Вторичная переработка и утилизация пластиковых бутылок

Проблема переработки пластиковых бутылок — довольно актуальна не только для России, но и для других регионов мира. Это обусловлено стремительным ростом выпуска одного из наиболее практичных и недорогих видов упаковки, что пагубно сказывается на загрязнении экологии. Передовые страны уже давно уделяют этому вниманию повышенное внимание, в то время как в РФ большая часть изделий из пластика утилизируется примитивным способом — захоронением на обычных мусорных полигонах. Однако, для полного разложения полимерных отходов требуется не одно десятилетие. Поэтому, сегодня одной из ключевых задач по защите окружающей среды является совершенствование действующих и разработка новых технологий переработки всевозможных видов пластмасс, в том числе и бутылок из пластика.

Для чего утилизируют и перерабатывают полимерные отходы?

Утилизация и переработка изделий из композитных материалов необходимо, чтобы предотвратить экологическую катастрофу. Ведь не секрет, что каждый день на планете производятся сотни тысяч тонн всевозможных изделий из этого сырья. После использования большая их часть закапывается потом в землю. В итоге, стремительное накопление пластмассовых отходов нарушают естественную структуру почвы, что пагубно сказывается на движении грунтовых вод, развитии полезных бактерий и организмов.

Вторым, но уже положительным фактором, почему утилизируют и перерабатывают композитные отходы, является выгодный бизнес. Заводы, занимающиеся трансформацией использованных полимеров, считаются высокорентабельными предприятиями. Перерабатывая пакеты, канистры, посуду и другие изделия из пластика, они поставляют полуфабрикаты и сырье для производства новых товаров или материалов:

• Канистры, другая пластиковая тара, упаковка или посуда.
• Тротуарная плитка, брусчатка, панели для облицовки фасадов.
• Полиэтиленовая пленка, композитная сетка, арматура.
• Рыболовные снасти, садки, другие аксессуары и изделия.
• Уплотнители, вкладыши, втулки, другие детали для машиностроения.
• Топлива для альтернативных источников выработки электроэнергии.

Способы переработки пластиковых бутылок

С учетом поставленных целей, решаемых задач, существуют такие технологии переработки пластика или пластмассы:

Пиролиз

Такой процесс подразумевает разложение органических или неорганических соединений под воздействием высокой температуры на газообразные и жидкие либо твердые фракции. На современных предприятиях используются два типа установок, чтобы перерабатывать пластиковые бутылки, другую полимерную тару или упаковку методом пиролиза в топливо:

• Одноконтурные. Оборудование представляет собой вакуумные печи — реакторы, в которых пластмассовые отходы нагреваются до температуры +500⁰С без доступа кислорода. В результате химической реакции пластик распадается на углекислый газ, водород и мазут.
• Многоконтурные. Помимо вакуумных реакторов для разогрева пластмассы до +600⁰С, в таких линиях предусмотрено специальное оборудование для удаления ядовитых веществ и примесей. После многоуровневой очистки мазута получается синтетическое горючее, свойства и характеристики которого сопоставимы с топливом, которое производится из нефти.

Конкурентное преимущество переработки пластиковых отходов методом пиролиза — безотходное производство с КПД 90%. При этом не выделяются вредные для экологии вещества. Второе достоинство в экономии природных ресурсов благодаря получению синтетического топлива из отходов.

Гранулирование

Этот метод предполагает превращение пластиковых бутылок или других композитных отходов в сыпучий полуфабрикат заданных фракций — гранулят. Нередко такой процесс называют предварительной операцией по утилизации пластика. Сначала сырье очищается, а затем измельчается. Потом общую массу разогревают до определенной температуры и подвергают экструзии. В результате выдавливания через калибровочные каналы формируются волокна или нити, которые после охлаждения нарезают на гранулы нужных размеров.

Готовый полуфабрикат используется в качестве сырья для производства емкостей, других видов тары и упаковки, а также полимерной посуды или другой продукции. Сыпучий материал востребован при изготовлении композитных смесей, строительных составов, плитки, брусчатки.

Сжигание отходов

Утилизация композитных отходов путем сжигания позволяет перерабатывать пластиковые отходы, получая тепловую энергию без ущерба экологии. Специальные печи или реакторы-инсенераторы оснащаются теплообменниками, что дает возможность использовать дешевое тепло для производственных, коммерческих или бытовых нужд.

