Блок 4. Вторичная переработка в упаковочном производстве

Блок 4. Вторичная переработка в упаковочном производстве

Анализ состояния вторичной переработки полимерных материалов.

Из всех выпускаемых пластиков 41% используется в упаковке, из этого количества 47% расходуется на упаковку пищевых продуктов. Удобство и безопасность, низкая цена и высокая эстетика являются определяющими условиями ускоренного роста использования пластических масс при изготовлении упаковки.

Упаковка из синтетических полимеров, составляющая 40% бытового мусора, практически "вечна" – она не подвергается разложению. Поэтому использование пластмассовой упаковки сопряжено с образованием отходов в размере 40…50 кг/год в расчёте на одного человека.

В России предположительно к 2010г.полимерные отходы составят больше одного миллиона тонн, а процент их использования до сих пор мал. Учитывая специфические свойства полимерных материалов – они не подвергаются гниению, коррозии, проблема их утилизации носит, прежде всего, экологический характер.

Общий объём захоронения твёрдых бытовых отходов только в Москве составляет

около 4 млн. т в год, при этом перерабатывается только 5…7% от их массы. По данным

на 1998 г., в усреднённом составе твёрдых бытовых отходов, поставляемых на

захоронение, 8 % – пластмасса, что составляет 320 тыс.т в год.

Однако в настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов обретает актуальное значение не только с позиций охраны окружающей среды, но и связана с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энергетическим ресурсом.

Вместе с тем решение вопросов, связанных с охраной окружающей среды, требует значительных капитальных вложений. Стоимость обработки и уничтожения отходов пластмасс примерно в 8 раз превышает расходы на обработку большинства промышленных и почти в три раза – на уничтожение бытовыхо тходов. Это связано

со специфическими особенностями пластмасс, значительно затрудняющими или делающими непригодными известные методы уничтожения твёрдых отходов.

Использование отходов полимеров позволяет существенно экономить первичное сырье (прежде всего нефть) и электроэнергию.

Проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов достаточно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать неразрешимыми. Однако решение невозможно без организации сбора, сортировки и первичной обработки амортизованных материалов и изделий без разработки системы цен на вторичное сырье, стимулирующих предприятия к их переработке; без создания эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья, а также методов его модификации с целью повышения качества; без создания специального оборудования для его переработки; без разработки номенклатуры изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья.

Отходы пластических масс можно разделить на 3 группы:

1) технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке термопластов. Они делятся на неустранимые и устранимые технологические отходы. Неустранимые – это кромки, высечки, обрезки, литники, облой, грат и т.д. В отраслях промышленности, занимающихся производством и переработкой пластмасс, таких отходов образуется от 5 до 35 %. Неустранимые отходы, по существу, представляющие собой высококачественное сырье, по свойствам не отличаются от исходного первичного полимера. Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии. Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессе синтеза и переработки, т.е. это технологический брак, который может быть сведён до минимума или совсем устранён.Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия, используются в качестве добавки к исходному сырью и т.д.;

2) отходы производственного потребления накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства (амортизованные шины, тара и упаковка, детали машин, отходы сельскохозяйственной плёнки, мешки из-под удобрений и т.д.). Эти отходы являются наиболее однородными, малозагрязнёнными и поэтому представляют наибольший интерес с точки зрения их повторной переработки;

3) отходы общественного потребления, которые накапливаются у нас дома, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем попадают на городские свалки; в конечном итоге они переходят в новую категорию отходов – смешанные отходы.

Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причина этого в несовместимости термопластов, входящих в состав бытового мусора, что требует их постадийного выделения. Кроме того, сбор изношенных изделий из полимеров у населения является чрезвычайно сложным мероприятием с организационной точки зрения и пока ещё у нас в стране не налажен.

Основное количество отходов уничтожают захоронением в почву илисжиганием. Однако уничтожение отходов экономически невыгодно и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление и сжигание полимерных отходов ведёт к загрязнению окружающей среды, к сокращению земельных угодий (организация свалок) и т.д.

Однако и захоронение, и сжигание продолжают оставаться довольно широко распространёнными способами уничтожения отходов пластмасс. Чаще всего тепло, выделяющееся при сжигании, используют для получения пара и электроэнергии. Но калорийность сжигаемого сырья невелика, поэтому установки для сжигания, как правило, являются экономически малоэффективными. Кроме того, при сжигании происходят образование сажи от неполного сгорания полимерных продуктов, выделение токсичных газов и, следовательно, повторное загрязнение воздушного и водного бассейнов, быстрый износ печей за счёт сильной коррозии.

Вначале 1970-хгг.интенсивно начали развиваться работы по созданию био- фото- и водоразрушаемых полимеров. Получение разлагаемых полимеров вызвало

настоящую сенсацию, и этот способ уничтожения вышедших из строя пластмассовых изделий рассматривался как идеальный. Однако последующие работы в этом направлении показали, что трудно сочетать в изделиях высокие физико-механические характеристики, красивый внешний вид, способность к быстрому разрушению и низкую стоимость.

