XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Постоянный рост производства всевозможных полезных изделий из пластика приводит к стремительному увеличению полимерных отходов, загрязняющих окружающую среду.

В настоящее время проблема переработки полимерных отходов обретает актуальное значение не только с позиций охраны окружающей среды, но и связана с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энергетическим ресурсом.

В связи с этим вопрос подготовки отходов к переработке является достаточно актуальным. В данной работе рассмотрены способы очистки полимерных отходов (упаковки пищевых продуктов, одноразовой посуды) от остатков продуктов питания.

По данным Министерства промышленности и энергетики РФ, в России каждый год образуется около 700 тыс. тонн полимерных отходов, пригодных для переработки и использования в качестве вторичных материальных ресурсов. Эту цифру можно считать заниженной, поскольку ежегодно только ПЭТ-бутылок производится и соответственно выбрасывается более 450 тыс. тонн. А еще высоки объемы потребления полиэтиленовой пленки (632 тыс. тонн), полипропиленовой пленки (189 тыс. тонн) и ПВХ-пленки (170 тыс. тонн). Таким образом, можно утверждать, что ежегодный объем полимерных отходов, пригодных для переработки во вторсырье в России, превышает 1 млн. тонн. При средней стоимости чистых сортированных отходов в 12-13 руб./кг потенциальный объем российского рынка полимерных отходов составляет 12-13 млрд руб. Промышленность переработки полимеров в России стабильно развивается. Поскольку цены на первичное сырье постоянно растут, все больший объем спроса приходится на вторсырье, которое переработчики используют наравне с первичным, причем в некоторых изделиях доля материала б/у в смеси может достигать 50%.

Рециклингу подлежат не все образующиеся полимерные отходы, а только термопластичные синтетические материалы, т.е. такие полимеры, которые под воздействием температуры приобретают свойство пластичности и могут формоваться в различные изделия. В частности, к наиболее распространенным термопластам относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол. Именно эти материалы используются при производстве упаковки продуктов питания и одноразовой посуды.

Но, прежде чем перейти к переработке полимерных отходов из-под продуктов питания, необходимо вначале очистить их от пищевых остатков и других загрязнений.

При очистке полимерных отходов используют следующие методы и технологии:

- обработка материалов в воде или водных растворах моющими средствами, а также в неводных растворах;

- гравитационное разделение;

- «сухая» технология.

Рассмотрим эти способы.

Полимеры элементарно отмываются от посторонних предметов и примесей - это этикетки и клей от них, остатки еды и напитков, жир, грязь. Любая посторонняя примесь может помешать операции переработки и испортить всю партию получаемого сырья. Наиболее простым и экономичным является отмывка отходов ПЭТ в водных и неводных средах на аппаратах непрерывного или периодического действия. Обычно, очистка ПЭТ-отходов производится в две-три ступени, затем очищенный материал измельчается и сушится. 

Еще недавно считалось, что чем больше воды используется в процессе очистки вторичного ПЭТ, тем лучше отмывается материал. Поэтому широкое распространение получили «мокрые» дробилки (материал попадает в воду уже на этапе предварительного дробления), пропитывающие шнеки (транспортируют предварительно замоченный в воде материал), многоэтапные моечные комплексы периодического действия. В итоге требуемая чистота материала достигалась беспрецедентно большим потреблением воды, а, следовательно, и использованием сложнейшей системы водоочистки.

Гравитационное разделение как способ очистки – отделение от полимерных отходов остатков пищи в результате воздействия центробежной силы на составляющие их частицы с разной плотностью. При этом частицы, имеющие высокие значения плотности, распределяются снизу. Связано это с образованием турбулентных потоков, или вихревых токов, направленных от стенок к центру дна, образующихся при вращении любого сосуда, при котором тяжелые частицы стремятся переместиться к центральной оси. 

Наиболее значимым преимуществом данного способа является его экономическая эффективность: гравитационное разделение является привлекательной технологией, поскольку в нем обычно низкие капитальные и эксплуатационные затраты, используется мало химикатов (или они вообще не используются), которые могут вызвать экологические проблемы.

Компания В+В Anlagenbau GmbH (Германия) предложила оригинальную «сухую» технологию очистки полимерных отходов. 

Разработанное немецкой компанией устройство очищает материал на 96% уже на сухом этапе переработки, что позволяет снизить потребление воды, как минимум, в три раза (как следствие, снижаются и расходы на водоочистку). Высокая степень очистки достигается за счет использования повышенного трения предварительно измельченных полимерных отходов (хлопьев), что приводит к осыпанию и дальнейшему извлечению основной массы поверхностных загрязнений (твердые остатки пищи, пыль, бумага, часть клея и т.п.).

Таким образом, описанные методы позволяют очистить и подготовить отходы упаковки и одноразовой посуды к дальнейшей переработке и рециклингу, что является важнейшей экологической и экономической задачей. Каждый из описанных методов обладает и достоинствами, и недостатками. С уверенностью можно сказать, что в дальнейшем технологами будут разрабатываться все новые способы, направленные на снижение затрат и повышение экологичности методов очистки полимерных отходов от остатков пищевых продуктов.

Список использованных источников

Бобович Б. Б. Переработка промышленных отходов: Учебник для вузов. - М.: «СП Интермет Инжиниринг», 1999. - 445 с.

Экология и промышленность России. - № 1. - 2007. - С. 20-21.

https://www.bibliofond.ru/view.aspxid=664968#text

http://www.cleandex.ru/articles/2007/11/20/residue_utilization25

https://engitime.ru/tehnologi/vtorichnaya-mexanicheskaya-pererabotka-pet.html

https://hmong.ru/wiki/Gravity_separation

http://lostlab.ru/forum/topic200.html

https://nomitech.ru/articles-and-blog/mekhanizm_raboty_gravitatsionnogo_razdelitelya_dlya_ochistki_vody/

https://studopedia.ru/11_39761_gravitatsionnie-metodi-obogashcheniya.html

http://venture-biz.ru/katalog-proektov/materialy-tekhnologii/196-pererabotka-polimernykh-otkhodov

https://vvilva.ru/utilizaciya/pererabotka-pet.html

https://ru.wikipedia.org/wiki