Как переработать отходы полистирола в России: технологические аспекты

Для полистирола (ПС) характерны высокая степень оптического светопропускания, относительно невысокая механическая прочность, морозостойкость (до минус 40ºC), невысокая химическая стойкость, низкое влагопоглощение и высокая влагостойкость.

Полистирол пригоден к обработке механическими способами, формовке, окрашиванию, склеиванию и разлагается с выделением паров стирола и продуктов распада полимерных цепей при нагревании выше 300ºC. Его популярность в самых разных сферах деятельности человечества обусловлена низкой стоимостью сырья и продукции.

Полистирол используется при производстве упаковочных материалов, строительных материалов и конструкций, электроники и бытовой техники, а также в автомобилестроении.

Переработка полистирола не так развита в сравнении с другими видами полимеров, уровень его переработки в мире достаточно слабый.

Основным видом перерабатываемого материала является пенополистирол (в случаях, когда существует возможность организации сбора и раздельного накопления незагрязненных фракций), в то время как полистирол общего назначения (твердый тарный полистирол — стаканчики, баночки и прочая упаковка), практически не перерабатывается.

Учитывая мировой опыт переработки ПС, уровень развития технологий переработки, направления использования вторичных материалов, можно сделать вывод, что факторами изменения цвета и свойств ПС гранул являются ПВХ, полилактидные и металлизированные этикетки и пленки, остаточный клей на поверхности ПС хлопьев.

Необходимость удаления пенополистирола при рециклинге твердого тарного полистирола связана в первую очередь с возможным присутствием в потоке не только пенополистирола для пищевой упаковки, но и строительного пенополистирола (утеплителя), в котором могут быть добавки бромированных антипиренов.

Технологическая возможность позволяет использовать до 100% вторичного сырья ПС в производстве изделий из данного материала. Однако следует учитывать, что в процессе переработки ПС увеличивается показатель текучести расплава и ударная вязкость, но при этом снижается относительное удлинение при разрыве и изменяется цвет (темнеет, желтеет) материала.

Проведенные исследования показали, что ввиду деградации материала в процессе утилизации, характеризующейся значительным ухудшением таких свойств, как показатель текучести расплава, ударная вязкость и цвет, рециклинг ПС ограничен двумя циклами переработки.

Для эффективной переработки ПС требуется соблюдать определенные условия рециклинга, чтобы получать материал высокого качества с целью его использования как новое изделие с аналогичными свойствами первичного материала.

Обеспечение оптимальных условий производства, потребления, сбора, сортировки и переработки позволит сохранить максимальное качество ПС при его многократном рециклинге, расширить направления его использования и тем самым продлить жизненный цикл материала за счет многократной переработки.

Предотвращение загрязнения материалов на этапах сбора и выделения за счет минимизации контактов с другими видами материалов и отходов благодаря внедрению различных систем раздельного накопления отходов, а также минимизации степени прессования при транспортировании твердых коммунальных отходов.

Для получения вторичного сырья ПС высокого качества применяются многоэтапные технологии переработки, которые включают в себя ряд последовательных операций с определенными особенностями, сложностями и ограничениями:

Этап предварительной обработки

Необходимо обеспечить:

• ручную или автоматическую сортировку, или их комбинацию, в зависимости от морфологического состава и объема обрабатываемых отходов;
• контроль уровня загрязнения с отбраковкой сильно загрязненных фракций ПС;
• отбраковку мешающей фракции (металлы, другие виды пластмасс и посторонние предметы);
• отбраковку вспененного ПС, в том числе строительного.

Этап дробления

Необходимо обеспечить подачу воды для минимизации пыления.

Этап мойки

• Подбор дозировки моющих средств и условий мойки.
• Выделение в отдельный поток ПС тары из-под быстропортящихся продуктов и подбор условий мойки с учетом такого загрязнения.
• Подбор количества этапов мойки для сильно загрязненной ПС тары.
• Применение фрикционной мойки.

Этап основной сортировки

Необходимо обеспечить:

• оптическую сортировку;
• отделение прочих материалов (пленки и этикетки из ПВХ, полилактида, металла и т. п.);
• отделение сильно окрашенных и загрязненных ПС хлопьев;
• отделение вспененного полистирола.

Этап экструзии

Необходимо обеспечить максимальное удаление влаги из материала перед процессом и фильтрацию расплава.

Также с целью увеличения возможных циклов рециклинга рекомендуется добавление отбеливателей или красителей.

Тщательная подготовка ПС к переработке позволяет получить ПС гранулы высокого качества. Однако с каждым циклом переработки добиться высокого качества получаемых ПС гранул все сложнее, что приводит к невозможности рециклинга материала. Поэтому в таком случае необходимо учитывать приоритетность методов переработки с точки зрения сохранения качества и функциональности материала.

Допустимы минимальные изменения цвета и требуется выполнение норм по содержанию и допустимым количествам миграции токсичных веществ

Важными условиями при получении данной продукции являются низкий показатель текучести расплава и низкое значение ударной вязкости, минимальные изменения цвета

Для производства полимерного профиля предъявляются менее строгие требования к показателю текучести расплава и ударной вязкости. Требования к цветовым характеристикам и содержанию примесей не такие строгие

Для получения полимерной смолы используется смесь ПС с другими полимерами и наполнителям. Повторная переработка таких материалов может быть затруднена

Возможно получение твердого углеродсодержащего остатка, горючего пиролизного газа (пирогаза), жидких органических продуктов. Данный метод переработки завершает жизненный цикл полимера, используя его в качестве источника энергии при сжигании, обычно в случае сильно загрязненных или сложно смешанных отходов. Применяется в случае невозможности реализации ранее представленных методов

Представленная приоритетность направления использования полистирола, для которого уже невозможен замкнутый цикл переработки, представляет собой «каскадную» схему методов, каждый последующий из которых имеет меньшие требования к качеству входящего потока, что позволяет продлить жизненный цикл материала. Побочные потоки переработки полистирола также могут быть переработаны по одному из предложенных вариантов с менее строгими требованиями к качеству.



РЭО как институт развития отрасли обращения с отходами будет учитывать данные особенности утилизации ПС в рамках развития инфраструктуры утилизации полимерных отходов.