20
|
76,3
|
2,9
|
6,3
|
12,1
Таблица 3
ПЭВП, %
|
Модуль Юнга, кг/мм2
|
Прочность при растяжении, %
|
Разрывное удлинение, %
|
Ударная вязкость, Дж/м
|
0
|
15,0
|
0,9
|
83,0
|
более 200
|
10
|
20,9
|
0,9
|
251,6
|
117
|
20
|
26,0
|
1,0
|
325,1
|
62
|
30
|
35,2
|
1,1
|
487,4
|
23
|
40
|
41,1
|
1,1
|
514,6
|
23
|
50
|
35,4
|
0,5
|
9,0
|
22
|
100
|
54,8
|
1,6
|
560,0
|
38
|
Как видно из табл. 3, с увеличением доли ПЭВП в ПЭНП повышается модуль
упругости, при 40% ПЭВП в 6 раз увеличивается удлинение, ударная вязкость
снижается. Можно вводить до 50% ПЭВП-рециклата в ПЭНП. Считают, что при 50%
ПЭВП подвергается деструкции по молекулам с более слабой связью.
Газонепроницаемые нанокомпозитные контейнеры для жидких
пищевых продуктов
Установлено уникальное свойство минеральной смектитовой глины из группы
монтморрилонита, сапонита, бадделеита, нонтрита, гекторита, их смесей, но
преимущественно монтмориллонита в Na-форме, добавленной в количестве 0,1-10% в
ПЭТФ, не пропускать через стенки бутылей кислород и углекислый газ, что очень
важно при заливе пива, вина и др. напитков. Для достижения такого эффекта
достаточно покрыть бутыли слоем толщиной 100-2000 мкм ПЭТФ, содержащего 0,1-10%
глины, которую можно вводить в ПЭТФ в процессе синтеза или смешивать уже с
готовым полимером. Например, получают бутыли литьем под давлением с раздувом
высотой 260 мм с размером горла 43 мм и объемом заполнения 1,89 литра, весом 81
г при средней толщине стенок 0,483.
Таблица 4. - Проницаемость кислорода при 230C и 50%-ной
относительной влажности
Содержание глины, %
|
Отношение ширины к диаметру
(толщина 9A - 100 нм)
|
Проницаемость О2, см3/пак
24 ч. 0,2 атм. О2
|
0
|
-
|
0,090
|
1
|
500
|
0,015
|
1
|
1000
|
0,008
|
3
|
500
|
0,005
|
5
|
1500
|
< 0,002
|
Аналогичные результаты получены и с СО2.
Таблица 5. - Ламинированные бутыли
Тип бутылей
|
Индекс проницаемости О2
|
Монослой ПЭТФ
|
100
|
30-60
|
ПЭТФ со слоем нанокомпозита
ПЭТФ (= 5%)
|
30-60
|
Монослой из нанокомпозита
ПЭТФ
|
< 30
|
Барьерное покрытие полиэтилентерефталатных пленок
плазмоосаждающим слоем оксида кремния
В настоящее время к пищевой упаковке предъявляются высокие требования.
Покрытия алюминием или SiOx значительно улучшают газобарьерные
свойства. Предпочтительнее покрытия слоем SiOx. Даже при алмазоподобном типе
оно прозрачно, бесцветно, пригодно для микроволновых применений и не создает
затруднений при рециклинге покрытого полимера, абсорбирует УФ-лучи, и упаковка
может подвергаться стерилизации. Плазменным осаждением по технологии CVD
наносят слой SiOx из гексаметилдисилоксана (ГМДС) в смеси с О2
в камере с заданными параметрами на непрерывно движущуюся упаковочную пленку.
Чтобы лучше прилипало покрытие к субстрату, на него наносят в атмосфере Аr слой
ГМДС, затем плазменным напылением слой из ГМДС/O2, сверху
обрабатывают плазмой в атмосфере Аr. Покрытие из SiOx выдерживает
испытание на царапание, травление в H2SO4. Пленка из ПЭТФ
с таким покрытием общей толщиной 12 мкм имеет проницаемость по кислороду 0,5
мл/м2/сутки/атм. Этого достаточно для удовлетворения высоких
требований к пищевой упаковке. Считают, что этот процесс имеет будущее для
широкого применения, так как все товары могут подвергаться рециклингу.
