RECYCLING

 

 ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

  Этот сайт, мы надеемся, поможет многим предпринимателям в России. Каждый россиянин прямо или косвенно будет задействован в проекте,  развития вторичной переработке пластмассовых отходов жизнедеятельности человека. За последнее десятилетие на территориях наше родины скопились залежи пластмасс, сжигать такое богатство себе дороже (на производство пластмасс расходуются значительные запасы нефти и природного газа - это миллиарды рублей). Примером.

  Можно рассмотреть, широко известный в виде пластиковой упаковки для жидкостей PET. Объем переработки с каждым годом возрастает с 1996 года до 2005 года, вырос в нашей стране в 26 раз. Цены на материал на одну Pet - форму составляет от 1.28 до 7.75 рублей.
  Мировая закупочная цена за килограмм вторичного материала от 4,5 до 8.5 рублей, зависит от многих факторов. Выход по конечному продукту достигается от 80% до 100%, но зависит от оборудования. Затраты на переработку по европейскому уровню 6 - 8 рублей. Рентабельность производства от 40% до 65%. Окупаемость затрат по типу оборудования от 18 до 32 месяцев.
  Использование термосвариваемого полипропилена широко вошло в быт России, наглядным примером на упаковке хлеба, круп, макаронных изделий. Потребность в данном материале толщиной 20 - 40 микрон достигла 550 - 600 тонн в месяц, утилизация (Recycling) этого объема смешанных пластмасс, позволила выпускать до 800 тонн строительных материалов в месяц.

 

План завода

   Основой производство по переработке вторичных пластмасс, а именно завода производительностью от 2 до 10 тонн в час смешенных пластмасс. Конечный продукт производства, рассмотрим на примере строительной продукции.
Площадь, занимаемая заводом с учетом проживания основной рабочей силы и использования вахтового метода привлечения
рабочих и специалистов. Составит 2.5 - 15 гектар земельной площади. Требования к экологии и геологии местности. При
переработке вторичных пластмасс в сутки до 200 000 тонн только песка, жидких, твердых пищевых и бытовых отходов будет
накапливаться от 3 до 7 тонн. Все это должно либо вывозится или перерабатываться на месте.
   Первый этап производства, это получение частично, утилизированной пластмассы (вид прессованные брикеты, частично упакованная пластмасса, привезенная валом). Прием, взвешивание, разгрузка, отправка на
сортировочную линию, где происходит частичная сортировка по классам пластмасс и попутного сырья.

   Второй этап производства, получение высококачественного вторичного сырья для этих целей необходима производственная линия включающая измельчение пластмасс, мойка, сушка, гранулирование, упаковка, реализация, а также производство продукции на основе вторичного сырья.

   Рассмотрев ряд действующих предприятий в области переработки вторичных пластмасс, нами сделан вывод в сторону того, что малые территории для данных предприятий на территории России не приемлемы так как, это очень узкая специализация производства. Следовательно, очень маленькая производственная мощность, или удел однопрофильного предприятия, такие производства уже существуют на территории РФ. К нашему сожалению на современные технологические цепочки в области переработки вторичных пластмасс необходимы очень большие инвестиции десятки миллиардов рублей. При правильном вложении и организации производства, рентабельность может достигнуть 10 %.
Надо использовать строительный бизнес, где сегодня рентабельность составляет 300-600%. В ближайшее время гигантомания в строительстве поедет на спад следовательно, придется осваивать малоэтажное монолитное строительство где
можно широко применять продукцию от переработки вторичных пластмасс, а именно блоки, блоки утеплители, трубы, дорожные
покрытия, заборы, и ряд отделочных изделий.

   Раздел «План производства» бизнес-плана, конечно, готовят только те предприниматели, которые собираются заниматься производством.
   Главная задача этого раздела доказать потенциальным партнерам, что вы будете в состоянии реально производить нужное количество товаров в срок и с требуемым качеством.
   Для предпринимателей это сегодня, к сожалению, самый трудный раздел, поскольку нестабильность хозяйственных связей, ненадежность поставщиков и невозможность получить качественные комплектующие изделия и материалы для
собственного производства способны отбить охоту заниматься бизнесом даже у самых стойких людей.
  Почему нужно обо всем этом писать, спросят некоторые читатели? В конце концов это наше дело, как организовано производство. Вкладчиков денег должно интересовать лишь то, сможем ли мы эти деньги вернуть и выплатить по ним
проценты или дивиденды. Но такая логика сегодня не убеждает уже никого. Во всем мире финансисты вникают во все детали
производственного цикла заемщиков, конечно, не для того, чтобы предлагать им свои решения, а потому, что хотят оценить
квалификацию руководства предприятия и обоснованность его планов.
  Чтобы удовлетворить этот интерес, вам нужно ответить на множество вопросов. В бизнес-план следует включить ответы лишь
на основные из них, а детали можно перенести в приложения, объем которых не ограничен.

