Переработка отходов полиолефинов в России: особенности и нюансы

Полиолефины — самый используемый вид термопластов. Большое влияние полиолефинов на рынок обусловлено их низкой себестоимостью, относительно низким воздействием на окружающую среду, а также их гибкими и регулируемыми физико-механическими свойствами, которые позволяют использовать их в различных областях.

Учитывая множество современных и научных разработок, уже реализованных на практике, полиолефины способны перерабатываться с высокой эффективностью. Многие производители используют вторичное сырье для производства продукции, из которой была получена вторичная гранула или близкие к ним продукты.

В основном из ПНД изготавливают бутылки (флаконы) для бытовой химии, тару, ящики, коробки, трубы и прочные пленки.

Свойства:

• Эластичность
• Малый вес
• Хорошие электроизоляционные свойства
• Стойкость к агрессивным средам
• Незначительное влагопоглощение
• Низкая устойчивость на разрыв

ПВД применяют для изготовления упаковочных, сельскохозяйственных и строительных плёнок, пакетов и мешков, а также экструзионных покрытий труб, кабелей и т. п.

Свойства:

• Небольшая плотность
• Самый легкий из термопластов
• Наибольшая термическая устойчивость
• Повышенная жесткость
• Низкая износостойкость
• Легко перерабатывается

Из полипропилена изготавливают отдельные виды упаковки и тары, биг-беги, трубы, составные части автомобилей (бампера, подкрылки, внутренние компоненты и т. п.).

Учитывая накопленный опыт переработчиков, уровень развития технологий переработки, предпочтительным направлением использования вторичных материалов ПВД, ПНД и ПП является получение изделий, соответствующих требованиям к первичному материалу, без снижения потребительских и технологических свойств.

Вместе с тем, необходимо учитывать, что при переработке полиолефинов происходят изменения:

• реологических свойств (например, показателя текучести расплава)
• физико-механических свойств (модуля упругости, прочности и удлинения при разрыве, предела текучести)
• снижаются цветовые характеристики (уменьшение белизны, рост желтизны — для ПНД и ПП, увеличение мутности — для ПВД).

На изменение цвета и других свойств ПНД, ПВД, ПП гранул влияют посторонние примеси в виде ПВХ, ПЭТ, ПЭ (в случае ПП), ПП (в случае ПЭ), ПС и бумажных этикеток, металлов, остаточного клея на поверхности хлопьев, металлических пружинок (ручек).

Проведенные исследования показали, что ухудшение таких свойств полиолефинов, как показатель текучести расплава, прочности при разрыве и цвета, позволяет достигать до пяти циклов переработки ПНД и ПП, и до четырех циклов переработки ПВД.

Также необходимо учитывать фактор потери материала при рециклинге, когда на каждом из циклов переработки материала происходят его потери до 25% от массы к десятому циклу переработки.

Основные потери ПВД связаны с этапом мойки. В результате измельчения образуется большое количество мелкой фракции ПВД пленки, которая с загрязнениями попадает в систему очистки сточных вод, где вместе с осадком удаляется. Использование в дальнейшем процессе подобного материала нецелесообразно ввиду высокого загрязнения и маленького размера частиц.

Потери материалов при переработке ПНД и ПП равномерны как по объему, так и по процессам, на которых они осуществляются. Объем потерь является незначительным и равномерно распределен на этапы мойки, основной сортировки и грануляции.

Для многократного рециклинга ПНД, ПВД, ПП должны быть обеспечены оптимальные условия производства, использования и переработки, позволяющие максимально сохранить качество вторичного сырья. Выполнение указанных условий позволит значительно упростить переработку полиолефинов, повысить качество получаемого вторичного сырья, расширить возможности повторного использования материала за счет многократной переработки.

Предотвращение загрязнения материалов на этапах сбора и выделения за счет минимизации контактов с другими видами материалов и отходов за счет внедрения различных систем раздельного накопления отходов, а также за счет минимизации степени прессования при транспортировании ТКО. При использовании мусоровозов с высокой степенью уплотнения (коэффициент уплотнения от 4 и выше по смешанным отходам) за счет более плотного контакта с пищевыми и другими влажными отходами происходит намокание и загрязнение потенциально извлекаемых вторичных материальных ресурсов, в связи с чем ухудшается их качество и пригодность к переработке.