Применение пленок в сельском хозяйстве и утилизация их после
использования
В настоящее время принято считать, что сельское хозяйство связано с использованием
пленок. Урожайность зависит не только от количества и качества внесенных
удобрений, климатических условий (различных в регионах мира), агрохимикалий,
защищающих сельскохозяйственные растения от вредителей, но и от пластиковых
пленок. Какие и где применяются пленки в сельском хозяйстве, видно из табл. 6.
Таблица 6. - Типы и применение пленок в сельском хозяйстве
Тип пленки
|
Назначение
|
Исходные формы
|
1. Для мульчирования:
(черные, белые прозрачные, окрашенные, алюминизированные, фоторазлагаемые)
|
- Выстилание с целью
создания надпочвенного микроклимата; - действие на рассаду; - контроль за
сорняками; - контроль за вредными насекомыми
|
- ПЭНП, линейный ПЭНП; -
очень тонкие пленки с толщиной до 8 мкм; - срок жизни пленки может составлять
до 1 месяца; - одно- или многослойные пленки
|
2. Силосные (растянутые,
ориентированные, широкие - плоские, рукавные - мешки)
|
- Для покрытия и перевозки
россыпью; - силосование в мешках, тюках
|
- Из ПЭНП, линейного ПЭНП с
ПИБ - полиизобутиленом с толщиной 25-220 мкм; - длительность использования 1
год; - многослойные
|
3. Оранжерейные для теплиц
|
- Для большого пространства
выращивания овощей и садовых культур - по требованию (верхне- и
нижнетуннельные)
|
- ПЭНП, линейный ПЭНП, ЭВА
(сополимер этилена с винилацетатом), мягкий ПВХ*, толщиной 70-220 мкм со
сроком применения более сезона в зависимости от региона; - однослойные и
ламинированные
|
4. Соляризационные
|
- Для стерилизации почвы
солнечной радиацией
|
- ПЭНП, барьерные пленки,
ламинированные ПА, ПВС-барьерные
|
5. Фумигационные
|
- Для стерилизации почв
химикалиями
|
-ПЭНП, ламинированные ПА,
ПВС-барьерные
|
6. Геомембранные
|
- Для выстилания дна
искусственных прудов, бассейнов
|
- Применяются обычные
пленки толщиной 250 мкм, со сроком службы более 1 года
|
Пленку из мягкого ПВХ в Европе стали меньше применять в сельском
хозяйстве в связи с проблемами рециклинга, но в Японии она используется еще
широко.
В 1995 г. во Франции было использовано в сельском хозяйстве пластиковых
пленок следующее количество:
В оранжереях-теплицах 24000 тонн
(нижних и верхних покрытиях)
Для мульчирования 14000 тонн
Силосная 25000 тонн
Силосная ориентированная 4000 тонн
Площади оранжерей с пленочным верхним (крыши) и нижним покрытием в
некоторых странах приведены в табл. 7.
Таблица 7. - Защищенная пленкой площадь в гектарах
Страна
|
Площадь под пленкой
|
Франция
|
9100
|
Италия
|
24300
|
Испания
|
28100
|
Греция
|
4000
|
Португалия
|
2600
|
К защитным сельскохозяйственным пленкам предъявляются особые требования:
1. Переработка их (экструзия) не должна сопровождаться деструкцией полимера
(поэтому в пластик вводят термостабилизаторы, антиоксиданты); 2. Пленка должна
быть прочной, особенно для силосования, покрытия крыш; 3. Светостабилизация -
стойкость к ультрафиолетовому излучению в течение сезона; 4. Стойкость к
агрохимикалиям (удобрениям, пестицидам и др.).
Иногда необходимо создавать растениям ночные условия, для чего
изготовляют черные пленки. За последние годы химики разработали HALS -
cветостабилизирующие затрудненные амины, повышающие стойкость к УФ-излучению и
пестицидам.
В наше время большое развитие получили биоразлагаемые полимеры и пленки
из них, которые после использования (загрязненные, полуразложившиеся) можно
закапывать в пахотные земли или компостировать вместе с навозом, органическими
отходами от домашних хозяйств. Такие биоразлагаемые пленки разрушаются под
действием микроорганизмов до воды, углекислого газа и гумуса, являясь пищей для
растений.
Специалисты в Германии разработали и производят биоразлагаемые полимеры,
которые дешевле, чем натуральные, и выпускают пленку под названием
"Экофлекс" (мощности рассчитаны на 200000 тонн в год). Это то, что
требуется для мульчирования, теплиц. Отработанные пленки являются эффективным
удобрением для почв. Силосные, геомембранные, а пока и все остальные пленки
(мешки) после использования следует собирать, уплотнять в кипы и сдавать на
повторную переработку как вторичное сырье.