   Индивидуального жилья становится приоритетным направлением в жилищном строительстве – все эти факторы и порождают
взлет спроса на современные строительные материалы. Возможность использования вторичных смешанных пластмасс
настоящий момент может дать дополнительные резервы, а также снижение себестоимости 1 м2 жилья. Это значительно повысит объем заказов среди людей с невысоким доходом.
   Основная масса смешанных пластмасс это 80-85%, сегодня сжигается и зарывается. С учетом затрат и рентабельности 25-30% стоимость одного кубического метра составит 14.500 рублей.
   Основной прибылью производства можно и нужно считать это экология: краев, областей, городов, поселков, и сел России.
Здоровье нельзя купить его надо беречь.
   Используя все самое современное технологическое оборудование, а также технологии в области переработки пластмасс.
   Приоритетным направлением производства сборных парковок для автомобилей. Сочетание комбинированного оборудования позволит также производить тарную продукцию для более полной загрузки
технологического оборудования.

Продлевая жизнь полимеров

  Полимерные пленки, трубы, бутылки, мешки, волокна, строительные материалы… Потребление полимерной продукции каждый год возрастает примерно на 10%, соответственно в такой же прогрессии увеличивается и объем полимерного мусора. Поэтому логично задуматься о способах его утилизации.

  Сегодня одной из проблем в вопросе утилизации полимерных материалов остается развитие технологий их рециклинга.

  Существует несколько подходов к рециклингу полимеров: первичная, вторичная, третичная и четвертичная повторные переработки.

  Первичный рециклинг — это переработка незагрязненных однотипных отходов. Он чаще всего проводится в заводских условиях и связан с отходами собственного производства (запуск новой линии, сбои производства, обрезы). Такие отходы в небольшом количестве смешиваются с исходным материалом, чтобы обеспечить надлежащее качество полимерных изделий, либо используются для изготовления второсортного материала. Эффективная утилизация отходов ПЭТ имеет большое экономическое значение

  Вторичный рециклинг включает в себя дополнительный этап механической переработки, которая состоит из разделения, сортировки и отмывания отходов для удаления загрязнений. Высокая степень загрязнений характерна для пленок, так как они имеют наибольшую удельную площадь поверхности. После очистки и измельчения отходы пластмасс могут поддаваться сепарации по типам полимерных материалов или расплавляться в виде смеси различных полимеров. Переработка вторичных полимеров методом переплавления используется лишь для производства низкосортных продуктов, так как всегда связана с риском возникновения проблем несовместимости полимерных смесей. Вторичный рециклинг требует больших затрат по сравнению с первичным.

  Третичный рециклинг заключается в повторной химической переработке полимеров. Под действием тепла они превращаются в низкомолекулярные вещества (например, деполимеризация полиолефинов и образование множества более мелких промежуточных углеводородных соединений), которые потом могут использоваться в качестве сырья для производства новых нефтехимических продуктов и пластмасс. Газообразные продукты пиролиза ПЭВД, главным образом, состоят из водорода, метана, этана, пропана, пропена, бутана и бутена. Продукты термопиролиза ПЭНД на 80–90% масс. состоят из неразветвленных алканов и 1-алкенов. Последующим гидрированием ПЭ-топлива получают дизельное топливо с высоким цетановым числом, низким содержанием серы и ароматических соединений. Методом термической деструкции ПС и ПММА можно получить их мономеры с достаточно высоким выходом. Уже разработана новая реакторная система для получения топлива из смесей полимеров в атмосфере пара: ПЭ и ПП; двух полиамидов (найлон 6 и найлон 6.6); ПС и трех полиэфиров (ПК, ПБТФ, ПЭТ). Третичный рециклинг требует высокого уровня инвестиций.

  Четвертичный рециклинг заключается в процессах сжигания полимерных отходов. Преследуя немаловажные цели возврата энергии, этот вариант утилизации полимеров является на сегодняшний день наиболее эффективным способом уменьшения их объема. Энергия, которую можно извлечь при сжигании пластмасс, зависит от их состава: ПЭ — 18720 ккал/кг, ПС — 16082 ккал/кг, фенолформальдегид — 13179 ккал/кг, ВПУ — 11362 ккал/кг, ПА — 10138 ккал/кг, поливинилацетат — 8565 ккал/кг, ПУ — 7014 ккал/кг. Для сравнения, один литр печного топлива имеет теплотворную способность 10200 ккал. Несмотря на строгие нормативы по выбросам в окружающую среду, прямое сжигание твердых бытовых отходов (ТБО) используется во многих странах: Швеция и Германия (50% всех ТБО), Дания (65%), Швейцария (80%), Япония (70%). В Германии работает около 50 мусоросжигательных заводов. Получение энергии из полимерных отходов может заменять другие источники энергии и решать проблемы захоронения отходов. Основным недостатком сжигания полимеров является то, что при их окислении образуются вредные соединения. Поэтому большое внимание уделяется устройствам, которые предотвращают их попадание в окружающую среду. В результате конструкция мусоросжигательных печей является сложной и дорогостоящей. Соответственно, затраты на ее эксплуатацию и обслуживание существенно выше, чем затраты на обычную электростанцию: стоимость качественных фильтров и других эффективных систем очистки достаточно велика.

