«Пластмассовый мир победил»: по каким технологиям можно перерабатывать пластик
28 марта 2019 года Европарламентом был принят законопроект, по которому с 2021 года запрещается производство и продажа таких одноразовых пластиковых изделий, как столовые приборы, посуда, ватные палочки, пищевые контейнеры и так далее. Подобный законопроект был предложен и в Госдуме в середине апреля текущего года, согласно которому к 2025 году использование пластиковых пакетов будет запрещено. В России пластиковые отходы не перерабатываются – либо они отгоняются на мусорные полигоны (как, например, в Архангельске), либо сжигаются. И такая проблема наблюдается почти во всем мире.
Почему же в ЕС был принят этот документ? К 2025 году по этому плану четверть всех пластиковых бутылок должны производиться из вторичного пластика, а к 2029 в странах ЕС должен быть обеспечен сбор как минимум 90% всех бутылок. Этому плану Европарламент дал название «Круговая экономика». Состоит он из двух частей: сокращения потребления одноразовой упаковки и стимулирование производителей к переработке пластиковых отходов. Конечной целью плана является формирование такой экономики, в рамках которой давление на природные, пресноводные ресурсы и экосистемы сведено к минимуму. Термин «круговая экономика» упоминался и ранее в докладах Еврокомиссии, например, в январе 2018 года, когда был принят первый стратегический план по переработке пластика. В нем утверждалась иная задача: к 2030 году весь упаковочный материал должен подлежать утилизации.

Почему к этому вопросу приковано столько внимания?
Взглянем на цифры. Во всем мире каждый год производится более 330 миллионов тонн пластика, и эта цифра стабильно растет. Данные, предоставленные Еврокомиссией, это только подтверждают: если в 2015 году европейцы потребляли 58 млн. тонн, то к 2016 году это число увеличилось на 2 миллиона. Европейские страны ежегодно производят 25 млн. тонн отходов. Они сжигаются (8,4 млн. тонн), остаются в окружающей среде (8,3 млн. тонн) или отправляются на переработку (тоже 8,3 млн. тонн). Становится ясно, что до утилизации доходит только треть всех пластмасс.

Откуда так много пластика? Помимо одноразовой упаковки тех же продуктов питания (40%), пластик используется в производстве транспорта (9%), бытовых товаров (22%), при строительстве (20%). Производство пластика - огромная индустрия. Напрямую она дает работу 1,5 миллиону людей в 60 000 различных компаниях. То, что это выгодно, не оставляет сомнения: в одном только 2016 году оборот этих предприятий составил 350 миллиардов евро. Но за такими большими деньгами кроются большие природные издержки. Речь идет о ресурсах, без которых невозможно первичное производство пластика: вода и ископаемое сырье, которое также необходимо для топлива.
Если нынешние тенденции в производстве сохранятся, к 2050 году на долю пластмасс может приходиться 20% потребления нефти и 15% выбросов парниковых газов. И это не говоря о том, что пластик будет вымещать животных, в особенности морских видов.
Ежегодно в Мировом океане оказывается от 5 до 13 млн. тонн пластмасс, то есть до 4% мирового производства, а на каждый квадратный километр Средиземного моря приходится 40 пластиковых предметов. Пластиковый мусор уносится течениями на огромные расстояния, где его сложно выловить. Там он становится частью пищевой цепочки, которая начинается с планктона, а заканчивается нами. Когда оставшийся мусор прибивает к побережью, он создает плотные участки или же оказывается на берегу. Так, 85% всего мусора на пляжах приходятся на одноразовый пластик. Все это в совокупности вредит еще и экономически таким сферам, как рыболовство, судоходство и даже туризм.
Сейчас широко признается, что сбор пластмассовых отходов и их вторичная переработка является одним из ключевых способов снижения воздействия на окружающую среду, а также экономии затрат, в частности в строительном, производственном и розничном секторах. ЕС разработал целую систему как поощрений для частных лиц, так и санкций и штрафов для юридических. Кроме того, в плане круговой экономики есть отдельные пункты по повышению осведомленности населения о данной проблеме и привлечению их к её решению. Однако отдельные лица помимо сокращения потребления способны только собирать и сортировать пластиковые отходы. Утилизация в домашних условиях крайне сложный процесс и по большей части относится к органическим, то есть по своей природе биоразлагаемым отходам. Мы же расскажем Вам о технологиях, которые используют предприятия по переработке первичного пластика, а также какие типы пластика существуют и где применяются вторичные пластмассы.