Отходы сельскохозяйственных и других пленок и мешков измельчают в
дробилках особых конструкций. Конструкторы нескольких фирм позаботились о
будущем размещении большого количества сельскохозяйственных пленок, и появилось
оборудование для переработки вторичных пленочных ресурсов. Например, известно,
что фирма Weima Maschinenbau имеет одновальную дробилку "Terminator"
из серии WLK. В ней можно измельчать пленки с высокой производительностью и
получать гранулы размером до 6 мм. Фирма Netsch-Condux выпустила машину,
которая одновременно производит разрезание и гранулирование для пленок, лет,
волокон. В ней производят измельчение, размягчают отходы (без термодеструкции)
и агломерируют. Современное высокопроизводительные мельницы выпускает
французская Moditec. В них отходы пленок раздираются (измельчаются) между
зубчатым (с шипами) валком и зубьями гребня. Итальянская фирма "Триа"
имеет разрезающую мельницу типа 25-35 BLM на производительность 150 кг в час.
Фирма CMB (Франция) выпускает вибрационную автоматизированную мельницу для
пленок толщиной 10 мкм с производительностью 300 кг в час, с подачей
уплотненного листа со скоростью 120 м в минуту.
Установку с предварительным грубым дроблением и последующим измельчением
в порошок, разделением и просеиванием, а также промывкой и сушкой имеет фирма
Herbold Zrkleinerung Technik. Ее мельницы типа SMP 45/70 FX 9-3 предназначены
для измельчения профилей, труб, плит больших размеров. Промывная дробилка
"КОМБИ-940" фирмы Tecnofer (Италия) обрабатывает сильно загрязненные
пленки в большом количестве при производительности 800-1200 кг в час.
Рецикловый ПЭТФ высокого качества выходит с установки Karl Fischer Ind.
(Берлин). Отходы предварительно измельчаются, промываются до нужного качества
расплава для повторной переработки или для последующего химического рециклинга
(до получения исходного сырья - мономеров). Волокно и тонкие пленки из ПЭТФ
предварительно обрабатывают на специально изготовленной новой дробилке с
набивной, уплотняющей системой с последующей экструзией через двухшнековый
экструдер, оснащенный дозатором и фильтрующей съемной сеткой фирмы Gamma
Mecanica (Италия). Отходы пленок подготавливают, экструдируют и гранулируют при
производительности 60 кг в час.
Несколько фирм специализируется на изготовлении фильтров для расплавов
загрязненных отходов пленок, волокон. Например, фильтры типа SLK-SWE 390 с
интегрированной приставкой для очистки фильтра от налипших примесей имеет фирма
Kreinborg. Материальный канал машины без ребер и не смещается при операции
чистки фильтра. Слоистые пленки поступают на обработку (уплотнение) из другого
сборника. Фирма Genus Kunststoff Technik выпускает полностью автоматизированные
фильтры типа RSF для всех материалов и областей применения.
Совместимость полимерных смесей
Обычно на пункты сбора отходов они поступают в виде смесей полимеров,
несовместимых друг с другом, расслаивающихся при переработке. Между тем, сортировка
отходов является весьма сложным и дорогим процессом. Для решения проблемы
совмещения несовместимых полимеров в мире уже давно выпускают агенты
совмещения, так называемые компатибилизаторы. Такие функциональные
полимеры приведены в табл. 9. Небольшие добавки в количестве 2-4% позволяют
получать высокопрочные, высоконаполненные полимеры.
В США разработан метод ультразвуковой сополимеризации полимерных смесей,
используется и механохимический метод, впервые появившийся в России.
Таблица 8. - Применяемые агенты совмещения - компатибилизаторы -
привитые с малеиновым ангидридом полиолефины фирмы Du-Pont
Агент сцепления
|
Тип Fusobond
|
Индекс расплава, г/10 мин.