  Рециклинг отходов ПЭТ По данным экспертов, потребление ПЭТ в Украине каждый год увеличивается в среднем на 15%, и в 2006 году достигнет 200 тыс. тонн. При столь значительном потреблении эффективная утилизация отходов ПЭТ имеет большое экономическое значение. Вторичный ПЭТ перерабатывают в экструдированные или литьевые изделия после его гранулирования. В Украине работает ряд компаний, которые занимаются переработкой ПЭТ. В основном, рециклинг заключается в получении хлопьев или дробленки (неочищенные отходы ПЭТ). К наиболее крупным компаниям, которые имеют мощности больше 100 тонн в месяц, относятся такие как: «ГалПЭТ» (Львовская обл.), «Оболонь» (Александрия), «ИнтерПЭТ» (Запорожье), «Евростэк» (Донецк), «Экопластик» и «Гарант» (Днепропетровск). Производство хлопьев имеет очень низкую рентабельность и достигается она, в основном, за счет переработки больших объемов полимерной продукции. Поэтому такое производство ориентировано на экспорт. Основными направлениями экспорта ПЭТ-хлопьев являются рынки Азии, Ближнего Востока и России. Производство же гранулята из вторичного сырья требует вложения больших инвестиций, это высокорентабельное производство. Средняя цена ПЭТ-хлопьев составляет $700–1000 за тонну, а цена регранулированного ПЭТ находится в промежутке $1000–1500 за тонну. В России в Ставропольском крае планируют построить завод по переработке ПЭТ-отходов стоимостью свыше $500 тыс. Его проектная мощность составляет 120 тонн ПЭТ-гранулята в месяц. В Украине в ближайшее время также планируется организация подобного производства. В Латвии холдинг Eko Investors приступил к строительству нового завода по переработке пластиковых бутылок в городе Олайне. Сейчас в холдинг входит компания PET Baltija, которая является единственным в странах Балтии предприятием по переработке полимерной тары в хлопья. Далее эти хлопья используются для изготовления волокон. В США и Западной Европе вторичный ПЭТ используют для получения материалов, не требующих высокого значения показателя вязкости. В основном, это волокна и нетканые материалы. В процессе вторичной переработки вязкость бутылочных марок ПЭТ снижается с 0,8 до 0,4–0,6, особенно при недостаточной сушке материала. Из ПЭТ-бутылок, минуя стадию грануляции, получают прозрачные блестящие листы. Для производства многослойных барьерных емкостей и преформ для бутылок используются соэкструзионные технологии, где в качестве среднего слоя выступает вторичный ПЭТ (до 80%). Разработана также технология использования отходов пленок или листов ПЭТ. Они чистятся, измельчаются, сушатся и смешиваются с вторичным ПЭВД. Полученная смесь гранулируется и экструдируется с раздувом в пленки. Максимальная концентрация ПЭТ не превышает 20%. Очищенный и измельченный ПЭТ можно смешивать и с другими полимерными материалами и наполнителями, и в результате получать новые композиционные материалы: • литьевой ПЭТ с 10% ПЭВД; • стеклонаполненный ПЭТ; • смеси ПЭТ с ПА-6; • материал, состоящий из смеси ПЭТ (60%), поликарбоната (20%) и АБС (20%), обладает высокой прочностью к ударным нагрузкам; • смесь ПЭТ с 10–50% ПК обладает повышенной термостойкостью и сопротивлением ударным нагрузкам; • негорючие, антистатичные, упрочненные волокнами (углеродными, арамидными, антрацитом) материалы из смеси ПЭТ, ПЭНД и каучука. Деполимеризацией ПЭТ-отходов можно получать мономеры — диметилтерефталат и этиленгликоль.

  Переработка вторичных ПЭ и ПП По данным Market Report Company, потребление ПЭ в Украине в первом полугодии 2006 года выросло более, чем на 10% по сравнению с аналогичным периодом 2005 году. А для ПП емкость рынка на 2006 год прогнозируется на уровне 20–21%. При таких темпах потребления сырьевая база вторичных ПЭ и ПП имеет большой потенциал. Технологии рециклинга, в основном, разработаны для ПЭВД, для ПЭНД их гораздо меньше. Основной объем вторичного ПЭВД перерабатывают в термоусадочную пленку. В Украине вторичный полиэтилен используется для производства труб, полимерпесчаной черепицы и пленок. Смесь первичного и вторичного ПЭ или ПП с красителем во внутреннем слое многослойной полимерной упаковки позволяет уменьшить количество первичного полимера в производстве выдувных емкостей. Производитель полимерных пленок компания «Укрпластик» ввела в эксплуатацию установку Erema, которая, в первую очередь, используется для переработки БОПП-пленок с большим количеством нанесенной печати. В Киевской области ведутся подготовительные работы по организации предприятия по переработке вторичного ПЭ и ПП. Схема рециклинга включает процессы мойки и гранулирования. Полученные гранулы вторичного ПЭ будут реализовываться производителям пленок и труб, а вторичного ПП — производителям пресс-форм. Цена таких регранулированных ПЭ и ПП приблизительно в два раза меньше, чем первичных. В России с 2000 года работает компания «Олефин», которая специализируется на утилизации полимерных отходов и производстве вторичного полиэтилена. До этого времени аналогичных предприятий по переработке полимеров в России не существовало. Сегодня запущена первая линия для получения регранулированного ПЭВД, мощностью 3,5 тыс. тонн в год, планируется запуск второй очереди комплекса по производству регранулированных ПЭНД и ПП также производительностью 3,5 тыс. тонн. К концу 2007 года суммарная мощность завода «Олефин» должна составить 7 тыс. тонн регранулята в год. Основными потребителями их продукции являются производители трубной и кабельной изоляций. В Иркутске ПКФ «СигмаМаш» разработала проект по переработке вторичного ПЭ, ПП и ПЭТ, стоимость которого составит 1,5 млн. рублей. В качестве сырья будут использовать упаковку, емкости для жидкости, композиционные материалы. Полученное вторичное полимерное сырье «СигмаМаш» планирует продавать компаниям, которые производят волокна для ковров, синтетические нити, геотекстиль, пленки, листы.