Максимальное разделение потоков и переработка максимально гомогенных потоков:

— сортировка полиолефинов по видам и цветам;

— отбраковка сильно загрязненных фракций.

Для получения вторичных гранул ПНД, ПВД, ПП высокого качества применяются многоэтапные технологии переработки, которые включают в себя ряд последовательных операций с определенными особенностями, сложностями и ограничениями:

Этап предварительной обработки

• при обработке большого потока отходов применяются автоматизированные системы сортировки;
• осуществляется контроль загрязнения входящего потока (сравнение с эталонными образцами);
• отбраковываются инородные фракции (металлы, картон, тара или пленка из других полимеров и т. п.), а также сильно загрязненные предметы.

Этап дробления

Для минимизации пыления подается вода и обеспечивается герметичность участка дробления.

Этап мойки

• подбирается оптимальная дозировка моющих средств;
• при необходимости применяется горячая мойка и температура;
• ПНД бутылки, ПП емкости из-под пищевой продукции (молочные продукты, майонез, повидло и пр.) выделяются в отдельный поток и подбираются условия их мойки;
• сильно загрязненные ПНД бутылки, ПВД пленки, ПП емкости выделяются в отдельный поток, для которого подбираются оптимальные условия мойки;
• для повышения эффективности очистки потоков применяется фрикционная мойка.

Этап основной сортировки

• отделение прочих материалов (металла, ПЭТ, ПВХ, ПС, ПЭ (в случае переработки ПП), ПП (в случае переработки ПЭ) и бумажных этикеток и т. п.);
• отделение загрязненных хлопьев.

Этап экструзии

Перед экструзией хлопья подсушиваются до необходимого уровня влажности, а расплав фильтруется.

Также следует рассматривать возможность подбора и применения модификаторов, позволяющих улучшить показатель текучести расплава, прочность при разрыве, а также добиться сохранения цветовых характеристик.

Рециклинг утративших потребительские свойства изделий из ПНД, ПВД и ПП связан с получением хлопьев и гранул высокого качества, использующихся для производства аналогичных изделий из полиолефинов. Для получения новых изделий необходимого качества требуется тщательная подготовка вторичного сырья (предварительная сортировка, дробление, мойка, сушка, удаление посторонних примесей, сушка, экструзия, грануляция) и строгое соблюдение технологических параметров процесса.

Тем не менее, не всегда при переработке получается добиться высокого качества вторичного сырья и обеспечить рециклинг материала. Таким образом, в этих случаях необходимо учитывать приоритетность методов переработки с точки зрения сохранения качества и функциональности материала.

Качество вторичного материала должно соответствовать строгим требованиям по физико-механическим свойствам (модулю упругости, прочности и удлинению при растяжении и разрыве, пределу текучести), иметь требуемый показатель текучести расплава, необходимый для производства определенного изделия, минимальные изменения цвета

Основными требованиями при получении данной продукции являются показатели текучести расплава, высокие значения физико-механических параметров, минимальные изменения цвета

Для производства труб технического назначения из ПНД, ПВД, ПП необходимо, чтобы вторичный материал имел высокие значения физико-механических параметров. Требования к цвету не так строги, как для производства тары и упаковки

При производстве пенополиэтилена и пенополипропилена вторичный материал не должен содержать механических примесей, быть однородным по цвету, иметь высокие значения физико-механических параметров, т. к. изделие должно обладать хорошими прочностными характеристиками

Для получения полимерного профиля допускается использование смеси полиолефинов всех цветов. Допускается использование ПНД, ПВД, ПП с меньшими значениями физико-механических параметров, чем при производстве тары и упаковки

Обработанные и измельченные ПНД, ПВД, ПП хлопья можно смешивать с другими полимерами и наполнителями (песок, древесная щепа, цемент и пр.), производить новые строительные материалы с новыми свойствами. Тем не менее, повторная переработка таких материалов может быть затруднена

Возможно получение твердого углеродсодержащего остатка, горючего пиролизного газа (пирогаза), жидких органических продуктов, а также твердого топлива.