ПРОБЛЕМА ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ В ИЗДЕЛИЯ
Старикова Е.В., Парфенюк А.С.
Доклад на коференции молодых ученых, студентов и аспирантов "Инженерная исследовательская деятельность для устойчивого развития", г.Москва 2006 г.
С развитием индустрии упаковочных материалов их составляющая в массе бытовых отходов превысила 12%. Мировое производство пластических масс развивается быстрыми темпами и на сегодняшний день их объём состав-ляет более 100 млн. т/год, что превышает объём мирового производства металлов. Разнообразные полиэтиленовые упаковки различной плотности, ПЭТ-бутылки, одноразовая посуда, упаковки для длительного хранения пищевых продуктов с добавлением консервантов - всё это неполный список полимеров поступающих на городские свалки. Пока не представлена общегосударственная программа по утилизации полимеров, наводнивших городские свалки, не разработана также законодательная база регулирующая организацию полигонов для свалок, что становится важнейшей проблемой для густонаселенных масси-вов, и чрезвычайно острой проблемой для здоровья людей живущих вблизи мест где происходит несанкционированное сжигание полимерных отходов.
Отечественные предприятия по производству полимеров не представляют экологической проблемы ввиду задействованности лишь 15% мощностей, а производственные отходы не превышают 0,3 - 0,5% от объема выпуска и утилизируются самостоятельно предприятиями. Однако, количество потребляемых населением полимерных материалов не уменьшается, а наоборот, возрастает за счет импорта полимерных материалов, в основном упаковочных. Так хотя полиэтилентерефталат (ПЭТФ) В Украине не производится, ежегодно перерабатывается в бутылки для напитков свыше 60000 тонн, что составляет примерно 800 млн. штук бутылок в год. Огромен также наплыв импортных многослойных комбинированных пленок и поливинилхлоридных материалов, особо опасных при сжигании.
Выходов из сложившейся ситуации несколько: захоронение, сжигание, переработка. Захоронение является варварством по причине захламления плодородных украинских земель и их отравление. Сжигание является более прогрессивным методом, но глубокая очистка газов, требует дорогостоящего оборудования, что делает такую технологию экономически не рентабельной. Наиболее эффективным методом является переработка, но возникает ряд про-блем в условиях Украины:
1. Создание законодательной базы(а именно, льготного налогообложения, интенсивного финансирования со стороны государства, как проблемы государственной важности)
2. Разработка прогрессивной технологии переработки полимеров, но менее дорогостоящей её зарубежных аналогов.
3. Проектирование необходимого оборудования, или модернизация уже функционирующих мощностей.
4. Привлечение населения путем экономической стимуляции для сбора тары
5. Привлечение предприятий малого и среднего бизнеса для сбора полимерных материалов и отходов в населенных пунктах.
Для решения проблемы утилизации полимерных отходов возможны два направления. Первое направление сводится к рациональному использованию сохранившихся качеств сырья как полимерного материала и прежде всего высокой стойкости климатическим факторам и агрессивным средам. Второе направление сводится к использованию новых качеств материала, приобретен-ных им в процессе переработки и эксплуатации. В частности образование и полимерных цепях активных групп С=О, С=С, С=ОН и др; сшивка полимерных цепей между собой и образованием так называемой гель-фракции.
В первом случае полезную продукцию изготавливают термомеханическими методами: методом экструзии, экструзионно-преcсовым и вольцево-прессовым методами или методом непрерывного литья под давлением, которые разработан специально для переработки полимерных материалов неоднородными реологическими параметрами. Основное требование к продукции – большой срок эксплуатации, по крайней мере не менее 10 лет, чтобы ограничить ее попадание на полигоны ТБО и на третичную переработку. Это прежде всего трубы безнапорные и профильно-поганажные изделия строительного и другого назначения.
Как правило, это создание новых материалов на основе полимерных отходов путем химической модификации, создание новых сополимеров со специальными свойствами. Например, полимерные отходы с большим содержанием гель-фракции с успехом могут быть использованы для изготовления пенопластов, отходы, содержащие активные группы С=О, С=С, С=ОН и др могут быть использованы для химических реакций с органическими фосфоросодержащими соединениями с целью производства огнестойких сополимеров, или с другими соединениями для производства ионообменных материалов, способных извлекать из водных растворов ионы металлов и др.
Таким образом, приходим к выводу, что несмотря на возможные ограничения по использованию полимерных отходов, области их применения достаточно объемные и опасности в невосстребованности продукции из них нет.
Проблема утилизации заключается не столько в отсутствии технических решений, сколько в отсутствии организации ее решения. Дело в том, что для того, чтобы использовать изделия из полимерных отходов в промышленности или строительстве, они должны быть заложены в конструкторскую документацию или проект на объект. На сегодня таких проектов практически нет, потому что нет производства типовых деталей и изделий, а значит нет информации о свойствах этой продукции, нет нормативной документации на использование изделий из полимерных отходов.
Последовательность мероприятий по утилизации отходов сводится к следующему.
1.Первоначально проводят анализ номенклатуры и источников отходов, определяют возможную номенклатуру продукцию из отходов и ее потребителей, разрабатывают технологические процессы утилизации отходов и сопутствующую нормативную документацию.
2.Затем создают мобильные опытные предприятия или ориентируют существующие на переработку отходов и создают опытную систему сбора отходов, прежде всего образующихся на предприятиях (швейных, фармацевтических, обувных и др.), которые вынуждены вывозить свои отходы на полигоны ТБО.
3.На базе этих предприятий определяют номенклатуру и рынок сбыта продукции из отходов, осуществляют подготовку кадров, готовят нормативные и справочные документы, рекламу продукции и пропаганду цивилизованного обращения с отходами.
4.По мере расширения рынка сбыта продукции и увеличения производственных мощностей, расширяют номенклатуру утилизируемых отходов и развивают систему раздельного сбора отходов потребления, не допуская попадания большей части отходов на полигоны ТБО
Основная возможная многотоннажная продукция из полимерных отходов – это трубы безнапорные, корпусные изделия, разнообразные строительные материалы (черепица, шлакоблок, гипсокартонные панели, тротуарная плитка), профильно-погонажные изделия (изделия в виде досок, брусьев, «вагонок» плинтусов, тавров, уголков, швеллеров и других достаточно сложных открытых профилей произвольной длинны с толщиной базовой стенки более 10 мм), в сельском хозяйстве (изготовление теплых полов, ограждений и перегородок, благоустройства подвалов и овощехранилищ, изготовление полов и на-стилов для работы с пестицидами и минеральными удобрениями).