье, но вследствие перемешивания с другими видами
25
отходов их переработка в изделия затруднена. Доля отходов общественного потребления составляет свыше 50 % всех полимерных отходов.
Цифровые и буквенные коды для обозначения типа упаковочного материала (в том числе полимерного), из которого изготавливается
упаковка (укупорочные средства), приведены в табл. 1.2.
Применительно к полимерным отходам различают следующие
основные пути уничтожения и утилизации:
– сваливание и захоронение (сюда же можно отнести и компостирование, т. е. создание биомассы);
– сжигание, в том числе с целью получения энергии;
– термическое разложение (крекинг и пиролиз);
– повторное использование в качестве оборотной (возвратной)
тары;
– вторичная переработка;
– использование в производстве строительных материалов.
Для каждого конкретного упаковочного материала в зависимости от особенностей его состава, химического строения полимера,
свойств выбирается тот или иной путь уничтожения отходов.
2.2. Сваливание и захоронение отходов полимерных упаковок
Неконтролируемым сваливанием обычно уничтожаются отходы
полимерных упаковок, не выделенных из общей массы ТБО. Это метод
негигиеничен, присутствие горючих продуктов в соединении с потенциальным «эффектом увеличительного стекла» стеклянного боя создает пожароопасность в сухое время. Упаковочные отходы, особенно
пленки, пакеты, могут быть сдуты и разнесены ветром. Полимерные материалы самопроизвольно не разлагаются и не подвергаются ассимиляции микроорганизмами, при их накапливании образуется плотный слой
из смешанных полимеров, которые механически разрушаются от времени и, вытесняя другие виды отходов, формируют твердый непроницаемых пласт – «мертвую землю». Территории, занятые несанкционированными свалками, непригодны в дальнейшем для какого-либо использования, в том числе и строительства, так как постоянно изменяют
свою форму.
При захоронении отходов полимерных упаковок (контролируемом сваливании отходов) выбрасываемые материалы размещаются на
санитарных полигонах, на которых отходы каждый день пересыпаются
слоем почвы и регулярно разравниваются бульдозерами.
26
Свалка (или полигон по захоронению отходов) представляет собой сложнейшую систему, оборудованную всеми типами систем изолирования отходов от окружающей среды, хотя именно вследствие этого
разложение отходов затруднено. Захоронение ТБО на полигонах продолжает оставаться необходимым для отходов, не поддающихся вторичной переработке, несгораемых или сгорающих с выделением токсичных веществ.
Компостирование (технология переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении) можно применять лишь для
разлагающихся материалов, т. е. применительно к полимерам, в основном для природных полимеров. К упаковочным отходам из природных
полимерных материалов следует отнести отходы целлюлозных упаковок, древесины, в какой-то мере и отходы фибрина, кератина, казеина и
коллагена. С химической точки зрения эту группу отходов из природных полимерных материалов следует подразделять на две большие подгруппы:
– целлюлозосодержащие отходы;
– отходы, содержащие белки (фиброин, кератин, казеин, коллаген).
2.3. Сжигание полимерных упаковочных отходов
Сжигать целесообразно только некоторые типы пластмасс, потерявших свои свойства, для получения тепловой энергии. Сжигание
некоторых видов полимеров сопровождается образованием токсичных
газов: хлорида водорода, оксидов азота, аммиака, цианистых и других
соединений, что вызывает необходимость мероприятий по защите атмосферного воздуха. Кроме того, экономическая эффективность этого
процесса является наименьшей по сравнению с другими процессами
утилизации пластмассовых отходов. Тем не менее сравнительная простота организации сжигания определяет довольно широкое его распространение на практике.
Метод полного сжигания отходов, особенно полимерных, чрезвычайно дорог и неэкономичен в плане затрат на строительство мусоросжигательных заводов и их эксплуатацию с соблюдением всех санитарных норм.
При сжигании полимерных отходов существует ряд особенностей, удорожающих процесс:
– при сжигании пластмасс обычно выделяются токсичные и корродирующие аппаратуру вещества;
27
– необходимая температура сжигания примерно на 600‒700 °С
выше, чем при сжигании бытовых отходов;
– объем выделяющихся продуктов сгорания в 3‒5 раз больше,
чем при сжигании бытовых отходов.
Возможно использовать сжигание полимерных отходов для получения энергии. При этом нет необходимости производить сортировку, требуется лишь измельчение отходов до достаточно крупных
кусков, чтобы обеспечить необходимый для горения доступ кислорода.
2.4. Термическое разложение полимерных отходов
Перспективным способом утилизации полимерных отходов
считается их фракционирование пиролизом, крекингом или гидрокрекингом. Термические методы особенно распространены в тех случаях,
когда отходы не находят практического использования и не могут быть
утилизированы путем переработки в изделия или в различных композициях. Важное место среди методов термического разложения полимеров принадлежит пиролизу.
Пиролиз ‒ это термическое разложение органических веществ
с целью получения полезных продуктов. При более низких температурах (до 600 °С) образуются в основном жидкие продукты, выше
600 °С ‒ газообразные и даже технический углерод.
На практике пиролиз полимеров приводит, как правило, к образованию сложной смеси жидких и газообразных веществ, представляющих собой сочетание мономеров, ди- и тримеров, олигомеров, химически измененных структур. Обычно такая смесь используется в виде высококачественного топлива.
