XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В современном мире, в связи с увеличением потребности разного вида упаковки сильно выросли объёмы отходов в виде разного вида полимеров.

Основную часть полимерных отходов составляют: отходы ПЭТ (полиэтилентерафталат), полиэтилен разного сорта, полипропилен, поликарбонат, абс пластик. Перечисленные выше виды полимеров подвергаются переработки практически в полном объёме, спрос на вторичное сырьё довольно велик. В частности, довольно большим спросом пользуется вторичный гранулят полиэтилентерафталата (далее по тексту ПЭТ).

Рассмотрим частный пример переработки ПЭТ. Основным видом отходов ПЭТ являются пластиковые бутылки из-под различных напитков, а так же, ввиду того, что данный вид полимерных отходов по Республике Саха (Якутия). Основной проблемой отходов из ПЭТ является очень долгий период распада ПЭТ в нормальных условиях который составляет 100-150 лет, а так же, в период распада выделяются токсические вещества, которые осаждаются в почве и разносятся в виде аэрозолей. Для предотвращения загрязнения окружающей среды отходами распада ПЭТ, требуется сбор и переработка во вторичный гранулят для повторного использования. Из-за физико-химических свойств данного полимера налагаются определённые ограничения на количество рециклингов данного полимера. В виду того, что в используемом виде ПЭТ представляет собой аморфное состояние данного полимера, допускается повторная переработка от 3-5 раз, с каждым рециклингом падает качество вторичного гранулята, так как, всё большее количество данного полимера переходит в кристаллизованное состояние, которое возможно утилизировать с большими затратами природных ресурсов. Самым лучшим способом избавиться от негативного влияния данного полимера на экосистему является полный отказ от его использования и переход на биоразлогаемые виды полимеров. Но так как разработка и использование биоразлагаемых полимеров находится в ранней стадии разработки, доля ПЭТ в отходах очень велика. Для получения биоразлагаемых видов полимеров используются технологии генной модификации флоры. Другим путём полной утилизации полимерных отходов является разработка видов бактерий, способных в процессе жизни деятельности перерабатывать полимеры без выделения токсинов в экосистему. Но данный метод несёт в себе опасность технологии двойного назначения и утрате контроля над разработкой, что может привести к техногенным катастрофам. Для внедрения данных технологий, требуется глубокие исследования в замкнутых искусственных экосистемах. Разработкой данных технологий, как перспективных в будущем, занимаются отечественные и зарубежные учёные в составе многопрофильных транснациональных корпораций, таких как, Байер АГ, ДюПонт, БАСФ.

Основным аспектом, создающим трудности переработки основных видов твёрдых коммунальных отходов и полимеров, в частности, является сортировка коммунальных отходов. Для решения данной проблемы, необходимо поэтапное внедрение культуры сортировки мусора на уровне домохозяйств. Основываясь на опыте стран, преуспевших в переработке отходов, потребовалось от 3-10 лет для внедрения культуры разделения отходов на уровне домохозяйств. На внедрение данной культуры требуется проведение социальных мероприятий, таких как, лекции в образовательных учреждениях, которые показывают и обучают с раннего возраста бережному отношению к природе и её ресурсам.

Переработка ПЭТ во вторичный гранулят, пользующимся спросом на рынке, является довольно энерго- и ресурсозатратным процессом. Первым шагом после сбора отходов, является сортировка полимеров по видам. После отсортировки ПЭТ необходимо отделить пробку и предохранительное кольцо, которая обычно является изготовленной из полиэтилена. Далее идёт процесс измельчения отходов до состояния хлопьев. После измельчения необходима промывка хлопьев от основных попутных механических загрязнителей (песок, бумага, остатки жидкостей). Данный процесс подразумевает использование большого количества воды, которая будет загрязнена, для минимизации негативного воздействия использованной воды на окружающую среду необходимы мероприятия по очистке и дальнейшей подаче очищенной воды в технологический цикл, чем достигается замыкание цикла. Данный процесс ведёт к удорожанию процесса переработки. Далее очищенные водой от механических примесей хлопья поступают в щелочной раствор для полного удаления оставшихся после первичной промывки загрязнителей, таких как остатки клея от этикетки, углеводородных примесей, красителей. Щелочной раствор допускает многократное использование в процессе переработке и после полной выработки и нейтрализации слабым раствором соляной кислоты, получившаяся нейтральная жидкость может быть утилизирована как жидкие бытовые отходы. Далее наступает один из самых энерго затратных технологических процессов, которым является сушка. При использовании электроэнергии в данном процессе, вырастает стоимость переработки. В Республике Саха Якутия наиболее целесообразно для минимизации издержек использование природного газа, который является одним из самых экологичных видов топлива. После сушки хлопья поступают в экструдер где происходит нагрев до 295^°С и под давлением расплава 30-40 атм. происходит перекристаллизация и увеличение удельной плотности. Завершающем этапом переработки является охлаждение расплава на выходе из экструдера и дальнейшая нарезка на частицы размером от 1-3 мм. Получившийся вторичный гранулят ПЭТ используется для изготовления упаковки, синтетических нитей, а так же для производства стрейтч плёнки.

Данная технологическая цепочка переработки ПЭТ является довольно энергозатратным процессом, в условиях РС(Я) где стоимость электроэнергии одна из самых высоких по регионам России из-за практики перекрёстного субсидирования, что снижает экономическую рентабельность данного вида переработки, но для уменьшения негативного влияния на экологию имеет целесообразность во внедрении для купирования долговременного негативного влияния на экологию. Описанный процесс переработки ПЭТ с небольшими изменениями приемлем для большинства видов полимеров. Для коммерческой привлекательности вторичной переработке полимеров в РС(Я) необходимы следующие мероприятия:

Внедрение практики раздельного сбора ТКО в домохозяйствах и организациях.

Строительство мусоросортировочного завода.

Обеспечение налоговых преференций или снижение тарифов на энергоносителей для организации занимающейся переработкой отходов.

Исходя из вышеизложенного, переработка полимеров при соблюдении определённых условий, представляется экономически и экологически привлекательным видом деятельности. Так как минимизирует риски попадания долго разлагающихся видов токсинов в экосистему, а также, переработчик извлекает коммерческую прибыль при реализации вторичного гранулята.