Вторичная переработка металлической тары и упаковки.

Переработка металлической тары и упаковки: сбор использованной тары и упаковки→прессование→плавка в конвертерах→литье(получают слитки) →прокатка→получение новых видов продукции.

Технология утилизации и вторичного использования металла, из которого изготавливаются различные виды металлической тары, хорошо отработана и широко распространена. Основной проблемой в процессе рециклинга металла является, как и при утилизации стеклянной тары и полимерной тары, разделение металлов и сплавов перед переплавкой. Несмотря на эти

трудности, утилизация металлической тары с целью её вторичного использования, является экономически выгодной.

Организация сбора и переработки использованной упаковки за рубежом. Дуальная система Германии (DSD).

Основное направление в уменьшении отходов полимерной тары и упаковки в Германии заключается в раздельном сборе и отправлении отходов на мусороперерабатывающие заводы. В Германии создано специальное законодательство, которое обязывает производителя упаковки производить продукцию со 100% возможностью ее утилизации. Для этих целей каждая фирма получает специальный знак – «зеленая точка», который говорит о том, что выпускаемая тара и упаковка экономически чистая и подвергается вторичной переработке. Кроме этого население страны прошло переобучение по раздельному сбору образующихся отходов в домашнем хозяйстве.

В настоящее время основной задачей компании является вывоз, переработка и внедрение в повторный оборот использованной упаковки и, таким образом, уменьшение финансовой нагрузки на производителей и дистрибьюторов, связанной с выполнением ими предписаний об утилизации упаковки. При этом компания DSD сама не занимается сбором, транспортировкой и сортировкой отходов, а нанимает для этой задачи другие предприятия.

Немаловажной состовляющей дуальной системы утилизации упаковки является транспортная тара, которая облегчает транспортировку товаров и защищает их от повреждений. Транспортная упаковка как вид отходов образуется, как правило, у дистрибьютора и (или) в торговой сети, а не у частного конечного потребителя. К транспортной таре относятся, в частности, поддоны, термоусадочная пленка и картонные коробки на несколько единиц товара.

См. схему 8.1 (Клинков раздавал нам)

Достоинства схемы 8.1.:

· Возможность полной механизации и автоматизации процесса

· Получать ценное вторичное сырье, которое возможно перерабатывать в изделия

Недостатки схемы 8.1:

· Высокая себестоимость получаемого вторичного сырья

· Частый выход из строя отдельных узлов, деталей, датчиков. При этом необходима остановка линии и приглашение ремонтных бригад

Рис. 9.10. Схема производства вторичной полиэтиленовой пленки

1 — узел сортировки отходов; 2 — дробилка; 3 — моечная машина; 4 — центрифуга; 5 — сушилка; 6 — питатель; 7 — экструзионные прессы; 8 — гранулятор; 9 — смеситель; 10 — пленочный агрегат

Захоронение

С традиционно применявшимися свалками обычно связано множество проблем – они являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может сдувать с них мусор и т.д. В 50-х годах впервые начинают внедряться т. наз. «санитарные полигоны», на которых отходы каждый день пересыпаются почвой.

Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые захороняют на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. Никто не знает, за какое время они полностью разложатся. Когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили удивительную вещь: за 15 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, хот-доги) не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Современные полигоны оборудованы всеми типами систем, чтобы не допустить контакта отходов с окружающей средой. По иронии, именно вследствие этого, разложение отходов затруднено и они представляют из себя своеобразную «бомбу замедленного действия».

При выборе площадки стараются избегать соседства аэропортов, площадки не располагают в поймах водоемов, поблизости от водно-болотных угодий, тектонических разломов и сейсмически небезопасных зон.

Швейцария

В Швейцарии также принят закон о раздельном сборе мусора, причем стеклянные и пластиковые бутылки сортируются даже по цвету, а крышки выбрасываются в отдельные от бутылок контейнеры.

Япония

В 1992 году в стране начал действовать закон «О стимулировании использования вторичного сырья», а в 1997 – «О стимулировании сортировки при сборе и повторном использовании тары и упаковочных материалов».

Потребители выбрасывают сортированный мусор, местные власти организуют сортировку при его сборе, а на предпринимателей ляжет ответственность за повторное использование тары и упаковочных материалов.

Швеция

В Швеции сортируют мусор уже дома под кухонной раковиной, за что платят половинный тариф, подписав обязательство сортировать мусор.

Великобритания

С 1990 года правительство Великобритании проводит в жизнь общеевропейскую директиву: не менее 70% пищевых пластиковых емкостей должно подвергаться переработке. А с 2000 года правительство хочет добиться переработки всех производимых бытовых и промышленных отходов пластмасс. В сборе и переработке пластика задействовано более 100 компаний.

