Утилизация полимеров и полимерных отходов

На территории нашей страны переработка мусора на текущий момент не является приоритетным направлением деятельности. Тем не менее, из общего объема, отправляемого на повторное производство вторсырье, полимерные отходы составляют примерно 50 процентов. Использование полимерных материалов актуально ввиду их легкости, эластичности и достаточной прочности. Захоронение таких отходов без обработки грозит окружающей среде по причине длительных сроков разложения и потенциальным риском выделения токсичных веществ в атмосферу.

полимерные отходы

Категории полимерных отходов и их воздействие на окружающую среду

Упаковочные материалы, тара, пленка, другие изделия из пластика относятся к категории полимеров. Неорганические высокомолекулярные вещества с разным химическим составом, в названии которых присутствует «поли», также входят в состав данного класса, имеют широкий диапазон распространения.

Утилизация полимеров, например, упаковки, с соблюдением требований действующего законодательства обязательна. При неисполнении данных правил последствия могут быть следующими:

  • средний период полного разложения таких материалов в естественной среде составляет от 500 до 1000 лет, сопровождается негативными последствиями для окружающей среды;
  • полимеры подвержены горению. При случайном возникновении пламени или намеренном поджоге в атмосферу выбрасывается большое количество токсичных веществ;
  • попадание токсинов в дыхательные пути живых организмов и человека приводит к сильным отравлениям и серьезным последствиям для здоровья;
  • при перемешивании на полигонах полимерных и других видов отходов пожарная опасность со всеми негативными последствиями возрастает.

Переработка полимерных отходов является обязательной в связи с большим распространением таких материалов в повседневной жизни. Отсутствие грамотной утилизации приводит к быстрому заполнению полигонов и свалок.

Какие полимеры подлежат переработке и как правильно утилизировать отходы

Имеющиеся способы утилизации полимеров предполагают очистку отходов от посторонних элементов. Для того, чтобы процесс был максимально эффективным и позволял получить на выходе чистое сырье, необходимо выполнить следующие этапы:

  • мусор очищается с помощью промывки от посторонних примесей, загрязнений, остатков разнородных веществ;
  • отходы обязательно делятся на несколько однородных групп. Отдельно складируются тара, пленка, в том числе пищевая, крышки от банок и бутылок;
  • для улучшения качества и повышения скорости переработки подготовленное сырье прессуется или сминается с целью уменьшить объем.

Указанные операции лучше всего выполнять в специализированных пунктах переработки, оснащенных необходимым оборудованием. Чаще всего для изготовления вторичного сырья используются полиэтилен, полипропилен, пластик и поливинилхлорид. В большинстве случаев отходы после очистки и прессования проходят процедуру измельчения и переплавки.

Технологии переработки полимерных отходов

Профессиональная утилизация полимерных отходов с привлечением сертифицированных компаний и квалифицированного персонала позволяет минимизировать или полностью исключить нанесение урона окружающей среде и здоровью живых организмов. Для переработки отходов используются различные способы, например, химическое, физическое, биологическое и термическое воздействия. Также практикуется формовка мусора и его механическое дробление, захоронение на специально подготовленных полигонах.

Сравнивая способы переработки полимерных отходов, выбирая конечный вариант, необходимо ориентироваться на состав сырья. Его химические и физические свойства, объем, массу. В зависимости от характеристик мусора определяется возможность его повторного использования в качестве вторсырья.

Утилизация полимеров путем захоронения

Данная технология выбирается при отсутствии других способов утилизации, так как не дает возможности повторного использования продуктов переработки. Тем не менее, подобный способ до сих пор востребован на территории страны.

Утилизация отходов полимеров производится на специально подготовленных полигонах, с необходимым уровнем защиты от проникновения токсичных элементов в почву и воду. К минусам такого подхода относятся длительный срок разложения полимеров, возможность токсичных испарений вследствие постоянных перепадов температуры, влажности, внешних факторов. Также необходимо отметить быстрое заполнение полигонов мусором.

Утилизация полимеров с помощью механических способов

Сравнивая методы переработки полимерных отходов, можно сделать вывод об использовании механического способа как наиболее оптимального. Данная технология наименее затратная по финансам и объему работ, позволяет минимизировать вред для окружающей среды. Мусор подвергается физическому измельчению без воздействия высокой температуры, химических реакций. Мягкие полимеры в большинстве случаев перерабатывают таким образом.

Гранулирование выполняется поэтапно:

  1. Сырье для переработки направляется в специальные грануляторы, визуально похожие на дробилки или шредеры.
  2. В таких аппаратах происходит измельчение материала на части. Размер элементов определяется типом гранулятора.
  3. Готовые гранулы через фильтрующий элемент поступают на выход аппарата. Готовая крошка применяется в качестве вторсырья.
  4. Если оборудование сложное и дорогостоящее, дополнительно производится фильтрация гранул по размерам и их распределение на однородные элементы. Также возможна переплавка с целью получения гранул с одинаковыми габаритами и составом.

