Вторичное использование пластиковых отходов в США

В настоящее время высокие цены и возможность сортировки отходов определяют рентабельность регенерации полиэтилентерефталата и полиэтилена высокой плотности. Экономичным является и восстановление полистирола при условии сортировки отходов. Но бытовые пластиковые отходы из полиэтилена низкой плотности, полипропилена, полистирола и винила в виде пленки, сосудов малых объемов и др. трудно поддаются сортировке, поэтому специалистами изучается возможность их утилизации либо удаления.

В США некоторые фирмы уже специализируются на производстве из смеси промышленных и почтовых отходов ограничителей и упоров для автомобилей, швартовых тумб, толстостенных формованных изделий, пластмассовых профилей длинной 3,7 м с окружностью 76, 102, 152 мм либо с плоскими гранями размером 51х51, 51х102, 152х152, 152х203 мм для изготовления столов, сооружения оград, эспланад вдоль морских берегов и др. Так, в шт. Айова проектная мощность завода по производству этой продукции составляет порядка 6,8 т/сут, в действительности завод способен превышать эти показатели в 2 раза, планируется ввод в эксплуатацию новых заводов по мере необходимости.

Проблемы вторичного использования пластмассовых отходов

К основным проблемам вторичного использования пластмассовых отходов следует отнести следующее: расширение рынка сбыта конечных продуктов, получение смесей нужных пропорций, разработка методов механической переработки смесей отходов. В качестве альтернативы утилизации специалистами США предлагаются следующие методы: производство полимеров поддающихся фотодеструкции, биодеструкции, химическому превращению; сжигание. В США некоторые фирмы поставляют мешочки для сыпучих продуктов и пленку для с/х работ из материалов, поддающихся фотодеструкции, что упрощает их удаление после использования.

Способность пластиков разлагаться достигается за счет ультрафиолетовых рецепторов, которые в процессе производства включают в структуру полимера либо вводят в качестве добавки. Сферы применения этих полимеров ограничены, так как во-первых, они очень дороги, а во-вторых, они не расщепляются в крытых свалках мусора, но способствуют деструкции продуктов, изготовленных из полимеров на основе утилизированных отходов.

Биодеструкция полимеров

Изучение возможности биодеструкции полимеров под действием микробов выявило два подхода: добавка в полимер соединений металлов для расщепления, в качестве оксиданта крахмала либо целлюлозы. Поддающиеся биодеструкции полимеры найдут применение только в специфических областях, потому, что, как показывает опыт, сроки разложения бумаги и даже пищевых отходов на свалках в анаэробных условиях значительно превышают предполагаемые, эта закономерность распространяется и на полимеры.

Полиэтилентерефталат частично либо полностью деполимеризуется в полезные химические продкты. В результате полной деполимеризации, в процессе каталитической реакции с метанолом под действием теплоты и давления регенерируется диметилтерефталат и этиленгликоль, из которых в процессе вторичной полимеризации получают чистый полимер. Фирма Eastman широко использует этот процесс для переработки пленки Kodak. В результате частичной деполимеризации получают ароматизированный полиол, из которого в процессе взаимодействия с изоцианатами и порообразователями производят жесткий пенополиуретан. Фирмой Freeman Chemical в этих целях переработано свыше 11 тыс. т промышленных и почтовых отходов.

Другие полиолы - продукты деполимеризации полиэтилентерефталата используют для получения ненасыщенного полиэфира за счет взаимодействия с малеиновой и другими двухосными кислотами. Сжигание является эффективным альтернативным методом удаления пластмассовых отходов. Так, при сжигании 1 кг полиэтилена выделяется около 46 тыс. кДж, угля - 26 тыс. кДж, газетной бумаги -18 тыс. кДж, твердых бытовых отходов 11 тыс. кДж. Часть энергии регенерируется в электрическую. Современные мусоросжигающие установки обеспечивают удаление либо разложение выбросов частиц или золы, хлористого водорода и др. вредных выбросов. Наиболее экономично сжигание полиолефиновых, виниловых, стириловых отходов после извлечения всех поддающихся рентабельной утилизации продуктов.

Снижение объема отходов

В 10 штатах США намечены программы по снижению объема отходов на 25%. Лидирующее положение в инфраструктуре занимает штат Род-Айленд, площадь которого составляет всего 2720 км 2, а население - 1 млн человек. В городах и поселках жители осуществляют сортировку и сбор отходов и выставляют их в отдельных контейнерах по краям тротуаров. Мусор отгружают на свалки либо на мусоросжигающие установки, а отходы, которые поддаются утилизации, отправляют на специально созданное предприятие фирмы New England CR Inc. по их переработке производительностью 140 т/сут.

Автоматическая система, разработанная фирмой Maschinenfabric Bezner (ФРГ) осуществляет сортировку отходов. Предварительно для продажи разгружают газетную бумагу, картон, высококачественную бумагу. Смесь отходов из контейнеров подают на электромагнитный ленточный сепаратор для отделения стальных консервных банок, которые впоследствии измельчают, упаковывают. Далее на наклонных гравитационных сортировочных установках из смеси отходов выделяют более тяжелую стекольную тару, которую подают на оптическую сканирующую установку, где осуществляется контроль тары и разделение ее по цвету для дальнейшего измельчения. В вихревом сепараторе выделяют алюминиевые консервные банки, которые затем измельчают и упаковывают.

Сортировка оставшихся пластмассовых отходов для дальнейшей переработки производится вручную. Так, тару из полиэтилена высокой плотности, полиэтилентерефталата измельчают по отдельности. Контроль и выделение мелочи осуществляет сама система по переработке отходов. В будущем предусматривается расширение ее функций для переработки других пластмасс и бытовых батареек. Все переработанные компоненты продают.

Селективный сбор отходов

Успех программ зависит от поведения жителей районов, охваченных программой. Так, в шт. Род-Айленд в сборе отходов принимают активное участие 305 тыс. жителей, которых обеспечивают специальными контейнерами. Охват населения составляет 85%, в результате объем отходов, поступающих в зоны размещения сокращен на 14%; к 1990 г., когда к программе подключиться все население штата, объем отходов, поступающих на свалки должен сократиться на 25%. Сбор отходов в специальные контейнеры по краям тротуаров является , как показало исследование, наиболее эффективным методом. Так, он позволяет осуществлять сбор и переработку 70-90% всей тары, поддающейся утилизации, по сравнению с 15-20% при условии ее возврата в магазины либо 10% за счет сдачи в приемные пункты. В области утилизации отходов максимальный экономический эффект достигнут в производстве алюминия.

За первые 6 мес. 1988 г. было переработано 65% всех алюминиевых консервных банок, изготовленных в США, что превысило показатели за этот период 1987 г - 52%. Стоимость 1 кг алюминиевого скрапа составляет 120 центов и выше. Эффективность программ по утилизации стекольной тары ниже. Так, в 1987 г. она составила всего 10%, стоимость 1 т измельченной смешанной стекольной тары составляет 20 долл., тары одного цвета - 60 долл. Эффективность программ по переработке стальных консервных банок, предпринятой в 1988 г. Институтом, специализирующимся в этой области, составила всего 5%; стоимость 1 т измельченных банок не превышает 10 долл. Для упрощения сортировки и повышения эффективности утилизации пластмассовой тары Американским обществом поставщиков пластмасс была разработана система кодирования тары из различных полимеров, которая должна быть внедрена к середине 1991 г.

"Chem. and ind.", 1989, #15, 483-486