Утилизация полиэтиленовых пакетов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 Методы переработки полимерных материалов 5

1.1 Сжигание полимерных материалов 7

1.2 Захоронение полимерных материалов на полигонах 8

1.3 Вторичная переработка полимерных материалов 10

2 Утилизация полиэтиленовых пакетов 12

3 Вторичная переработка полиэтиленовых пакетов 14

4 Агломератор для переработки полиэтилена 17

5 Производственная линия сортировки мусора 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21

Приложение А 24

Приложение Б 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Первые фасовочные полиэтиленовые пакеты появились в 1957 году в США, после этого их стали  широко использовать для упаковки продуктов  питания, одежды. Удобство использования пакетов повлияло на то, что они стали быстро распространяться на территории различных стран. [1]

Полиэтилен прочно вошёл в нашу жизнь. Практически каждый человек пользуется полиэтиленовыми пакетами.

Согласно  подсчетам аналитиков производство полиэтиленовых мешков и пакетов будет неуклонно расти, что приведет к непоправимому ущербу окружающей среды. [2]

По результатам аналитической работы экспертов, скоро отходы из полиэтилена достигнут 10% от массы всех ТБО. В связи с этим экологами выдвигается мысль о полном отказе от производства подобной продукции и возвращения к бумажным пакетам, которые представляются более экологичными. Однако полиэтиленовые пакеты более удобные и практичные. [3]

Обычный полиэтилен не подвергается гниению долгие десятки  лет, утилизация его путем сжигания также не выгодна, так как при этом образуется большое количество вредных примесей в атмосфере.

Поэтому утилизация полиэтилена требует постоянного усовершенствования технологического процесса. [1]

 

 

 

 

 

 

 

1 Методы переработки полимерных материалов

 

Утилизацией, или рециклом, называется любое повторное использование отходов.   Образование и накопление твёрдых отходов человеческой деятельности является общемировой проблемой из-за своих экономических и экологических последствий. Важной составной частью её является проблема утилизации разнообразных по строению и свойствам полимерных отходов, имеющих свои особенности. Хотя содержание отработанных полимерных изделий в бытовых отходах относительно невелико (около 7-8 % по массе), низкая плотность делает эти отходы хорошо заметными (около 18-20 % по объёму). По причине высокой стойкости к воздействию окружающей среды данные материалы сохраняются в естественных условиях в течение длительного времени. Учитывая такие свойства полимерных материалов, как высокая устойчивость к физической, химической, биологической деструкции и в то же время постепенное выделение токсичных соединений, проблема их утилизации имеет экологическое значение. Однако в настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов становится актуальной не только с позиций охраны окружающей среды. При дефиците органического сырья полимерные отходы становятся богатым материальным и энергетическим ресурсом, то есть важным экономическим фактором. Их повторное использование позволяет сократить использование естественных ресурсов, снизить выбросы в окружающую среду и уменьшить потребление энергии.

Полимерные  отходы принято делить по источнику  образования на отходы производства и потребления; вид отходов определяет варианты их утилизации. Полимерные отходы производства перерабатывают преимущественно по 2 направлениям:

• для производства того же продукта, при изготовлении которого образовался данный вид отходов, или аналогичного продукта;
• для изготовления менее ценных изделий.

Гораздо большую проблему составляет утилизация полимерных отходов потребления из-за масштабов их образования, неоднородности состава и высокой степени загрязнения. Здесь можно выделить 3 направления утилизации в рамках материального или энергетического рецикла:

• механическая переработка с получением новых материалов того же химического состава;
• химическая или термическая переработка (деполимеризация или иные химические превращения) с получением сырья для промышленности;
• производство энергии, т.е. сжигание в качестве твердого топлива. [4]

Полимерные  отходы

Производство строительных материалов и дорожных покрытий

Повторное использование

Разложение

Уничтожение

Деполимеризация

Био- и фотодеградация

Термоформование

Растворение

Измельчение

Крекинг

Пиролиз

Сжигание

Захоронение

 

 

Получение многокомпонентных систем

 

 

 

 

Схема 1 – Применяемые методы решения проблемы полимерных отходов

 

