Переработка пластиковых бутылок

 Как ясно из высказанных выше соображений, экономическая оправданность часто является ограничивающим фактором для химической переработки, и полимеры, которые используются в небольших количествах и которые невыгодно собирать (например, политетрафторэтилен (ПТФЭ) и полиформальдегиды), обычно вторично не перерабатываются, хотя и могли бы подвергаться переработке.

Соответствующие гидролизные  производства в настоящее время эффективно функционируют не только в странах Западной Европы, но и Юго-Восточной Азии, а также в Корее и в Китае. Следует также отметить, что иностранные фирмы, занимающиеся этой проблемой, не спешат делиться технологической информацией со всеми желающими, по причине ее коммерческой важности. 

Механический рециклинг.

Данная технология включает несколько различных стадий, которые  можно воспринимать практически  как замкнутый процесс использования  ПЭТФ-тары: сбор бутылок, сортировка, измельчение, очистка, переработка в гранулят и новые бутылки.

Сортировка мусора.

При переработке полимерных отходов наиболее трудоемкий процесс  – его сортировка. В развитых странах отходы рассортировывают еще  тогда, когда пользователь собирается его выкинуть. Наиболее строго соблюдают это правило австрийцы. В некоторых странах, например, в США, отходы сортируют комбинированно, а на отдельные составляющие мусор разделяют уже на заводе-переработчике.

В европейских странах  культивируется национальный патриотизм в отношении раздельной сортировки мусора. Не участвовать в этом общенациональном движении -равносильно добровольно объявить себя врагом народа. На всех уровнях власти одобряется употребление населением изделий из вторичного материала.  
Такие страны, как Германия, Швейцария, Япония, Швеция и прочие развитые государства широко применяют систему раздельного сбора мусора, успешно регулируют деятельность перерабатывающей индустрии на законодательном уровне. В результате чего им удалось достичь максимального уровня переработки мусора от общего объема отходов.

В Голландии за одну пластиковую  бутылку в супермаркетах платят 25 центов. У них, проблему с пластиковыми отходами решили на корню. В Голландии проводят целый комплекс мероприятий, который были призваны разбудить сознательность граждан. И эти труды не прошли зря. Цель была достигнута, и теперь Голландия считается одной из самых экологически чистых стран мира. 
Россия и прочие страны бывшего Советского Союза не могут похвастаться столь успешной кампанией в переработке пластиковых отходов. Уже на уровне государственной политики возникают серьезные затруднения. Основные причины – несовершенство нормативно-правовой базы, минимальное финансирование работ, отсутствие единой базы данных, отражающей информацию по всем видам отходов, недобросовестное исполнение существующих законодательных актов и отсутствие системы контролирования за соблюдения постановлений. 
В России только начинает зарождаться культура сортировки бытовых отходов. Вот что мы имеем согласно общедоступных данных «В 2002 году Гринпис России совместно с ОАО «Автопарк № 1 «Спецтранс» начали эксперимент по раздельному сбору мусора в Санкт-Петербурге. Начавшийся с одной придомовой контейнерной площадки, позже он был расширен до нескольких районов города. Собранные отходы проходят дополнительную сортировку на специальной станции. По состоянию на начало 2013 года раздельный сбор отходов сохранился лишь в нескольких районах. Помимо этого в 2011 году в Санкт-Петербурге появилось общественное движение "Раздельный сбор", активисты которого раз в месяц организуют акции по приему у населения перерабатываемых отходов: макулатуры, стекла, пластиков. Также известно об экспериментах по организации раздельного сбора мусора во Владивостоке, Кирове , Магнитогорске, Новокузнецке , Перми и Тульской области. В июле 2012 года на сайте Росприроднадзора был опубликован доклад, в котором селективный сбор отходов признается менее эффективным по сравнению с термической переработкой, что само по себе говорит о дальнейшей судьбе перерабатывающей индустрии в России.

Ручная сортировка.