Как у нас

Сегодня реализация государственной политики в области переработки разного вида отходов затруднена по нескольким причинам:

· несовершенная нормативно-правовая база;

· отсутствие единой информационной сети и базы данных по всем видам отходов, что затрудняет принятие правильных решений;

· халатное исполнение и отсутствие контроля исполнения уже существующих законов и нормативно-правовых актов;

· недостаточное финансирование работ.

Опыт переработки ТБО в России и за рубежом показывает, что не существует универсального метода, удовлетворяющего современным требованиям экономики. Для каждого региона должен подбираться индивидуальный метод переработки, но должна существовать единая государственная контролирующая система. При переходе к рыночной системе экономики не были созданы условия, стимулирующие утилизацию, не существует ни федеральной, ни региональной программ переработки существующих и будущих мусорных завалов. Соответственно отсутствует и финансирование.

Однако все не совсем безнадежно в этой области. Власти стали осознавать, что проблема переработки отходов серьезна, а тем более пластика, которого с каждым годом становится все больше и больше. В России все же работают перерабатывающие пластик предприятия и предприятия, поставляющие перерабатывающее оборудование. Кроме того, местные власти стали выделять средства на покупку перерабатывающего оборудования за счет областного бюджета.

В России у населения не сформирована позиция социальной значимости переработки отходов. Сортировка мусора, к сожалению, на данном этапе культурного развития возможна только на промышленных установках, т.е. уже после сбора.

Во многих странах члены GREENPEACE имеют право работать в парламентах, влияя тем самым на законодательный процесс. В Государственной Думе их члены пока не представлены, поэтому могут только рекомендовать законодателям, в большей степени местным администрациям, принимать нормативные акты, обязывающие проводить переработку или, по крайней мере, стимулирующие ее.

Измельчение

Загружаемые в мини-завод ПЭТ бутылки измельчаются в хлопья размером 8 – 12 мм. Размер частиц определяется выбором размера экрана (решетки) дробилки, который удерживает материал в зоне измельчения до тех пор, пока он не достигнет заданного размера.

Дробилка представляет собой устройство, в которое вместе с бутылками попадает значительное количество грязи, и вследствие этого агрегат подвержен самой большой степени износа по сравнению с остальными машинами и механизмами мини-завода. Чем больше грязи попадает в дробилку, тем выше будет износ её элементов. Такие посторонние объекты, как металлы могут даже вызвать разрушение дробилки. Удаляя как можно больше посторонних объектов из исходного сырья, Вы можете снизить износ оборудования и удлинить общий срок его эксплуатации.

Используя воду в процессе измельчения, мы добились значительного снижения износа дробилки, так как грязь и песок быстро промываются через выходные отверстия экрана, и не создают дополнительных нагрузок на агрегат, находясь в зоне измельчения вместе с бутылками. Кроме того, использование воды при измельчении бутылок способствует интенсификации процесса отмывки загрязнений на дальнейших стадиях технологического процесса.

 

 

 

Отмывка

После того как бутылки измельчены, мы используем специально спроектированную фрикционную мойку, в которой хлопья подвергаются интенсивной обработке водой (моющим раствором) и трением.

Снабжённый нагревательными элементами водяной танк является источником горячей воды в процессе отмывки. Применение горячей воды в технологическом процессе облегчает удаление загрязнений с размягчённой вследствие термообработки поверхности пластика. Для достижения наилучшего эффекта отмывки в воду можно добавлять моющие средства или каустическую соду (NaOH).

Удаление бумажных этикеток

В процессе мокрого измельчения подавляющее количество бумажных этикеток превращается в пульпообразную массу, которая удаляется из системы с помощью высокоскоростной центрифуги и гидроциклона. В центрифуге хлопья отделяются от воды и загрязнений, которые сбрасываются наружу в виде шлама.

Промывка

На разных стадиях технологического процесса хлопья находятся в прямом контакте с загрязнённой средой, моющими средствами и разнообразными инородными объектами. В заключительной стадии процесса отмывки хлопья тщательно промываются чистой водой. В результате с целевого продукта смываются остатки загрязнения и моющих средств.

Система управления

Электрическая схема поставляемого мини-завода полностью собрана на предприятии- изготовителе, и после того как Вы подсоединили трёхфазный силовой кабель, установка готова к работе. Оборудование управляется интегрированным процессором, и все агрегаты работают с обратной связью (сблокированы). Запуск и остановка мини-завода производится с помощью одной кнопки на сенсорном дисплее.

В случае возникновения каких-либо ошибок или сбоев технологического процесса, на кране дисплея немедленно появится текстовое сообщение. В случае если Вы не можете идентифицировать причину возникновения проблемы, имеется возможность подсоединиться к процессору по модемной линии напрямую из Швеции для проведения соответствующей диагностики в режиме реального времени.

Блок 4. Вторичная переработка в упаковочном производстве