При утилизации таким способом одной тонны полимерных отходов выделяется столько же тепловой энергии, как и при сжигании 500 кг нефтяных продуктов. Пластиковые бутылки способны обеспечить до 22,7 тысяч кДж\кг тепла. Поэтому, около 40% вторичной пластмассы используется для генерирования горячей воды. Для снижения до минимума вредных выбросов печи, оборудуются специальными фильтрами, которые улавливают красители, модификаторы или другие компоненты, добавляемые в сырье при производстве пластиковой тары или упаковки.

Химический способ

Такая технология предполагает разложение полимерных отходов на смолы, воск, другие соединения под действием высокой температуры и особых реагентов. В зависимости от используемых методов и препаратов существует множество способов переработки бутылок из пластика. Наиболее востребованных только два:

• Гидролиз. Расщепление полимерного материала под действием кислотного раствора и воды при высокой температуре. Для ускорения реакции применяется этиленгликоль или другие виды двухатомных спиртов.
• Метанолиз. Расщепление пластиковой массы при высоком давлении после нагрева до высокой температуры под действием метанола. Такая технология является довольно опасной и используется при производстве полиэфиров.

Наряду с высокой опасностью технологических операций, недостатком химических способов переработки бутылок из пластика является необходимость тщательной сортировки перерабатываемых отходов.

Технология переработки пластиковых бутылок

Характерная особенность, которой обладают пластиковые бутылки, заключается в том, что для их плавления достаточно разогреть до +250⁰С. Плюс к этому, ПЭТ-материал устойчив к воздействию воды, кислот, щелочей, ГСМ, многих других веществ. Все это учитывается при организации переработки отходов, которая реализуется в несколько этапов:

Сбор и сортировка

Для использованных отходов на придомовой территории устанавливаются специальные контейнеры. Некоторые компании организуют сбор материала на отдельных пунктах приема и сортировки. В любом случае, собранные емкости, посуда и другие изделия предварительно подвергаются тщательной сортировке по нескольким параметрам. В их числе не только тип сырья или назначение исходной тары, но и цвет. Наиболее ценными и простыми для обработки считаются бесцветные бутылки. Обычно сортировка выполняется вручную.

Очистка и дробление

На следующем этапе осуществляется очистка от всевозможных загрязнений и примесей. Из емкостей удаляются этикетки, наклейки, крышки и посторонние предметы. Затем выполняется мойка вторсырья горячей водой с добавлением пищевой соды. Чтобы обеспечить качественное удаление загрязнений, обычно перед помывкой бутылки разрезают. После тщательной обработки пластиковая масса поступает в сушильный аппарат.

Сухой пластик измельчается с помощью специальных дробилок на фракции не более 10–20 мм. Чистый и измельченный материал фасуется в упаковки 30 кг для отправки в цех агломерации и грануляции полимерного материала.

Агломерация и грануляция

Сначала выполняется спекание измельченной массы в специальных установках. Они оснащены вращающимися ножами, которые постоянно разогреты до +100⁰С. Измельченный пластик превращается в небольшие комки одного размера и цвета. Затем сырье поступает в печь, где его нагревают до +280⁰С.

Размягченная масса выдавливается чрез профилированные каналы, формируя длинные нити. Волокна предварительно охлаждаются или сразу разрезаются на небольшие части — гранулы. В таком виде пластик отправляется на заводы по производству полимерной продукции.

Что делают из пластиковых бутылок после переработки

Пластиковые бутылки после переработки можно использовать в качестве сырья для изготовления различных видов композитных изделий:

• Мусорные пакеты, мешки, мягкую упаковку для различных товаров и материалов, за исключением пищевой продукции.
• Всевозможные виды тары для технических жидкостей, смесей и растворов: канистры, контейнеры, ведра, тазы, баки, другие емкости и резервуары.
• Хозяйственный инвентарь: щетки, совки, воронки, дозаторы.
• Полиэтиленовую пленку для технических и других нужд. В том числе и для обустройства теплиц, парников, формирования тюков соломы, др.
• Жесткие ящики, сетки для фасовки овощей, фруктов, других товаров.
• Волокна для принтеров-экструдеров, позволяющих изготавливать трехмерные изделия.
• Прочные нити для изготовления метелок, ручных и механизированных щеток, в том числе и для тех, которыми комплектуется коммунальная техника, а также для режущих элементов, используемых в мотокосах.
• Кладочную сетку, трубы для канализации и стоков.
• Абразивные материалы, шпагат, скотч, полиэстер, другие материалы.

Ключевое преимущество повторного использования бутылок из пластика не только в минимизации вреда для экологии, но и в возможности получения дешевого вторсырья для производства всевозможной продукции.