Утилизация вторичного полимерного сырья

Ввиду необходимости предварительной сортировки мусора и значительной потере химического сырья во время самого процесса утилизации - сжигание отходов в мусоросжигательных, многие эксперты считают нерентабельным. Кроме того, в процессе сжигания в атмосферу выделяются токсичные вещества.

Преобразование ВПС в низкомолекулярные соединения, которые осуществляется вследствие термического разложения вторичного полимерного сырья, является одним из основных способов его утилизации. Процесс термического разложения органических веществ для получения различных полезных продуктов называется Пиролиз. Для получения жидких полезных продуктов пиролиз осуществляется при температурах до 600°С, а для получения газообразных, в том числе и технического углерода, температурные показатели должны превышать 600°С 

Получение таких ценных химических продуктов как бензол, пропан, кумол, толуол, альфа-метилстирол, хлористый водород, этан, метан и др. осуществляется именно благодаря пиролизу вторичного полимерного сырья (ПВХ + отходы ПЭ, ПС и ПП) при температуре 350°С, давлении до 30 атмосфер, обработке смеси водородом и наличии катализатора Фриделя-Крафтса. 

Другим способом подобной трансформации ВПС, предусматривающим применение более низких температур, является каталитический термолиз. Именно за счет щадящих режимов, удается получить мономеры, к примеру, при термолизе ПС, ПЭТФ и др. Позже, полученные мономеры используют в качестве сырья для проведения процессов поликонденсации и полимеризации. Ценные мономеры этиленгликоль и диметилтерефталат, которые используют для синтеза ПЭТФ, обладающего заданной структурой и молекулярной массой, в США получают как раз из использованных ПЭТФ-бутылок.

Вторичная переработка и повторное использование вторичного полимерного сырья считается наиболее предпочтительными способами его утилизации, как с экологической, так и с экономической точки зрения.

Осуществление работ по сбору, обработке (специальных операций по мойке, сушке и т.п.) и получение разрешения на повторного применение – являются основными условиями возвращения использованной упаковки в производственный цикл . Как правило, повторное применение актуально для ПЭТФ-тары.

Изготовление вторичных изделий, как способ утилизации смешанных отходов и полимерных материалов, завоевало популярность во многих странах мира.

Значительного увеличения уровня вторичной переработки бутылок из ПЭТФ (до 25-30%) в США удалось добиться за счет реализации национальной программы, которая предусматривала выполнение четырех основных этапов. Суть первого и второго состояла в организации сбора и сортировки отходов, третий этап предусматривал предварительную и окончательную их переработку в изделия народнохозяйственного назначения, а четвертый - их реализацию. Для выполнения этих этапов, программой предусматривалось создание сложной системы взаимодействия государства, населения и центров переработки отходов.

Производство гранулята на основе сырья прошедшего сортировку, с применением разного рода добавок, которые повышают качество конечного продукта, является одним из наиболее перспективных направлений вторичной переработки отходов. 

В Германии вторичная переработка отходов основывается на, так называемой, "Дуальной системе", в которую входят сортировка и переработка на предприятиях, специализирующихся на производстве материалов и упаковки отдельных видов вторичного сырья. На вторичную переработку принимаются отходы, на которых присутствует специальная экологическая маркировка - "Зеленая точка", которая обозначает пригодность конкретного продукта для переработки или повторного использования.

Существуют несколько методов модификации ВПС, которая необходима для его эффективной переработки. К таким методам относятся - химические, физико-химические, физические и технологические методы. 

Регенерацию сильно изношенных материалов и восстановление требуемого уровня их свойств осуществляется за счет введения совместно с инициирующими добавкамиполиорганосилоксанов и гомогенизации перерабатываемого сырья. Образование пространственно-структурированных систем с образованием поперечных силоксановых связей и привитых сополимеров происходит в прямой зависимости от используемого режима и среды обработки. Точное следование технологическим правилам позволяет добиться эластичности материала и улучшения механических свойств, атмосферо и химстойкости, а также термостабильности.

Улучшение механических характеристик вторичного ПА достигается за счет термической обработки сырья с помощью разного рода сред-теплоносителей и одновременным использованием ИК-облучения. Включающую в себя операции нагрева, выдержки и охлаждения, термообработку в среде теплоносителя осуществляют по принципу отжига. На уровень физико-механических показателей при такой обработке, влияет вид теплоносителя, режим термообработки и продолжительность сушки.

Большинство предлагаемых способов базируется на радикальноцемном механизме взаимодействия между окисленными фрагментами базового полимера и активными группами вводимого наполнителя или добавки. По мнению специалистов, наибольший практический интерес, среди всех известных методов, представляют композиционные материалы на основе вторичного полимерного сырья. В данном случае, лигнин - природный полимер, который является отходом гидролизной и целлюлозно-бумажной переработки древесины, может служить одним из функциональных модифицирующих добавок. По своей природе, лигнин является продуктом метаболизм древесины и других растений, которые накапливается в процессе лигнификации в клеточной стенке и срединной пластинке и составляет 30% ее массы, целлюлоза и гемицеллюлоза составляет остальные 70%.

Лигнин известен как материал, способный оказывать достаточно эффективное термо- и светостабилизирующее воздействие на окисленные и окисляемые полимеры, а по по химической природе его относят к основному классу стабилизаторов полимеров - полифункциональным фенолам.

Гидролизный лигнин является эффективным модификатором вторичного полимерного сырья. Кроме того, после обработки в виде микролигнина (гидролизной муки), его используют для получения таких ценных продуктов, используемых в технологии переработки пластмасс, как антиоксиданты, ароматические стабилизаторы, модифицирующие добавки и структурообразователи для термопластов. Также его используют для получения сорбентов, которые широко применяются в медицине для выведения различных токсинов, тяжелых металлов и т.п. и препаратов, применяемых для лечения цирроза печени, а также для получения ванилина и др.

Поскольку работы по сбору, сортировке и разделения смешанных отходов являются наиболее трудоемкими, в ряде европейских стран налаживание четкой службу сбора использованных пластмассовых упаковок - основная задача, решение которой ускоряет процесс их утилизации.

В странах ЕС на законодательном уровне вопросы утилизации отходов регулируются на основе единого законодательства, в котором прописаны необходимые меры, направленные на снижение загрязнения окружающей среды отходами, обозначены основные рациональные способы их утилизации. В России целенаправленная работа по утилизации вторичного полимерного сырья началась еще в конце 70-х годов, однако, отсутствие функционирующей системы сбора и сортировки таких отходов, к сожалению, значительно тормозит темпы их утилизации.

Работы в области утилизации вторичного полимерного сырья были начаты в России в конце 70-х - начале 80-х годов.