при 1900 С/2,16 кг
|
1. МА-ПП гомополимер
|
MZ 109 Д
|
2. МА-ПП ударопрочный
сополимер
|
MZ 203 Д
|
115
|
3. МА неупорядоченный
сополимер пропилена
|
MZ 353 Д
|
450
|
4. МА-ПЭВП
|
МВ 100 Д
|
МВНД 40 г/10 мин
|
5. МА линейный ПЭНП
|
МВ 158 Д
|
МВ 265 Д 7 г/10 мин
|
6. МА линейный ПЭНП
|
МВ 226 Д
|
1,0
|
7. МА линейный ПЭНП
|
МВ 414 Д
|
1,0
|
8. МА сополимер ЭВА
|
МС 190 Д
|
20,0
|
9. ПП, ПЭ, сополимер Э/П,
CЭБС со степенью прививки 1,4-1,9% рицинолоксазолина
|
|
|
10. Polybond PB-1001 ПП с
акриловой кислотой
|
BP-Chemicals
|
|
11. МА сополимер ЭВА
|
Bynel-CXA-E 361
|
2,0 г/10 мин,
теплостойкость по Вика 560
|
12. МА полипропилен
|
Bynel-CXA-B-302
|
3,6 г/10 мин,
теплостойкость 1250 С, т-ра плавления 1520С
|
13. МА тройной
блок-сополимер стирол/ этилен-бутилен-1/стирол
|
Surlyn
|
|
14. Лимонная,
пиромиллитовая кислота в количестве 1%
|
|
|
15. Сополимер этилена с
пропиленом/MA-Exxon-PO-1015 фирмы Exxon
|
|
|
16. Questron -
KA-805-ПП/0,7% привитого малеинового ангидрида
|
|
|
Все 8 типов "Фьюзобонд" фирмы Дюпон эффективны при добавке 2-4%
для наполненного слюдой Аl2 (OH)3 для совмещения ПА,
ПЭТФ, ПБТФ, ПО.
Рицинолоксазолин менее токсичен, чем МА, глицидилметакрилат, акриловая
кислота.
Рециклинг клинических отходов пластмасс
Нью-Йоркская фирма "Селифант" производит фургоны белого цвета,
представляющие собой завод на колесах, для перевозки, обезвреживания-дезинфекции
и рециклинга инфицированной выброшенной продукции клиник и больниц.
Инфицированные пластиковые изделия загружаются в емкости из бикарбоната с
крышкой и отверстием в середине, с педалью для открытия ногой этой крышки.
Несколько таких баков с отходами автоматически вдвигаются в фургон в один или
два ряда, после заполнения ими фургон закрывают, в верхнюю часть крышки подают
для стерилизации перегретый пар, дают определенную выдержку, затем производят
стерилизацию методом радиационного облучения. После полной дезинфекции отходы
высыпаются из баков, измельчаются и гранулы высыпаются из боковой части фургона
в мешки для дальнейшего рециклинга, такие же, как и мешки для домашних отходов
пластиков. Баки из поликарбоната - многоразовые, их можно использовать до 500
раз. Такие образом, обезвреженные отходы из больниц и клиник безопасно
перевозятся по улицам Нью-Йорка.
Круговорот полиэтилентерефталатных бутылей
Фирма "ЕРЕМА" продолжает технические усовершенствования.
Процесс приготовления гранулята из использованных ПЭТФ-бутылей отличается двумя
особенностями. Система состоит из комбинации вакуум-измельчителя-уплотнителя и
экструдера. Сырьем может волокно, тонкие пленки, бутыли. Производится
предварительная кристаллизация и сушка измельченного и уплотненного материала.
Формование питьевых бутылок требует расплава определенной вязкости 0,80 - 0,82
дл/г. В кристаллизационной сушилке материал нагревается, сушится и
кристаллизуется. При высоком вакууме и температуре уменьшается не только
влажность, но удаляются все загрязняющие примеси и повышается
характеристическая вязкость от 0,77 до 0,82 дл/г, без применения химических
аддитивов и специального реактора.
Запатентованный процесс включает в себя и то, что высвободившаяся
тепловая энергия во время охлаждения экструдата используется для кристаллизации
ПЭТФ, и частично кристаллический гранулят может сразу без форкристаллизации
поступать в литьевой процесс получения преформ. В линию подключен вискозиметр
для непрерывного измерения вязкости расплава. Подготовленный с необходимой
вязкостью гранулят соответствует требованиям FDA и одобрен для повторного
использования в бутылях.
Одним из альтернативных способов утилизации отходов является извлечение
энергии, с 80-х годов отходы пластмасс рассматриваются как альтернативный источник
энергии.
Глава 2.
Извлечение энергии из пластмассовых отходов
Повышенный уровень полимерных материалов в отходах, в особенности
пластмассы и резины, ведет к ситуации, при которой высокая теплотворная
способность и состав топлива создают проблемы при обычном сжигании мусора [5,
6]. В то же время возврат энергии из отходов через эффективное и
оптимизированное сжигание во все большей степени заменяет традиционное
сжигание, при котором главной целью остается уменьшение объема отходов. Кроме
того, поскольку биоразлагаемые отходы генерируют на свалках газы, вызывающие
тепличный эффект, их сжигание рассматривается как получение нейтрального
диоксида углерода.