Кроме гранулирования механическая переработка возможна с помощью технологии агломерации. Таким образом утилизируются упаковка и полимерные пакеты. Загрузка сырья осуществляется во вращающиеся барабаны, оснащенные специальными ножами. Через некоторое время отходы измельчены на одинаковые элементы. Нагретая масса элементов обрабатывается струей холодной воды и превращается в окатыши одного размера и состава.

Утилизация полимеров с помощью термических способов

Технологии термической обработки полимерных отходов предполагают воздействие на вторсырье высокой температуры, что позволяет разделить материал на несколько фракций. Использование данных методов востребовано за счет простоты и возможности применения неспециализированных печей.

Существует несколько способов термической переработки:

  • Самым простым способом является сжигание, недостаток которого – выделение продуктов горения в атмосферу. Нивелировать проблему позволяет установка специальных фильтров, улавливающих токсичные элементы. Технологи применяется при возможности использования энергии для отопительных установок производственных объектов;
  • Пиролиз также предполагает сжигание полимеров. При этом используются специализированные печи в безкислородном режиме. При температуре 450-900 градусов или свыше 900 градусов мусор расщепляется, выделяются газ и зола. Продукты горения применяются в качестве топлива для отопительных систем;
  • Также возможно использование технологии крекинга полимеров. Данный способ предполагает укладку сырья в специальные камеры и термическое воздействие при температурах до 350 градусов. Имеющиеся молекулярные связи разрываются, взамен образуются новые. Происходит переработка полимеров на компоненты.

Еще одни способом является термоформование. Сырье нагревается и одновременно прессуется до получения определенной формы. Для изготовления полимерной пленки используется термическое прессование. Производство профиля для пластиковых окон с применением вторсырья ведется с помощью экструзии. Литье под давлением позволяет соединить в единое целое несколько элементов.

Формовка возможна только при наличии термопластичных полимеров, способных сохранить молекулярные связи при нагреве и прессовании. Для других полимерных материалов используются альтернативные способы утилизации.

Переработка полимеров с помощью химических способов

Технологии химического расщепления полимерных отходов являются востребованными, показывают хорошую эффективность. Чаще всего применяются гидролиз, метанолиз и пиролиз. Данные способы отличаются составом используемых жидкостей и типом протекающих реакций. Воздействие на полимерные отходы химических веществ вызывает протекание химических реакций и получение вторичного пластика, пригодного для дальнейшего использования в качестве сырья.

Утилизация полимеров с помощью физико-химического способа

Технология позволяет перерабатывать во вторичное сырье неоднородные полимеры. В первую очередь пластик подвергается физическому воздействию и расплавляется до жидкого состояние. В получившееся сырье добавляются стабилизаторы. В результате химических реакций полимеры становятся однородными, могут использоваться повторно. Выплавленные готовых изделий из разогретого, стабилизированного вторсырья завершает процесс.

Переработка с применением биологических способов

Современный способ переработки позволяет получить полимеры с биологическими добавками. Технология предполагает помещение отходов в среду с микроорганизмами, способными перерабатывать полимерное сырье. Данный способ постоянно совершенствует и в перспективе будет одним из наиболее востребованных.

Какое оборудование применяется для переработки

В зависимости от способа утилизации полимерных отходов, набор стандартного оборудования может отличаться. В большинстве вариантов технология предполагает сортировку вторичного сырья, его очистку от мусора, измельчение на элементы схожего размера, последующую переработку.

На производстве концентрируются следующие виды оборудования:

  • для сортировки мусор и удаления посторонних фрагментов и составляющих применяются специальные контейнеры;
  • в качестве измельчителей полимеров могут использоваться дробилки, грануляторы, шредеры, также востребованы аппараты резки;
  • наличие моющих камер обязательно для отделения остатков мусора от вторичного сырья для переработки;
  • термический способ предполагает наличие специальных камер кислородного или безкислородного сжигания;
  • с помощью прессов разного типа и мощности вторичное сырье преобразуется в пластины или бруски;
  • сушильные камеры и фильтрующие элементы являются обязательными устройствами для перерабатывающих производств.

Состав оборудования, типы и модели устройств могут существенно отличаться, зависят от выбранного способа переработки, особенностей полимерных отходов, объемов поставки мусора.

Разновидности вторсырья и преимущества переработки полимерных отходов

Грамотное использование универсальных технологий обработки вторичного сырья позволяет наладить выпуск недорогой и востребованной на рынке упаковочных материалов и других типов продукции. Отходы после переработки могут использоваться для изготовления оболочки токопроводящих кабелей.

Возможен выпуск из вторсырья упаковки и строительных материалов, напольных покрытий. Полимеры повторно используются для изготовления компонентов автомобильной техники и жидкостей. Гранулы полимеров добавляются в стройматериалы. Многие товары производятся из смеси первичного и вторичного сырья.

Несмотря на некоторую потерю массы после переработки, вторичное сырье позволяет в несколько раз сократить затраты на материалы. Если, например, отходы можно купить по стоимости от 5 до 10 рублей за килограмм, переработанное сырье реализуется в 5-7 раз дороже. Если сравнивать вторсырье с первичным. Переработанные полимеры обходятся на порядок дешевле. Для производственных предприятий, занимающихся выпуском продукции из пластика и аналогичных материалов экономия и коммерческая выгода существенные.