1.1 Сжигание полимерных материалов

При сжигании полимеров уничтожаются ценные вещества и материалы. Продуктами сжигания в лучшем случае являются вода и углекислый газ, а это значит, что не удается вернуть даже исходных мономеров, полимеризацией которых получали уничтожаемые полимеры. Кроме того выделение в атмосферу больших количеств углекислого газа CO₂ приводит к глобальным нежелательным эффектам, в частности к парниковому эффекту. Но еще хуже, что при сжигании образуются вредные летучие вещества, которые загрязняют воздух , воду и землю. Сжигать целесообразно только некоторые типы пластмасс, потерявших свои свойства, для получения тепловой энергии. Например, тепловая электростанция в г. Вульвергемтоне (Великобритания) впервые в мире работает не на газе и не на мазуте, а на старых автомобильных покрышках. Осуществить этот уникальный проект, позволяющий обеспечить электроэнергией 25 тыс. жилых домов, помогло английское Управление по утилизации неископаемых видов топлива.

 Сжигание некоторых видов полимеров сопровождается образованием токсичных газов: хлорида водорода, оксидов азота, аммиака, цианистых соединений и др., что вызывает необходимость мероприятий по защите атмосферного воздуха. Кроме того, экономическая эффективность этого процесса является наименьшей по сравнению с другими процессами утилизации пластмассовых отходов. Тем не менее, сравнительная простота организации сжигания определяет довольно широкое его распространение на практике.. [5]

 

 

1.2 Захоронение полимерных материалов

 

Такие материалы и вещества как пластик, пластмасса, различные виды полимеров естественным путем будут утилизироваться десятки, некоторые - даже сотни лет.

Полигоны захоронения ТБО - это сложные инженерные сооружения, они должны быть оборудованы по специальной технологии. Дно свалки, имеющее небольшой уклон, выстилается прочной полиэтиленовой пленкой. Насыпаемый ежедневно слой отходов должен разравниваться и уплотняться специальными катками, затем засыпаться слоем песка или глины, выравниваться, уплотняться вновь и застилаться слоем прочной пленки. Внизу свалки должен находиться сборник фильтрующихся жидкостей, которые регулярно вывозятся на переработку. После заполнения свалки под нулевой уровень должна проводиться рекультивация, то есть засыпка слоем песка и грунта, посадка травы и растений, другие необходимые работы.

Перед отправкой  отходы должны быть отсортированы и  в зависимости от их содержания направлены на различные полигоны. Сейчас есть тенденция после сортировки отходов прессовать их в брикеты со значительным уменьшением объема. 

Однако большинство  существующих свалок нельзя назвать  «санитарными». На свалках нет системы отвода и обезвреживания фильтрата, специальных обвалов по границам, не проводится послойная укладка отходов, прессование, засыпание грунтом, нет специализированной техники. На территории свалок складируют абсолютно несортированные отходы, в том числе отходы химической отрасли промышленности и, что очень серьезно, токсичные. Частенько на свалках мусор поджигается для уменьшения его объема и продления срока службы свалки. Но такое горение идет плохо, и к тому же сопровождается дымом и жутким зловонным запахом, к тому же оно способствует образованию опасных химических веществ  из-за присутствия полимеров, химикатов и других материалов.

Учитывая, что  производство полимеров растет, захоронение  полимерных материалов на полигонах  не является целесообразным методом  утилизации. [6]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Вторичная  переработка полимерных материалов

         Вторичная переработка отходов получила широкое распространение во многих странах мира. Этим путем смешанные отходы из полимерных материалов могут перерабатываться в изделия различного назначения (строительные панели, декоративные материалы и т.п.). В США, где особенно велико использование полиэтилентерефталатной тары, принята и реализуется национальная программа, в соответствии с которой к началу XXI столетия уровень вторичной переработки бутылок из ПЭТФ будет доведен до 25-30% (по сравнению с 9-10% в начале девяностых годов). Программа предусматривает выполнение четырех этапов: -организация сбора использованной тары у населения; - сортировка собранного сырья; 
- переработка (предварительная и окончательная) в изделия народнохозяйственного назначения;

- сбыт получаемых изделий.

            Программа предусматривает также создание пунктов сбора по всей стране с привлечением до 50% всего населения, координационных центров, налаживание различных связей, рекламу, публикацию сведений по сбору отходов, создание банка данных, обучение населения, создание "горячих" линий (до 800) для передачи своевременной информации и др. мероприятия. Одним из перспективных направлений в этой области является производство гранулята из отсортированного сырья с использованием различных добавок, повышающих его качество (стабилизаторов, красителей, модификаторов и др.), идущего на переработку в изделия различными способами переработки.