Существующие технологии переработки пластика
Пластмасса – это далеко не такой простой материал, как может показаться на первый взгляд. Это органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения. Наиболее используемые из них – синтетические полимеры, изделия из которых в основном не разлагаются и которые подлежат переработке. Более того, от типа полимера, и, соответственно, материала, зависит и то, какой способ переработки следует выбрать.

  • Привычные нам пластиковые бутылки, которые можно купить на каждом шагу, состоят из полиэтилентерефталата, или сокращенно – PET. Из него же делают синтетические волокна, используют в фото- и компьютерной технике.
  • Полиэтилен высокой плотности (или HDPE) также используется в производстве пластиковых бутылок, крышек для этих же бутылок (да, они могут быть из разных материалов!), а также обширно используется в строительстве (трубопроводы, покрытия для гидроизоляции).
  • Третий вид пластика – полистирол (или EPS). Одноразовая посуда, детские игрушки, упаковка, стаканчики для йогуртов – гамма изделий самая разнообразная.
  • Известные всем пластиковые пакеты производятся из низкоплотного полиэтилена (PELD). Также из него делается пищевая пленка.
Существует так же множество и других соединений – их примеры можно увидеть на картинке:
На сегодняшний день все виды пластика подлежат утилизации и переработке. На пути к этому отходы проходят через следующие этапы:

Сортировка
Поскольку пластик различается по молекулярному составу, то для начала нужно его сортировать. Если допустить сплав двух типов пластика, то они будут вести себя так же, как масло с водой, - разделяться на слои. Сначала сортировка происходит по размеру – вся пластиковая масса загружается в огромный барабан, где более мелкие части просеиваются. Затем эти самые мелкие детали проходят еще одну сортировку с применением воздушных потоков (аэросепарация): тяжелые материалы падают с ленты вниз, легкие подбрасываются воздухом и перелетают через сброс.

«Стирка»
Сразу же после сортировки все отходы тщательно моются, чтобы избавиться от остатков еды, этикеток и клея. Это повышает качество и прочность переработанного материала.

Измельчение
Здесь все просто – отходы по нескольку раз проходят через измельчающие механизмы, чтобы получить что-то типа мелко порезанной бумаги.
После всех этих этапов получившиеся материалы, наконец, готовы к переработке
Существует несколько способов переработки и утилизации:
1) Пиролиз. Это процесс термического разложения продуктов, чаще всего в присутствии кислорода. Благодаря такому способу получается топливо, сырье и полуфабрикаты: газ, производящийся в процессе пиролиза, может быть топливом для получения рабочего водяного пара, жидкие продукты используются для получения теплоносителей, а твердые продукты пиролиза входят в состав защитных смазок, эмульсий и пропиточных материалов.

2) Разложение до первичной молекулярной структуры. Некоторые полимеры в результате обратимости реакции могут возвращаться в первичное состояние, в частности, полимеры PET. Этого можно добиться с помощью гидролиза: мелкий лом пластмассы расщепляется в воде под воздействием кислот и высоких температур.

3) Вторичная переработка. На этом этапе могут продолжаться различные методы сортировки: по цвету, весу или материалу (аэро- или электросекуляция, флотация). Мелкая пластиковая крошка, полученная после измельчения, направляется на переплавление, благодаря которому получается гранулят – гранулы пластика, сырье для вторичного производства пластмассовых изделий, которые, в свою очередь, могут быть переработаны таким же образом.