В 1997 г. рабочая встреча IUРАС (Международный союз теоретической и
прикладной химии) по вторичной переработке полимеров [7] рассматривала эту
проблему как часть разумного использования и модификации продукции.
Приемлемость
в отношении вторичной переработки означает рассмотрение соответствующих
экологических, экономических и социальных аспектов. Экологические аспекты
включают следующие моменты:
сохранение
ресурсов;
уменьшение
выбросов;
ликвидация
опасных веществ;
уменьшение
объема отходов.
Следует
заметить, что термин отходы просто дает описание ценности материала или изделия
относительно конкретных потребностей человека. Многие типы отходов могут быть
переработаны тем или иным способом в такие же изделия (например, бутылки) или в
материал в той форме, которая служила сырьем для изготовления первичного
продукта. Для тех фракций отходов, которые не пригодны для рекуперации
(переработки) в экономически рентабельный материал, извлечение энергии путем
сжигания является единственной альтернативой захоронению. Это особенно
справедливо для высокотеплотворных фракций, которые плохо подвергаются
биоразложению, например, для пластиков.
Экологический,
экономический и социальный аспекты должны быть сбалансированы. Рабочая встреча
ШРАС рассматривала механическую переработку и переработку в сырье для
промышленности как переработку материалов. Сжигание для получения тепла с
контролем выбросов относится к рекуперации энергии (рис. 11.2). Одним словом,
при механической переработке термопласты переплавляются и вновь используются в
виде пластиковых объектов. При переработке в сырье (или при химической
переработке) термопласты измельчаются или деполимеризуются и возвращаются в
нефтехимические продукты или мономеры, которые затем превращаются в пластик.
При извлечении энергии, то есть при сжигании, пластмасса ведет себя как
топливо: 1 т пластмассы выделяет столько же энергии, сколько тонна сырой нефти.
Следует
помнить о следующих фактах [8]:
совместное
сжигание пластмассы с МТО является самым дешевым решением (после захоронения,
но стоимость захоронения почти наверняка будет продолжать расти);
для
бутылок наилучший энергетический баланс дает механическая переработка;
для
грязных пленок и некоторых видов упаковки переработка при любой ее цене может
приводить к экономическим и экологическим несуразицам;
энергетический
баланс при сжигании очень близок к таковому при механической переработке, если
пар эффективно используется (городское теплоснабжение и генерация
электроэнергии);
переработка
сырья (или химических реактивов) остается затратной при среднем энергетическом
балансе;
При
рассмотрении характеристик сгорания (газификации) горючих твердых материалов,
следует иметь в виду, что топливо, помимо генерации инертного остаточного
пепла, может давать горючий конденсированный остаток (обугливающееся топливо)
или необугливающееся топливо. В целом, синтетические термопласты, реактопласты
и резины не производят пепла и более летучи, чем природные полимеры, такие как
биомасса и твердое ископаемое топливо. Однако некоторые строительные материалы,
например, напольные покрытия, могут содержать значительные количества
неорганических наполнителей. Кроме того, процесс сгорания пластмасс
высвобождает их скрытую теплотворную способность, часто равную таковой у
печного топлива, что делает их важным источником энергии, помогающим гореть
ТМО. Стоимость удаления пластиковых мешков из ТМО намного выше стоимости
извлечения термоусадочной пленки из потребительского или промышленного мусора,
или труб со стройки, или бамперов от старых автомобилей [8]. Если энергия,
получаемая в процессе сжигания, используется для генерации энергии для бытовых
или промышленных нужд, то имеет место экономия природного топлива. Это, как мы
уже говорили, называется рекуперацией энергии. Хотя пластмассы по весу
составляют в ТМО лишь 7% они дают 30% энергии на перерабатывающих заводах. Это
очень важный факт, о котором следует помнить. С другой стороны, ввиду их
высокой теплотворной способности, рекуперация энергии из смешанных полимерных
отходов является эффективной альтернативой ведения переработки потому, в
частности, что она позволяет обрабатывать остаточные пластики как единый поток
сырья [9]. Механическая повторная переработка полимеров должна использоваться в
тех случаях, когда:
энергия
обработки, вложенная в исходный продукт может быть в значительной степени
сохранена с помощью разумных технических усилий;
законы,
санитарные нормы и правила техники безопасности, установленные для применения
пластмасс и резин имеют силу также для восстановленных продуктов;
применяемые
(текущие и будущие) стандарты на пластмассы и резины не ухудшаются.