  Рециклинг ПВХ ТБО проходят тщательную сортировку перед тем, как стать вторичным сырьем Не все технологии рециклинга полимеров подходят для отходов, содержащих ПВХ, так как некоторые из них имеют ограничения по максимальной доле хлора. Переработка отходов с содержанием ПВХ до нескольких процентов состоит из двух частей: процесса крекинга и конверсии. Конечными продуктами этих процессов являются синтезированный газ (преимущественно H2 / CO), чистая сера и NH4Cl. Рециклинг отходов с высоким содержанием ПВХ направлен на извлечение содержащегося в ПВХ хлора в удобную форму — HCl или соль хлоридной кислоты. Для этого отходы подвергаются либо процессу сжигания, либо процессу пиролиза. При сжигании освобождается и восстанавливается HCl, а образование диоксинов и фуранов сведено до минимума, поскольку процесс направлен на полное окисление отходов. В процессе пиролиза хлор, генерируемый из ПВХ, реагирует с наполнителями, образуя хлорид кальция, а стабилизаторы на основе металлов, которые также могут присутствовать в отходах ПВХ (свинец, цинк, кадмий), переходят в хлориды металлов. По окончании процесса пиролиза образуются также кокс, органический концентрат, который можно использовать в качестве топлива. Итальянские ученые разработали технологию получения легкого бетона на основе вторичного ПВХ. Такой бетон обладает высокой устойчивостью к воздействию высоких температур.

  Утилизация изделий, состоящих из комбинации полимеров Переработка смеси полимерных материалов разного химического состава исключает стадию первичной сортировки, что несколько понижает себестоимость рециклинга. Однако, это, пожалуй, единственное весомое преимущество переработки смесей полимеров. При рециклинге смесей вторичных полимеров образуется многокомпонентная система со слабым межфазным взаимодействием, так как состоит из несовместимых между собой полимеров (в основном ПЭТ, ПЭ, ПП, ПС, ПВХ). Поэтому свойства полученных таким способом материалов намного ниже, чем исходных полимерных компонентов. Наилучшие результаты переработки многокомпонентных систем достигаются переработкой с максимально коротким циклом, чтобы уменьшить вероятность деструкции исходных полимеров, входящих в состав смеси. Специалисты научно-технического центра «Ларта» (Беларусь) разработали технологию экструзионного литья крупногабаритных изделий из смесей вторичных полимеров. Она основана на заполнении литьевой формы за счет давления, создаваемого экструдером. В данной технологии можно использовать вторичные полимерные материалы разного состава, в том числе и содержащие неполимерные включения и загрязнения. По этой технологии изготавливают элементы декоративного ограждения — столбики, дощечки и др. Смеси полимеров можно также перерабатывать методом экструзионного прессования. Он включает в себя экструзию расплава полимера, его дозирование в пресс-форму и прессование изделия. Используя эту технологию, из вторичных полимеров изготавливают транспортные поддоны.

  Рынок вторсырья в Украине Говорить о точном количестве компаний, которые занимаются переработкой вторичных полимеров в Украине, очень сложно, так как большинство из них работают по «серым» схемам и о своей деятельности стараются умалчивать. Однако, если оценивать приблизительно, то в каждом городе с миллионным населением насчитывается около десяти крупных компаний, занимающихся рециклингом полимеров. И таких предприятий больше в Восточной Украине. На сегодняшний день отрасль рециклинга полимерных отходов в Украине только зарождается и находится на начальной стадии развития. Поэтому острая конкуренция на этом рынке пока отсутствует. Складывается ситуация, которая располагает к инвестициям в области рециклинга. Вторичные полимеры являются новой сырьевой базой и источником получения дешевых ресурсов. Организации подобного производства должен предшествовать тщательный анализ экономического, технического и маркетингового аспектов этого рода бизнеса. Необходимо четко выделить и проработать основные составляющие рециклинга — наличие сырья, правильность сортировки, высококачественное оборудование. Также нужно учитывать, что области применения вторичных полимеров для упаковки продуктов питания ограничены. Согласно нормам Министерства здравоохранения Украины использование вторичных полимеров для производства упаковки допускается только в сочетании с первичным сырьем. При этом доля вторичного полимера в общей массе сырья не должна превышать 20%. Рециклированные полимеры можно и нужно использовать для производства продукции с большим сроком эксплуатации, тем самым продлевая их «полезную» жизнь — трубы, кабельная изоляция, стройматериалы. Общую динамику развития рециклинга полимеров в Украине в некоторой степени сдерживает отсутствие законодательной базы, которая позволила бы вести сбор и сортировку ТБО (в первую очередь, отсутствие дотаций со стороны государства). Большинство компаний, которые занимаются переработкой полимеров, сейчас не готовы к использованию рециклированного сырья, мотивируя это наличием ограничительных санитарных норм, а также опасениями ухудшения качества производимой продукции в результате нестабильных физико-химических свойств материалов из вторсырья. И наконец, в вопросах обращения с ТБО необходимо повышать культуру населения в вопросах раздельного сбора вторсырья. Возможно, идеальным решением вопроса переработки вторичных полимеров был бы переход к биоразлагаемым полимерам — материалам, которые со временем (в течение нескольких лет) самостоятельно разлагаются на безопасные с экологической точки зрения вещества.