Важной предпосылкой для переработки полимерных отходов  является чистота их сортов. На сортировочных  установках (линиях) с применением  ленточной проводки производится ручное разделение подаваемой упаковки на определённые фракции. Механическому разделению, в основном, предшествует измельчение использованной упаковки. В качестве способов сортировки известны следующие:

• гидроциклонный способ, при котором очищенные и измельчённые упаковочные вещества из пластмассы различных сортов подаются в наполненный водой цилиндр, где за счёт центробежных сил происходит разделение материалов на лёгкую и тяжёлую фракции в зависимости от их массы;
• способ погружения в воду, при котором очищенные и измельчённые упаковочные вещества из пластмассы различных сортов разделяются при опускании их в воду на лёгкую и тяжёлую фракцию по весу;
• инфракрасный способ, при котором сортировочная лента освещается инфракрасным светом, различное отражение которого от пластмасс различных типов регистрируется сенсорами, за счёт чего и производится их сортировка.

Перед переработкой пластики сложной структуры могут  быть преобразованы в крупнозернистый агломерат, при этом измельчённая упаковка подвергается воздействию высокой температуры, и когда достигается температура плавления, вещество размягчается. Затем агломерат может быть подготовлен различными сухими и мокрыми способами, освобождён от частиц металла и бумаги.

Полученный  гранулированный материал может  быть использован в качестве вторичного сырья посредством плавления, формования и других способов, обеспечивающих получение новых упаковочных материалов. Вещества, полученные этим способом, часто классифицируются как низкокачественные материалы. Пластмассовые бутылки могут быть отсортированы по объёму и использованы в дальнейшем для различных целей, соответствующих применению полиэтилена высокой плотности, полипропилена и полиэтилентерефталата.

Использование пластмассовых отходов в качестве сырья базируется на разделении полимеров  на первоначальные мономеры. Этот способ применяется, например, для производства метанола. В данном случае следует обратить внимание на соблюдение энергетического баланса, так как данный способ является энергетически затратным. Преимущество в этом плане имеет редукционный способ – использование пластмасс в качестве топлива.

Пластмасса, которая не может быть утилизирована  и использована в качестве упаковочного материала, может применяться в качестве тяжёлого топлива и угля в доменных печах для получения чугуна, поскольку энергоёмкости использованной пластмассы достаточно для замены первичного сырья типа природного газа. [7]

 

2 Утилизация  полиэтиленовых пакетов

 

Полиэтилен  в качестве упаковочного материала  имеет массу достоинств. Он достаточно прочен, легок, хорошо окрашивается, устойчив к различным атмосферным воздействиям. Однако некоторые его преимущества оборачиваются недостатками. Дело в том, что он очень стоек к воздействию бактерий и микроорганизмов. Достаточно сказать, что разложение полиэтилена в природной среде занимает более двухсот лет, и поэтому для того, чтобы не засорять им природу, требуется применять эффективные методы утилизации.

Самый простой  способ избавиться от полиэтиленовых отходов – это просто их сжечь. Однако при этом в атмосферу выделяется много различных токсичных веществ, что пагубно сказывается на окружающей природе. Поэтому в настоящее время все большее распространение получают другие методы утилизации, или рециклинга полиэтилена. Однако прежде чем утилизировать использованные полиэтиленовые пакеты, их нужно собрать, что в большинстве случаев означает просто выбрать из бытового мусора. Далее, согласно технологии переработки, исходное сырье требуется предварительно промыть в специальных промывочных машинах, входящих в комплект перерабатывающих линий. После промывки полиэтиленовые отходы попадают в так называемую дробилку, где они тщательно измельчаются. Следующий этап переработки полиэтилена – это обработка его в центрифуге, где происходит удаление лишней влаги, а также различных случайных твердых примесей (стекла, бумаги и т.п.). Далее происходит окончательная промывка вторичного полиэтиленового сырья. Сточные воды, образующиеся при этом, через специальные очистные сооружения удаляются, а полиэтилен поступает в специальную сушильную камеру, в которой сначала происходит механическая сушка, а затем – термическая обработка. Таки образом, в результате переработки полиэтилена на выходе получается вторичное сырье, которое пригодно для повторного использования. К примеру, из него методом экструдирования с добавлением определенных добавок изготавливают полиэтиленовые трубы, пленку и т.п.