Экологический
выигрыш тем выше, чем меньше технические усилия, затраченные на повторную
переработку. Стоимость сбора и сортировки - с экологической точки зрения
незначительные - экономически очень высоки и должны включаться в общую схему
вторичной переработки. Механическая переработка, ведущая к замещению оригинальных
полимеров, является предпочтительным выходом для однородных по составу и мало
загрязненных отходов. Из-за этих ограничений она часто применяется лишь для
получения или обработки измельченного мусора. Механическая переработка
смешанных пластиков, позволяющая дать замену цементу и дереву, сама по себе не
может решить серьезную проблему бытовых отходов (БО).
Рабочая
встреча IUРАС разработала рекомендации, согласно которым смешанные и
загрязненные отходы должны перерабатываться не механически, а методами переработки
сырьевых потоков или рекуперацией энергии, как это показано в табл. 11.1. Здесь
смешанные пластмассы - это типичные отработанные материалы, то есть собранные и
выделенные из бытовых отходов, перемешанные и грязные полимерные изделия; в
основном - это использованная упаковка.
На
рабочей встрече подчеркивалось, что пластмассы и резины имеют энергетическое
содержание, фактически равное таковому сырой нефти, из которой они сделаны.
Поэтому цикл утилизации будет замкнут тогда, когда эта энергия будет извлечена
с помощью технологий рекуперации энергии.
Около
86% ископаемого топлива сжигается для получения тепла (35% идет на обогрев),
электроэнергии (22% потребляют электростанции) и для работы транспорта (29%
перевозок), тогда как нефтехимические приложения потребляют 10%, включая 6%,
приходящиеся на производство пластмасс (рис. 11.3). Вторичную переработку можно
рассматривать с двух точек зрения - экономической или экологической [9].
Переработка с точки зрения экономической деятельности представляет собой восстановление
ценности, присутствующей в продукте, который уже выполнил свое назначение.
В
зависимости от величины восстанавливаемой фракции, повторная переработка
пластмасс делится на четыре категории. На рис. 11.3 показана дифференциация
четырех циклов согласно Микаэли и Брейеру. В первичном цикле отходы
производственного процесса превращаются непосредственно в повторно используемый
материал. Обычно это называется заводской переработкой; в ней восстанавливается
большая часть ценного содержания. Типичный пример - переработка литников после
литья под давлением. Они часто вновь измельчаются и снова вводятся в процесс
переработки вместе с исходным полимером. Хотя некоторая деградация материала
имеет место, полимер используется для замещения оригинального материала в том
же самом приложении [13]. Во вторичном цикле потенциал отходов используется в
новом или ином продукте или его части, то есть повторно переработанный материал
задействован в менее требовательных приложениях, чем при использовании
оригинального продукта. Примером могут служить автомобильные шины, которые
сейчас используют в качестве ограждений; смешанный или загрязненный материал,
применяемый для изготовления шпал; многократно перерабатываемые молочные бутылки.
Восстановленные пластики часто конкурируют с другими материалами, такими как
бетон и дерево [13]. Третичный цикл или материальная (механическая) переработка
включает производство и использование продукции, а также подготовку
(переработку) отходов для их использования в качестве вторичного материала.
Оригинальное ценное содержание, добавленное в сырье, чтобы сделать из него
полимер, утрачивается. Характерным примером является восстановление
метилметакрилата термолизом полиметилметакрилата (ПММА). Химическая переработка
сырьевых отходов и их использование как первичного (в случае химической
переработки продукции из полиэтилентерефталата (ПЭТ)) или вторичного сырьевого
материала составляют четвертичный цикл переработки или химический цикл.
Восстанавливается только энергия (при сжигании пластмассовых отходов) [14].
Вейганд [11], исходя из результатов своего исследования свойств и областей
применения повторно переработанных полиуретанов (ПУ), пришел к заключению, что
ПУ допускает вторичную переработку и она успешно производится. Эту посылку
можно распространить на многие существующие полимерные материалы.
Имеется
ряд технологий, применимых к переработке ПУ различных типов, которые постоянно
улучшаются и быстро внедряются в рынок. Идет поиск новых, будущих путей
повторной переработки. Предстоит создать рыночную заинтересованность во
вторичном ПУ, и для этого есть хорошие шансы. Производители сырья для получения
ПУ, изделий из него и потребители вместе работают над этой проблемой.