Образующиеся в процессе пиролиза низкомолекулярные предельные углеводороды могут быть подвергнуты последующему кре-
кингу с целью увеличения выхода непредельных соединений, используемых при синтезе полиолефинов. Разработаны также процессы каталитического гидрокрекинга для превращения полимерных отходов в бензин и топливные масла.
Каталитический термолиз является еще одним распространенным, безопасным для окружающей среды способом трансформации
вторичного полимерного сырья. В некоторых случаях щадящие режимы позволяют получать мономеры, которые могут быть использованы в качестве сырья при проведении процессов полимеризации и поликонденсации.
28
2.5. Повторное использование в качестве оборотной тары
К многооборотной полимерной таре относятся многооборотные
ящики полимерные из-под мясомолочной продукции, многооборотные
бутыли из поликарбоната и полиэтилентерефталата, тара технологическая оборотная, обрешетки для бутылей (транспортные), бочки, бидоны, канистры, контейнеры, паллеты и другая габаритная полимерная
тара. Прочностные показатели многооборотной тары рассчитаны на ее
многократное применение и возможность мытья и дезинфекционной
обработки в зависимости от материала, из которого она изготовлена.
Оборот тары составляет в среднем от тридцати до семидесяти циклов.
Строгие правила обработки, дезинфекции и стерилизации особенно важны в пищевой промышленности. Машины для мойки и
очистки оборотной тары, как правило, устроены по модульному типу,
могут осуществлять мойку различной оборотной тары (лотки, ящики,
корзины, паллеты) и включают несколько секций промывки, секцию
ополаскивания и секцию сушки.
Мойка может осуществляться в моечном оборудовании камер-
ного и туннельного типа. Мойка многооборотных полимерных бутылей
осуществляется в несколько этапов:
– мойка бутыли сверху, удаление видимых загрязнений с по-
мощью специального раствора;
– черновая очистка емкости внутри с использованием оборот-
ной воды;
– последующая обработка моющим средством с температурой
не ниже 60 °С для уничтожения болезнетворных бактерий и микроорганизмов;
– ополаскивание для качественного удаления остатков моющего раствора, использующегося на предыдущем этапе;
– дезинфекция с целью избавления от микробов и бактерий;
– ополаскивание.
Паллеты при мойке обрабатываются моющим раствором заданной температуры под высоким давлением. Концентрация и температура
средств поддерживаются на протяжении всего процесса автоматически. Далее паллет следует в отсек ополаскивания, где происходит смыв
раствора водопроводной водой. Вода из отсека мойки и ополаскивания,
пройдя двухуровневую фильтрацию, попадает в ванну с моющим раствором, где в дальнейшем снова используется.
29
После завершения операций обработки, дезинфекции, мойки и
сушки осуществляется передача тары в производство для упаковывания
продукции.
2.6. Вторичная переработка отходов полимерных упаковок
Переработка полимерных отходов в новые материалы и изделия ‒ самый экономически целесообразный путь их использования.
Вторичной переработке могут быть подвергнуты только упаковочные
отходы из термопластичных синтетических материалов, т. е. из материалов, которые под воздействием температуры приобретают свойство
пластичности и могут формоваться в различные изделия. На рис. 2.1
приведена общая схема процесса вторичной переработки полимерных
упаковочных отходов.
После предварительной сортировки и очистки производится измельчение, проходящее в одну или две стадии, после чего дробленые
отходы подвергают отмывке от загрязнений органического и неорганического характера водой, моющими средствами или различными растворителями. От выбранного способа разделения зависит последовательность двух дальнейших стадий. При «мокром» разделении сначала
производят сортировку, а затем сушку. При использовании «сухих»
способов вначале измельченные отходы сушат, а затем уже сортируют.
После этих операций дробленые отходы подвергают агломерации или
грануляции, при необходимости предварительно смешивая их со стабилизаторами, красителями, наполнителями и другими ингредиентами.
После грануляции, перед переработкой гранулята в изделия, отходы могут смешиваться с первичным сырьем в различных соотношениях. Переработка вторичного материала в изделия мало чем отличается от процессов переработки товарного продукта с точки зрения оборудования, но часто требует специфического подхода к выбору режимов переработки. Часто схема процесса переработки отходов упрощается за счет исключения ряда стадий.
Предварительная сортировка и очистка обычно включают в
себя ручную сортировку отходов по внешнему виду, отделение полимерных компонентов от общей массы отходов и разделение пластмасс
друг от друга по химическому типу и цвету. Проведение сортировки
требует от персонала участка умения визуально различать типы пластмасс. Сортировку облегчает наличие на большинстве упаковок шифров
с наименованием материала, из которого они получены. Некоторая
30
часть наиболее загрязненного, трудно идентифицируемого пластика отбраковывается и направляется на сжигание.
Рис. 1.2. Общая схема процесса вторичной переработки полимерных
упаковочных отходов
Измельчение полимерных отходов. Полимерные отходы, про-
мышленные или выделенные из бытовых, подвергаются измельчению.
От качества измельчения зачастую зависит возможность дальнейшей
переработки отходов в изделия и области их применения. Эту стадию
можно определить как формирование частиц определенных размера и
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]