 По информации unipack.ru, в настоящее время биоразлагаемые полимеры занимают менее 1% от общего объема потребления пластмасс в Европе. Данные исследования рынка, которое провела Ассоциация European Bioplastics, показали, что в 2006 году наблюдается устойчивый рост спроса на этот вид пластиков. А в 2007 году производители ожидают почти 100%-й рост рынка в области биоразлагаемых полимерных материалов. Чтобы полностью удовлетворять потребности рынка, производители расширяют мощности по производству биопластмасс, что потребует вложения значительных объемов инвестиций.

Автор: Виктория Кузовенко, к. х. н.

Жизнь после жизни

Использование вторичного сырья в качестве новой ресурсной базы — одно из наиболее динамично развивающихся направлений переработки полимерных материалов в мире. Для России оно является новым. Однако интерес к получению дешевых ресурсов, которыми являются вторичные полимеры, весьма ощутим, поэтому мировой опыт их вторичной переработки должен быть востребован.
      
В странах, где охране окружающей среды придают большое значение, объемы переработки вторичных полимеров постоянно увеличиваются. Законодательство обязывает юридических и частных лиц выбрасывать полимерные отходы (гибкую упаковку, бутылки, стаканчики и т. д.) в специальные контейнеры для их последующей утилизации. Сегодня на повестку дня становится не только задача утилизации отходов полимерных материалов, но и восстановления ресурсной базы. Однако возможность использования полимерных отходов для повторного производства ограничивается их нестабильными и худшими по сравнению с исходными полимерами механическими свойствами. Конечная продукция с их использованием часто не удовлетворяет эстетическим критериям. Для некоторых видов продукции использование вторичного сырья вообще запрещено действующими санитарными или сертификационными нормами.
      
Например, в ряде стран действует запрет на использование некоторых вторичных полимеров для производства пищевой упаковки.Сам процесс получения готовой продукции из вторичных пластиков связан с рядом трудностей. Повторное использование утилизируемых материалов требует особой перенастройки параметров технологического процесса в связи с тем, что вторичный материал изменяет свою вязкость, а также может содержать неполимерные включения. В некоторых случаях к готовой продукции предъявляются особые механические требования, которые просто невозможно соблюсти при использовании вторичных полимеров. Поэтому для использования вторичных полимеров необходимо достижение баланса между заданными свойствами конечного продукта и средними характеристиками вторичного материала. Основой для подобных разработок должна стать идея создания новых изделий из вторичных пластиков, а также частичной замены первичных материалов вторичными в традиционных изделиях. В последнее время процесс вытеснения первичных полимеров на производствах настолько интенсифицировался, что только в США производится более 1400 наименований изделий из вторичных пластмасс, которые раньше производились только с использованием первичного сырья.
      
Таким образом, продукты вторичной переработки пластмасс могут использоваться для производства изделий, ранее производимых из первичных материалов. Например, возможно производство пластиковых бутылок из отходов, т. е. переработка по замкнутому циклу. Также вторичные полимеры пригодны для изготовления объектов, свойства которых могут быть хуже, чем у аналогов, изготовленных с использованием первичного сырья. Последнее решение носит название «каскадной» переработки отходов. Она с успехом применяется, например, компанией FIAT auto, которая перерабатывает бамперы отслуживших свой срок автомобилей в патрубки и коврики для новых машин.
      
Проблемы и перспективы повторного использования пластиков мы рассмотрим на примере полиэтилентерефталата (ПЭТ), полиэтилена, полипропилена и полистирола.

ПЭТ

ПЭТ обладает достаточно стабильными механическими свойствами. Поэтому вторичный материал на его основе достаточно легко поддается переработке. Основным сырьем для переработки служат столь распространенные пластиковые бутылки из-под напитков. Важно и то, что вторичный ПЭТ гомогенизируется легче, чем другие вторичные пластмассы. В развитых странах сбор ПЭТ-отходов в достаточной степени налажен, как и технология их переработки. Общемировой объем переработки вторичного ПЭТ достигает 1 млн т ежегодно.
      
Процесс переработки ПЭТ-отходов не требует их пластификации. Они отсортировываются от других видов полимерной тары (на основе ПВХ или ПЭ), затем измельчаются, проходят мойку и очистку от этикеток, клеев, остатков пакуемых составов и прочих загрязнителей, а после этого агломерируются или гранулируются. Вторичным ПЭТ-полимерам при переработке свойственны те же проблемы, что и исходной ПЭТ-основе: низкий порог неньютоновского поведения (когда скорость сдвига сказывается на изменении вязкости полимера), чувствительность к нагреву и, наконец, необходимость просушки.
      