Однако
повторная переработка не должна замыкаться сама на себя [15, 16]. Она должна не
только минимизировать отходы, но способствовать сохранению ресурсов и уменьшать
загрязнение окружающей среды. В этих условиях объем повторной переработки не
может увеличиваться до бесконечности; экологически существенный объем должен
быть различным для различных приложений. Его величина, например, зависит от
затрат энергии (и выброса загрязнений в среду), требуемых для осуществления
всех шагов переработки, и особенно сбора и транспортировки [15]. Именно на сбор
и транспортировку затрачивается огромное количество энергии, когда сбор
приходится распространять на малонаселенные регионы, поскольку в больших
городах отходов становится недостаточно. Разумеется, есть также экономические
ограничения: никакая рыночная экономика не может позволить себе неразумные
затраты на сбор, разделение и обработку вторичных материалов. Пределы разумного
или неразумного - это вопрос социальной политики, на которую накладывает
отпечаток также международная конкуренция.
Повторная
переработка ПУ, в частности, и отходов вообще требует сбалансированного
подхода, который включал бы в себя все возможности рекуперации и переработки.
Сделаны некоторые интересные выводы, которые можно отнести ко всем полимерным
материалам. Внимание привлекается, кроме всего прочего, к важности сжигания в
целях сохранения энергии для нашего будущего [17]. Пластмассы представляют
собой разумно использованную нефть [18] или энергию взятую взаймы у сырой
нефти. До тех пор пока ископаемое топливо используется для генерации энергии,
нет причин чтобы для той же цели не и пользовать пластмассовые отходы.
Социально-политический консенсус и конструктивная кооперация всех
заинтересованных сторон, включая потребителей и власти, необходимы для
реализации концепции управления обобщенными ресурсами [16] по отношению ко всем
отходам производимым в индустриальном обществе.
Из-за
сложности и многообразия природы пластмасс, а также вследствие того, что многие
изделия невелики по размерам и легковесны, механическая переработка может быть
экологически и экономически оправдана (то есть она экоэффективна) только для
некоторой доли крупногабаритных изделий. Поэтому полимерная, упаковочная,
автомобильная и т. д. индустрии работают совместно на европейском, национальном
и двухсторонних уровнях вместе с другими партнерами над разработкой всего
диапазона вспомогательных процедур восстановления. Например, проведены
экологические сопоставления различных способов переработки и восстановления для
упаковочного сектора полимерного рынка. Результаты этих исследований [19, 20]
показывают, что высокоэффективная рекуперация энергии может быть с точки зрения
воздействия на окружающую среду идентична переработке материала, если реальный
коэффициент замещения составляет 1,2-1,4 кг вторичного продукта на один кг
оригинального материала. Дэнписон и Мэнникен [21] представили информативный
обзор по переработке пластмасс в Европе, в котором рассмотрены механическая и
химическая переработка отходов, а также различные методы извлечения энергии.
Как
хорошо известно, сюда входит восстановление материалов посредством механической
и химической переработки, а также рекуперация энергии, то есть использование
полимерных отходов в качестве топлива с высокой теплотворной способностью для
генерации тепла или электроэнергии. Таким образом, заменяют ископаемые виды
топлива, например, нефть, которая сначала используется как источник получения
материалов. Так замыкается цикл. Ассоциация производителей пластмасс в Европе
(АРМЕ) провела несколько очень солидных исследований, в которых
продемонстрировала, что сбалансированное сочетание различных способов вторичной
переработки является оптимальным решением для утилизации пластмассовых отходов,
если мы будем максимально стремиться избежать захоронения мусора.
В
Европе усиливается тенденция к сокращению количества отходов путем вторичного
использования в промышленных и бытовых целях, в частности для изготовления
гигиеничных полов для ветеринарных клиник. Этот способ подробно рассмотрен в
главе 3.
Глава
3. Инновационные способы вторичного использования
отходов
пластмасс
отход пластмасса утилизация животноводство
ДОЛГОВЕЧНЫЕ
ГИГИЕНИЧНЫЕ ПОЛЫ ИЗ ОТХОДОВ ПЛАСТМАСС ДЛЯ ЖИВОТНЫХ
Использование
вторичного материала, получаемого из отходов, в первую очередь подчиняется
экономическому закону спроса и предложения, а экологическая польза играет, хотя
и важную, но скорее второстепенную роль. Поэтому основная задача утилизации
отходов - поиск ликвидной продукции, произведенной из этих отходов.