Ручную сортировку производят соответствующим образом обученные  сотрудники, выбирая упаковку с ленты  транспортера. Сортировка бывает двух типов: позитивная и негативная. В  первом случае удаляют ПЭТФ-бутылки, чтобы направить их в переработку. В случае негативной сортировки из потока отходов удаляют посторонние  материалы, оставляя ПЭТФ-тару. Практика показывает, что ручная сортировка является наиболее эффективной и  обеспечивает наивысшее качество конечного  продукта вторичной переработки.

Трудности ручной сортировки связаны с тем, что на упаковке пока редко присутствуют обозначения, указывающие на состав при том, что  упаковка из различного пластикового материала может быть внешне похожей.

Повысить эффективность  ручной сортировки может применение ультрафиолетовых ламп. Под действием  УФ-излучения ПЭТФ начинает флуоресцировать голубоватым светом. Упаковка из ПВХ будет излучать желтый или зеленый цвет, что связано, однако, не с самим ПВХ, но с добавками, которые вызывают свечение. При использовании ультрафиолетового света ручная сортировка обеспечивает эффективность удаления ПВХ-упаковки на 99%. Однако данный метод подходит только для бесцветных материалов, а наличие пигмента сделает УФ-идентификацию невозможной. Кроме того, трудности возникают, если в состав упаковки вводятся добавки для поглощения ультрафиолетовых лучей (для розлива пива и других светочувствительных напитков). Образец такой упаковки светиться не будет.

Автоматическая сортировка.

Сортировка, выполняемая  с помощью техники, является независимой  от «человеческого фактора» и может  производиться в стандартном  безостановочном режиме. Автоматическая сортировка основана на применении сенсоров, получающих данные о физических и  химических свойствах материалов. Существуют три основных типа сортировочных  систем. Цветовая сортировка, основанная на использовании видимого света, разделяет  мусор по цветам. Вторую группу составляют методы, основанные на пропускании  через материал упаковки различного рода излучения, состояние которого после прохождения анализируется  сенсорами с противоположной  стороны. В качестве излучения используют видимый световой диапазон, инфракрасные лучи и рентгеновское излучение (может анализироваться как характер прохождения лучей, так и флуоресценция  под их действием).

Сортировочные системы могут  быть рассчитаны как на отделение отходов из одного материала («бинарные» системы), так и на сортировку различных полимеров, еще и окрашенных в различные цвета. Раньше всего появилось оборудование для разделения ПЭТФ и ПВХ, т.к. последний является самым «проблемным» материалом. Более современные системы позволяют сортировать пластики различных видов. Таким образом, эти установки могут использовать несколько технологий одновременно. 
Сортировка с помощью рентген-лучей.

Использование рентгеновских  лучей считается самым надежным методом для удаления отходов  из ПВХ в общем потоке смешанной  пластиковой массы с преобладанием  ПЭТФ. Этот тип излучения позволяет  точно идентифицировать наличие  атомов хлора, который имеется в  ПВХ и отсутствует в ПЭТФ. Однако с помощью этого метода нельзя различать другие типы полимерных материалов.

Имеется два типа систем, использующих рентгеновское излучение: основанные на анализе характера  прохождения лучей и на флуоресценции  материала под их действием. Если речь идет о методе прохождения, имеется  устройство, излучающее свет и датчик, определяющий характеристики лучей, прошедших  через материал. Большим преимуществом  этого метода является то, что машина не делает ошибок из-за наличия на упаковке этикеток или загрязнения. Правда, если окажется, что две бутылки из разных материалов оказались слишком близко или склеились, то устройство удалит обе бутылки. Также проблема возникает, когда несколько бутылок окажутся настолько плотно утрамбованы, что излучение будет ослаблено. Если система не может идентифицировать такой материал, она настроена на его удаление. Чтобы избежать при этом потери ПЭТФ-материала, необходимо разделить склеившиеся бутылки вручную и вновь пропустить их через систему.

Метод, основанный на принципе флуоресценции, предполагает, что датчик воспринимает излучение, отраженное от материала. Недостаток этой технологии проявляется, когда, например, бутылка  из ПЭТФ загораживает бутылку из ПВХ. В этом случае датчик просто не заметит  отходы из ПВХ и пропустит их дальше. Также бутылки из ПЭТФ не всегда правильно идентифицируются, если на них имеются этикетки или крышки. Во избежание «экранного» эффекта  поступающий по транспортеру мусор  должен быть подготовлен таким образом, чтобы каждый фрагмент мог быть «прочитан» индивидуально. 
Использование рентгеновского излучения предполагает применение систем защиты персонала во избежание негативных воздействий на здоровье людей.