4) Метанолиз – технология, при которой расщепление отходов происходит под воздействием, как можно догадаться, метанола. Среди остальных термических способов переработки этот является самым распространенным, так как он является самым дешевым и ему поддаются большинство видов пластика.

5) Гликолиз – это не только путь обмена веществ в живых организмах, но и способ расщепления отходов с помощью этиленгликоля. Оба понятия связывает между собой процесс окисления глюкозы. Этот способ также является экономичным, так как для него не требуется чистый кислород.

6) Сжигание – это, к сожалению, часто применяемый метод, но он не является самым полезным для окружающей среды. Во-первых, из него нельзя получить вторичный пластик, но можно получить тепловую энергию, таким образом возместив ресурсы, затраченные на его первичное производство. Этот метод применяется на разных предприятиях, так, например, одна из тепловых электростанций в Великобритании работает на энергии, полученной из сжигаемых автомобильных покрышек. Однако при сжигании образуются токсичные газы: цианистые соединение, хлориды водорода, оксиды азота и аммиака. Все это непосредственно влияет на здоровье человека и загрязняет атмосферу.

Если же говорить о более сложных методах, то их различают по категориям пластика. Например, для переработки ПВХ - термопластичного полимера, или по-простому пластика из обесцвеченной пластмассы - подходят такие способы, как литье под давлением, экструзия, каландрование, прессование. Для расщипления полиамидов необходимы уже другие способы. Условно эти методы делят на механические (повторное плавление, переосаждение) и физико-химические (хим. модификация с помощью волокнистых материалов).
Продукт пиролиза
Гранулят - продукт вторичной переработки пластика

Технологии переработки пластика широко применяются в Германии. Все начинается с домашней сортировки мусора: бумажные отходы – отдельно, стекло и металл – отдельно, а пластиковые отходы – в желтый пакет. Изначальная сортировка самими гражданами значительно облегчает работу перерабатывающих заводов. По данным Объединенного союза индустрии по переработке пластмасс, в 2016 году Германия установила рекорд по переработки пластика – 14,2 млн тонн, что составляет около 45% всех пластиковых отходов.

Сортированный мусор на заводе в Германии
В Норвегии в каждом супермаркете есть специальный автомат, куда можно сдать отсортированные отходы. Автомат подсчитывает, какое количество вернул потребитель, и распечатывает ваучер на возврат денег, либо выдает сумму наличными, или же эта сумма будет вычтена из следующей покупки. Однако деньги можно получить только за маркированную посуду от производителя автоматов, обычные же бутылки тоже сдать можно, но вознаграждения за них не будет. Таким образом в Норвегии коэффициент возврата достиг 95%, что делает такую модель полноценной схема перепроизводства.

Огромных показателей на этом поприще достигла и Швеция. Ассоциация по управлению отходами Avfall Sverige в 2018 году сообщила, что в стране утилизируется 99% отходов. Пищевые отходы, бумага и пластик перерабатываются или направляются на производство газа. Кроме того, более половины всех отходов просто используется заново, более 40% оправляются на переработку, а около 1% превращаются в источник энергии. В 2015 году в Швеции из мусора было произведено 14,7 тераватт-часов тепловой и 2,3 тераватт-часов электрической энергии.
Но прежде всего переработка начинается с малого – с рядового жителя. Например, если человек болеет, то использованные шприцы, упаковки и лекарства можно сдать в аптеку и при необходимости получить новый набор для этих же целей.

Прогнозы касаемо экологической ситуации можно назвать утешительными: необходимые законопроекты постепенно принимаются, доступные технологии - существуют, а некоторые страны уже успешно занимаются переработкой пластика. Постепенное внедрение перерабатывающих заводов позволит значительно сократить отходы, а значит - облегчить жизнь как природе, так и человеку. Главное - начать с себя, и выбросить пластмассовую бутылку в специальный контейнер.
Made on
Tilda