Одним
из перспективных направлений использования отходов пластмасс является
производство теплых полов и другой продукции для животноводческих помещений.
Известно,
что животное, лежащее на холодном полу, теряет тепла в 5 - 10 раз больше
гигиенически допустимого уровня. Эта непродуктивная потеря энергии должна
компенсироваться значительным увеличением расходов кормов, при этом снижается
производительность животного и в несколько раз возрастает опасность заболевания
и гибели даже при удовлетворительном ветеринарном обеспечении. В настоящее
время наибольшее распространение в хозяйствах получили деревянные и бетонные
полы, которые не отвечают гигиеническим и ветеринарно-санитарным требованиям
содержания животных. Деревянные обладают большой влагоемкостью, трудно
поддаются дезинфекции, гниют и быстро (через 2 - 3 года) выходят из строя,
бетонные также недолговечны. Кроме того, они холодные, сырые, жесткие и
непригодны для размещения животных без подстилки.
Полы
для животноводческих помещений из полимерных материалов начали применять в
конце 80-х годов. Элементы полов в форме решетчатых или сплошных плит
изготавливали малопроизводительным методом прессования. Устройство таких полов
трудоемко, а стоимость полимера высокая, поэтому они не нашли широкого
применения, а использовались лишь на специализированных предприятиях в
помещениях для содержания маточного поголовья.
Исследованиями,
проведенными Институтом животноводства УААН (г. Харьков), НИИ ветеринарной
санитарии (г. Москва), Харьковским ИМЭСХ, Кубанским сельскохозяйственным
институтом (г. Краснодар), установлена пригодность вторичных полимерных
материалов для производства полов животноводческих помещений. В частности,
установлено, что изделия из отходов термопластов не оказывают
кожно-раздражающего, резорбтивного действия, не обладают аллергическим,
тератогенным, эмбриотоксическим действиями. Гигиенические исследования
показали, что доски из отходов пластмасс устойчивы к воздействию основных
дезинфицирующих средств, применяемых в ветеринарной санитарии. Выявлено, что
материал обладает умеренно выраженными биоцидными свойствами по отношению к
наиболее распространенным в животноводческих помещениях микроорганизмам. Таким
образом, полы из отходов пластмасс превосходят традиционные по всем основным
показателям.
Использование
отходов пластмасс существенно снижает стоимость полов, но неоднородность
отходов по технологическим параметрам не уменьшает трудоемкость их изготовления
на стандартном оборудовании. НПЧП "АЛАМ" специально для переработки
материалов с нестабильными технологическими параметрами разработан новый в
практике переработки полимерных материалов метод непрерывного литья
термопластов под давлением. Процесс получения изделий данным методом
заключается в том, что расплав полимерного материала с помощью червячного
пресса непрерывно подают в формующую полость охлаждаемой формы, в которой он
затвердевает при заданном давлении. Поддержание заданного давления в зоне
затвердевания и эвакуацию затвердевшей части изделия из формующей полости
осуществляют с помощью специального устройства. Процесс мало чувствителен к
неоднородности сырья и позволяет формовать достаточно однородную структуру
материала в открыто-профильных изделиях непрерывной длины со сложным поперечным
сечением как из чистых полимерных материалов, так и из высоконаполненных композиций
на основе полимерных отходов при щадящих температурных режимах.
Разработанный
способ формования открытых профилей произвольной длины методом непрерывного
литья под давлением позволяет формовать готовые к укладке половые доски,
существенно снизить стоимость их производства и сохранить традиционную схему
укладки половых досок, а использование полимерных отходов приблизит цену к цене
полов из древесины, при этом долговечность увеличится до 50 лет. В качестве
сырья для производства половых досок могут быть использованы отходы переработки
полимерных материалов в изделия; пришедшая в негодность упаковка; изношенная
полимерная тара; отходы производства и раскроя линолеума (в том числе и на
теплозвукоизоляционной основе); отходы производства и потребления продукции из
искусственной и синтетической кожи и др.
Промышленного
производства таких полов еще нет из-за отсутствия необходимых средств у
разработчика. Приглашаем всех заинтересованных к совместной организации
производства половых досок и других профилей (каналы удаления навоза, поилки,
загородки и т. д.) из отходов пластмасс для благоустройства животноводческих
помещений.
Похожие работы на - Использование полимерных отходов в сельском хозяйстве
|