Инфракрасное распознавание.

Каждый пластик по-своему воспринимает действие инфракрасного  излучения, что дает возможность  распознавать широкий спектр полимеров, а также многослойные и композитные  структуры. Сенсор считывает изменения  излучение после того, как оно  проходит через слой отходов упаковки. Однако если фрагменты из различных  материалов оказываются спрессованы вместе, устройство не может давать адекватную информацию, что ведет к отсортировке сомнительного мусора. Также инфракрасные сенсоры могут сбиваться, если упаковка слишком сильно загрязнена. В результате устройство может «подумать», что упаковка окрашена или имеет матовую поверхность. Важным преимуществом метода инфракрасной идентификации является то, что он абсолютно безопасен для персонала и не требует применения защитных мер.

Измельчение. 
После сортировки пластиковых отходов производят измельчение (дробление, грануляцию). На первом этапе речь идет о подготовке сырья к более глубокой очистке: получаемые при этом крупные хлопья ПЭТФ удобны для освобождения от таких посторонних включений, как этикетка, останки продукта, клея и проч. Однако после очистки хлопья предстоит измельчить еще раз – чтобы они были пригодны для переработки в экструдере.

Существует большое разнообразие оборудования для дробления, удаления дробленого материала и т п. Однако можно выделить несколько основных типов. Обычно каждая дробилка (гранулятор) имеет два набора режущих ножей. Один из них неподвижен, а второй насажен на вращающийся ротор. Роторные ножи направляются против неподвижных ножей, когда ПЭТФ-бутылки подаются в камеру резки. Когда фрагменты пластикового мусора достаточно измельчаются, они падают в отверстия просеивающего экрана, и попадают в систему удаления дробленого материала. Потоком воздуха от вентилятора измельченный материал направляется по трубе в циклон, откуда выгружается в ящики.

Лучшим типом дробилок считаются устройства с открытыми  роторами, действующими по принципу ножниц. Но эти дробилки могут эффективно работать, если нагрузка сырьем не превышает 1,5 т в час. Если требуется большая  мощность, эти системы не подходят, и нужно использовать решетчатые дробилки и системы «мокрого»  измельчения. При покупке оборудования необходимо убедиться, что дробилка и система удаления материала  соответствуют плановым объемам, а  также выяснить у поставщика, на какой тип сырья рассчитано это  оборудование (утрамбованный мусор  или цельные бутылки). В случае если мусор уплотнен, аппарат будет  иметь значительно большую производительность.  

Очистка 
Полученные после дробления ПЭТФ-хлопья содержат различного рода нежелательные примеси: остатки этикетки, клея и проч. Для соответствующей подготовки сырье его необходимо очистить. Для этого разработаны сепараторы, основанные на различных принципах действия. В воздушном сепараторе материал подается сверху против воздушного потока. В результате более тяжелые ПЭТФ-хлопья падают на экран сепаратора, а легкие фрагменты уносятся потоком воздуха и оседают в специальном пылесборнике. Виброэкран сепаратора также позволяет очищать хлопья от более тяжелых примесей, которые проваливаются в емкость под экраном, в то время как основное сырье постепенно покидает рабочую зону.

В жидкостном сепараторе используются различия в плотности и растворимости  веществ. Хлопья ПЭТФ опускаются на наклонное  дно, и шнек выгружает их на водоотделительный экран, сквозь который вместе с водой уходят как растворенные, так и нерастворимые загрязнения. Промывка осуществляется также во вращающемся перфорированном барабане. Для получения качественного конечного продукта сырье должно иметь определенные параметры влажности. Особенно это актуально для хлопьев, прошедших жидкую очистку. Их сушка производится в потоках горячего воздуха во вращающемся барабане. После очистки и сушки хлопья проходят вторую стадию измельчения, после которых они будут иметь оптимальные размеры.