Более того, в процессе сушки, и переработки вторичный материал претерпевает некоторую потерю вязкости, что вызвано не только температурными и деформирующими воздействиями в процессе пластикации полимера, но и присутствием загрязнителей (влаги, клея, красителей и т. д.). Эти факторы приводят к снижению молекулярной массы полимера. В таблице 1 приведены величины прочности (s) и относительного удлинения (e) при разрыве пленочных образцов из первичного ПЭТ и образцов переработки вторичного ПЭТ экструзией с предварительной сушкой и без сушки. Недостаточная сушка утилизируемой основы может значительно ухудшить свойства вторичного материала.
      
     Таблица 1
     Материал s, МПа e, %
     Первичный ПЭТ 41 370
     Вторичный ПЭТ с предварительной сушкой 38 280
     Вторичный ПЭТ без сушки 32 70
      
Область их дальнейшего применения перерабатываемых ПЭТ-отходов определяют их молекулярные веса. Молекулярный вес ПЭТ рассчитывается исходя из его характеристической вязкости. В таблице 2 приведен диапазон ее значений для различных областей применения ПЭТ.
      
     Таблица 2. Вязкость ПЭТ  в зависимости от области применения
     Область применения Вязкость
     Намотка (волокно) 0,6–0,65
     Выдув (бутылка) 0,75–0,80
     Намотка (шинный корд) 0,35
     Melt-blown 0,35–0,8
     Экструзия (пленки) 0,5–0,8

Очевидно, что вторичные полимеры, лежащие в основе различных видов продукции и, соответственно, обладающие разными молекулярными весами (характеристической вязкостью), требуют совершенно разных технологий вторичной переработки. Вторичный ПЭТ не всегда может служить основой для повторного производства исходной продукции.
      
Другая проблема переработки ПЭТ-отходов связана с вероятным присутствием в них ПВХ. Даже при тщательной сортировке ПЭТ-бутылок есть вероятность попадания ПВХ и ПЭ-примесей в состав вторичного материала. При температуре переработки ПЭТ ПВХ разлагается, выделяя соляную кислоту, которая вызывает интенсивную деструкцию полимера. Поэтому нужно максимально снизить присутствие ПВХ в составе ПЭТ-отходов. Допустимое содержание ПВХ не превышает 50 промилле.
      
Чаще всего ПЭТ-отходы используются повторно для производства пластиковых бутылок, пленок и волокна. Реологические и механические свойства вторичного состава ПЭТ позволяют использовать при изготовлении емкостей для моющих средств, что делает его хорошей альтернативой ПВХ и ПЭВП. Вторичный ПЭТ также часто используется в качестве промежуточного слоя при производстве трехслойной аморфной пленки и выдуве трехслойных ламинированных бутылок с внешними слоями из первичного полимера.
      
Применение соэкструзии смесей из переработанного вторичного и первичного ПЭТ позволяет улучшить реологические свойства вторичного полимера, сделав его более пригодным для выдува.Не менее важной областью применения вторичного ПЭТ является производство волокон. Процесс формования волокна требует от пластифицируемого вторичного полимера тех же реологических свойств (градиента скорости потока и неизотермального вытягивания), которыми обладает первичный полимер. Как правило, ПЭТ-волокно, формируемое из вторичной основы, имеет механические свойства, удовлетворяющие условиям производства широкой гаммы продуктов.
      
Вторволокно перерабатывается в текстиль или тканые основы для производства одежды и ковровых покрытий. Эти приложения могут использовать до 100 % вторичного полимера. Чаще всего ПЭТ-волокно применяют в качестве синтетического утеплителя для зимней одежды либо готовой плисовой фактуры для ее пошива одежды.У ПЭТ-волокна есть ряд преимуществ перед другими синтетическими волокнами. Например, ковры из ПЭТ-волокна не теряют цвет и не требуют специальной химической обработки, необходимой коврам из нейлоновых волокон. ПЭТ-волокна и окрашиваются легче, чем нейлон.
      
Волоконные полотна из ПЭТ, изготовленные по технологии melt-blown, применяются для производства шумоизолирующих материалов, геотекстиля, фильтрующих и абсорбирующих элементов, синтепона. Наконец, небольшой объем вторичного ПЭТ используется для изготовления автомобильных компонентов, электротехнических изделий, различной фурнитуры методом литья под давлением.

