Утилизация и переработка пластиковых отходов

Статьи

Многие страны, включая и Россию, сталкиваются с проблемой недостатка инфраструктуры для утилизации и переработки пластиковых отходов, а также с отсутствием эффективных систем их сбора. Это приводит к тому, что большая часть отходов отправляется на свалки или выбрасывается в окружающую среду, что имеет серьёзные последствия для здоровья человека и экосистемы.

Проблема утилизации и переработки ещё в том, что пластик не распадается в природе и остаётся в окружающей среде сотни лет, загрязняя почву, воду и воздух. Кроме того, производство пластика требует больших объёмов нефти и газа, что приводит к ухудшению экологической ситуации. Но есть эффективное решение.

Виды пластиковых отходов

Конечные продукты, которые мы используем в повседневной жизни, часто содержат пластиковые материалы. К сожалению, из-за недостатка системы переработки пластиковых отходов, их значительное количество попадает на свалки и загрязняет окружающую среду. Ниже приведена таблица с наиболее распространёнными типами пластиков, их характеристиками и областями применения.

Тип пластика	Распространённость	Основные характеристики	Области применения
Полиэтилен (PE)	Очень распространён	Может быть переработан при условии сортировки и чистки. Температура плавления 120–130 °C. Низкая вредность. Прочный, упругий.	Пакеты, ёмкости для пищевых продуктов, трубы, изоляция, бутылки и крепёжные изделия.
Полипропилен (PP)	Очень распространён	Хорошо перерабатывается. Температура плавления 160–170 °C. Низкая вредность. Жёсткий, устойчивый к ударам.	Упаковка для еды, бутылки, промышленная тара, медицинское оборудование, автомобильные детали.
Поливинилхлорид (PVC)	Распространён	Может быть переработан, но это сложно из-за добавок, которые используются для придания пластикам гибкости и устойчивости к огню. Температура плавления 75–110 °C. Вреден при сжигании. Гибкий, прочный, долговечный.	Электротехнические кабели, оконные профили, напольные покрытия, лодки, медицинские инструменты.
Полистирол (PS)	Распространён	Хорошо перерабатывается. Температура плавления 70–115 °C. Вреден при сжигании. Лёгкий, жёсткий.	Отбеливатели, упаковка, одноразовая посуда.
Полиэтилентерефталат (PET)	Распространён	Хорошо перерабатывается. Температура плавления 250–260 °C. Низкая вредность. Прозрачный, прочный, стойкий к химическим воздействиям.	ПЭТ-бутылки для воды и других напитков, упаковка для еды, текстильные волокна.
Поликарбонат (PC)	Распространён	Хорошо перерабатывается. Температура плавления 220–260 °C. Низкая вредность. Прочный, устойчивый к ударам, прозрачный.	Линзы для очков, компьютерные диски, автомобильные фары, бутылки, материалы для светопрозрачных конструкций.
Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)	Очень распространён	Хорошо перерабатывается. Температура плавления 200–220°C. Низкая вредность. Прочный, устойчивый к ударам, жёсткий.	Детские игрушки, автомобильные детали, электроинструменты, корпуса.

Правильная сортировка и утилизация пластиковых отходов имеет важное значение для предприятий. Она помогает сократить использование нефти и газа для производства новых пластиков, а также снизить количество отходов, попадающих на свалки.

Методы утилизации и переработки пластиковых отходов

Существует несколько методов утилизации полимеров и их переработки, включая механическую, химическую и пиролиз:

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.

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 пластика

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.

Преимущества утилизации пластмассы методом пиролиза

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.

Кроме того, грамотно налаженный пиролиз полимеров — ощутимый дополнительный источник дохода. Пиролиз может использоваться для производства топлива или продуктов химической промышленности, что может стать дополнительным источником дохода для компаний. Именно по этой причине организациям стоит задуматься о покупке и запуске собственных пиролизных установок вместо заключения договоров на утилизацию со специализированными компаниями. Такое решение оптимизирует затраты на складирование и транспортировку пластиков и открывает дополнительную статью доходов в бюджет организации.

Оборудование для утилизации пластиковых отходов

Установки по пиролизу пластиковых отходов — это специализированные устройства, предназначенные для пиролизной переработки пластиков. В зависимости от конструкции и назначения, можно выделить несколько видов таких установок:

Непрерывные пиролизные установки. Они работают без остановки, непрерывно перерабатывая пластиковые отходы и выдавая готовые продукты пиролиза. Такие установки могут быть автоматическими или полуавтоматическими и используются для промышленной переработки больших объёмов пластиковых отходов. Оптимальным решением для предприятий разного масштаба является вращающаяся печь непрерывного пиролиза, которая отличается высокой эффективностью и быстрой самоокупаемостью.
Мобильные печи для пиролиза. Это установки, состоящие из камеры смешения, в которой пластиковые отходы смешиваются с катализаторами и затем подвергаются пиролизу в герметичной печи. Они имеют небольшой размер и могут быть использованы как для промышленной, так и для мелкомасштабной переработки пластиков.
Вертикальные и горизонтальные реторты. Это установки, в которых пиролиз протекает в вертикальном или горизонтальном реакторе — реторте. В вертикальном реакторе материалы загружаются сверху, а продукты пиролиза выходят снизу. В горизонтальном реакторе материалы загружаются с одного конца, а продукты пиролиза выходят с другого. Вертикальные и горизонтальные реакторы могут быть использованы для промышленной и переработки полимеров.
Установки для пиролиза с жидкой фазой. Это установки, в которых пластиковые отходы подвергаются пиролизу в присутствии жидкой фазы, такой как масло или вода. Они могут быть использованы для переработки различных типов пластиковых отходов, обладают высокой эффективностью и экологической безопасностью.

В конструктивном плане установки по пиролизу пластиковых отходов включают в себя печь с ретортой, систему загрузки и выгрузки материалов, систему контроля и управления процессом, сбора продуктов и очистки газовых выбросов.

Размеры установок и их производительность могут варьироваться в зависимости от требований и нужд компаний.

После пиролиза пластиков остаются следующие вещества:

жидкое топливо или пиролизное масло (30–80%);
уголь (5–30%);
газ (10–12%);
сажа.

Также продуктами переработки являются металлические частицы, если пластиковые отходы содержат металлы, и остатки, которые можно использовать в качестве наполнителя для строительных материалов.