Полиэтилен

Из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и линейного полиэтилена (ЛПЭНП) изготавливаются пленки для бытовой упаковки (в том числе пластиковые пакеты, сумки и мешки) и для промышленной упаковки (например, мешки для сельхозудобрений), которые и являются сырьем для дальнейшей вторичной переработки. В первом случае переработка достаточно проста, т. к. качество вторматериала очень близко к качеству первичного полимера из-за короткого жизненного цикла продукта. Полимер подвергается воздействию внешних факторов на непродолжительный срок и претерпевает лишь незначительный распад структуры. В большей степени структура материала страдает в процессе его регенерации посредством пластификации. Другим источником неудовлетворительных свойств переработанного вторичного материала может служить использование отходов с разными молекулярными структурами (например, одновременно ПЭНП и ЛПЭНП), что непременно приводит к снижению механических свойств получаемого материала
      
При вторичном использовании промышленной упаковки дело обстоит несколько сложнее. Как правило, пленка промышленного назначения имеет больший жизненный цикл, чем бытовая. Воздействие солнечных лучей, температурных колебаний и т. д. также оказывает пагубное воздействие на структуру полимера. Ко всему прочему, использованные промышленные полиэтиленовые пленки могут содержать значительные загрязнения в виде пыли и мелкодисперсных компонентов, которые практически невозможно удалить даже при самой тщательной мойке. Естественно, это негативно сказывается на свойствах вторичных материалов.
      
Применение всех вторичных пластиков рассчитывается исходя из их усредненных свойств. В случае ПЭНП и ЛПЭНП можно с той или иной степенью уверенности утверждать, что полимерное сырье вторичных пленок этих типов может перерабатываться в тех же условиях (и примерно с теми же конечными свойствами), что и первичные пластики. В качестве примеров утилизации ПЭНП можно назвать повторное производство пленки для бытовой и торговой упаковки, пакетов для несыпучего мусора, а также садовой мульчирующей пленки. Свойства материала готовой продукции очень близки к свойствам первичной полимерной основы, однако количество циклов повторной переработки «продукта в продукт» ограничено из-за ухудшения свойств полимера в процессе многократно повторяющегося процесса плавления материала. На последнем цикле утилизируемая пленка годна лишь для производства садовой мульчирующей пленки, от которой требуются достаточно скромные механические свойства (нередко в нее добавляется обыкновенная сажа).
      
Стретч-пленки имеют полимерные добавки, которые проявляют себя как загрязнители, требуя значительного добавления первичного сырья: вторичная стретч-пленка смешивается в низкой пропорции (15–25 %) с первичным полимером. При вторичной переработке пленки агропромышленного происхождения возникает ряд трудностей, вызванных не только ухудшением механических свойств полимерной основы и посторонними включениями, но и фотоокислительными процессами, снижающими оптические свойства материала. Получаемая вновь пленка приобретает желтый оттенок.
      
В настоящее время наиболее перспективным направлением переработки отходов из ПЭНП и ЛПЭНП (да и из любых других полимеров) считается создание промежуточных материалов для замены традиционных материалов из дерева. Основное преимущество полимерного вторсырья над деревом — его биологическая стойкость: полимеры не подвергаются разрушению микроорганизмами и могут длительное время находиться в воде без угрозы для структуры. Для улучшения механических свойств в состав полимеров вводятся различные инертные добавки, например, пылевидная древесная стружка или волокна. Рынок такой продукции огромен. Компания US Plastic Lumber Corp. оценивает его в 10 млрд долл.
      
Из полиэтилена высокой плотности изготавливаются, например, канистры для жидких продуктов. Процесс переработки ПЭВП-отходов требует специальной очистки вторпродуктов (например, емкостей для ГСМ). Кроме того, часто возникают проблемы, связанные с разрушением ПЭВП в процессе пластификации по причине сопровождающих процесс больших механических усилий. Область применения вторичного ПЭВП весьма широка и отличается многообразием технологических процессов. Он часто используется для производства пленки, емкостей самого разного объема, ирригационных труб, различных полуфабрикатов и т. д. Наибольшее применение вторичный ПЭВП нашел в производстве емкостей (канистр) методом выдувного формования. Реологические свойства вторично перерабатываемых полимеров высокой плотности не позволяют выдувать большие емкости, поэтому объем таких канистр ограничен. Типичная область использования канистр на основе ПЭВП-отходов — упаковка ГСМ и моющих средств.
      
Канистры могут изготавливаться либо полностью на основе полимерных отходов, либо со экструзией с первичным гранулятом. В последнем случае слой вторполимера формирует сердцевину между двумя слоями первичного полимера. Канистры, полученные таким путем, используют для розлива моющих средств целый ряд компаний (Procter & Gamble, Unilever и т. д.).
      
Другой пример массовой продукции из вторичного ПЭВП — ирригационные трубы. Как правило, они изготавливаются из смеси вторичного и первичного полимеров в разных соотношениях. Учитывая, что ирригационные трубы не предназначены для использования под давлением, механические свойства вторичного ПЭВП как нельзя лучше подходят для их производства. Высокую вязкость ПЭВП, полученного при переработке канистр и пленок, часто удается компенсировать низкой вязкостью первичного полимера, за счет чего можно улучшить ударопрочность. Производство труб с большим диаметром из вторичного ПЭВП — тоже не проблема: диаметр ирригационных и дренажных труб достигает 630 мм.При использовании технологии литья под давлением процентное содержание вторичного пластика ниже. Эта технология применяется для изготовления обшивочных панелей, коммунальных мусорных контейнеров и т. д. Рынок обшивочных панелей очень привлекателен благодаря своей большой емкости. Подсчитано, что один только рынок США потребляет 2 млрд единиц обшивочных панелей и досок, в качестве которых все еще используются традиционные пиломатериалы.
      
Что касается производства пленки с повышенной стойкостью к ударным воздействиям и высокой прочностью на разрыв, то в этом случае вторичный ПЭВП может быть использован только с добавками ПЭНП и ЛПЭНП.

Полипропилен

Основным источником вторичного полипропилена являются пластиковые короба, корпуса аккумуляторных батарей, бамперы и другие пластиковые детали автомобилей. В меньшей степени вторичной переработке подвергаются упаковочные изделия из этого материала. Качество вторичного ПП зависит от условий, в которых находилось изделие в процессе эксплуатации. Чем меньше оно пострадало от внешних воздействий, тем ближе свойства вторичного материала к свойствам первичного. Однако условия эксплуатации редко бывают столь благоприятными. Лишь в редких случаях автомобильные пластиковые компоненты могут быть переработаны по замкнутому циклу: например, компания Renault при производстве модели Megane использует переработанные бамперы из ПП для изготовления новых. Как правило, вторичный ПП используется для производства других автомобильных деталей, к которым предъявляются менее жесткие требования, — вентиляционных патрубков, уплотнений, ковриков и т. д. Этот пример укладывается в классическую схему каскадной утилизации.
      
Вторичный ПП также используется в различных смесях с первичным ПП или другими полиолефинами при литье под давлением (короба, корпуса) или экструзии (различные профили и полуфабрикаты).

Полистирол

 Возможности вторичной переработки полистирольных отходов гораздо скромнее. Это объясняется меньшей диффузией по сравнению с другими пластиками и, самое главное, меньшей разницей в цене между исходным и вторичным сырьем. Кроме того, изделия из полистирола в процессе производства часто претерпевают значительную объемную вытяжку, что усложняет вторичную переработку и сказывается на общей себестоимости утилизации.
      
Очень небольшая часть полистиролов, бывших в употреблении, перерабатывается в исходные продукты. Примерами повторного использования полистирольных отходов являются изоляционные панели, упаковочные материалы, утепляющая обшивка труб и другие изделия, в которых оптимальным образом могут быть использованы хорошие термоизоляционные, шумопоглощающие и ударопрочные свойства вторичного полистирола. В ряде случаев структура перерабатываемого полистирола уплотняется за счет использования специальных переходных технологий, и полученный таким образом материал используется в областях применения кристаллического полистирола. Наиболее интересное применение такого материала — производство профилей, ранее изготавливавшихся только из дерева (оконных рам, полов и т. д.). В этом случае свойства переработанного полистирола ничем не уступают свойствам дерева, а по показателям длительности жизненного цикла в естественных условиях даже превосходят его.

Смеси пластиков Утилизация изделий, состоящих из комбинации различных полимеров, является насколько трудоемкой, настолько и перспективной задачей. С одной стороны, при создании вторичных материалов с допустимыми механическими свойствами из смесей пластиков отпадает необходимость в первичной (на коммунальном уровне) и вторичной (на уровне утилизационного производства) сортировке бытового и промышленного мусора, что должно положительно сказаться на себестоимости переработки. С другой стороны, свойства получаемых материалов не очень-то хороши, т. к. полимеры, составляющие их основу (преимущественно ПЭ, ПП, ПЭТ, ПС и ПВХ), несовместимы между собой и образуют многокомпонентную систему с низким межфазным взаимодействием. Более того, присутствие загрязнителей — частиц бумаги, металла, красителей — приводит к дальнейшему ухудшению физико-механических свойств.
      
Практически во всех случаях свойства смеси оказываются намного хуже свойств каждого компонента по отдельности. Для достижения видимых успехов в утилизации многокомпонентных отходов необходимо вести переработку с максимально коротким циклом. Задача состоит в том, чтобы, с одной стороны, избежать лишних материальных затрат, а с другой — сократить время переработки, не давая возможности полимерам, входящим в состав материала, начать разрушаться. По этой причине необходимо выдерживать рабочую температуру низкой, даже несмотря на то, что определенные компоненты (например, ПЭТ) останутся в твердом состоянии и будут вести себя как инертные наполнители. Необходимо также выбирать им приложения, которые не требуют высоких механических свойств и не обладают значительными габаритами. Только так можно избежать серьезного влияния себестоимости переработки на конечную стоимость изделия, а также нивелировать невысокие механические свойства многокомпонентного полимера малыми размерами изделий, формируемых из него.

Оборудование Различные виды оборудования для переработки полимерных отходов производятся во всех развитых индустриальных странах. Есть производители отдельных видов оборудования для «рециклинга» и в СНГ — например, ОАО «Кузполимермаш» (Россия), Барановичский станкостроительный завод (Беларусь).
      
Однако в комплексных решениях нет равных таким известным европейским фирмам, как Erema GmbH, Artoc Maschinenbau GesmbH, NGR GmbH, General Plastics GmbH (Австрия), Gamma Meccanica, Tria S. p. A. (Италия), Erlenbach GmbH, Sikoplast Maschinenbau, Heinrich Koch GmbH (Германия), ORWAK (Швеция). Сегодня эти компании активно выходят на российский рынок.

Владимир Снежков, к. т. н. Юрий Громыко