Технология получения биоразлагающейся упаковки из полимерных материалов.

Сырьем для получения этих веществ является картофель, свекла, тапиока, зерновые и бобовые культуры, целлюлоза (древесина, хлопчатник, лигнин) и др.

В настоящее время значительное место в производстве упаковочных материалов отводится сополимеру этилена и винилацетата. В него в качестве биодеградируемого компонента вводится крахмал – воспроизводимый природный полимер. Он хоршо разлагается под действием воды и микроорганизмов, не загрязняя при этом почвы. Для разрушения этого материала были даже предложены эффективные микроорганизмы-биодеструкторы.

Также разработана композиция полистирола с крахмалом или целлюлозой, которая используется для выпуска пищевой упаковки и сельскохозяйственной пленки. Такой материал биоразрушается почти наполовину за 50 и практически полностью – через 80 дней.

К разрушаемым биопластикам относится сополимер оксибутирата и оксивалерата. Это полиоксиалканоаты, которые по своим физико-химическим свойствам сходны с полиэтиленом и полипропиленом, но способные к биодеградации. Так, для термопластичного биополимера – полиоксибутирата созданы специальные водородокисляющие микроорганизмы – водородные бактерии. Это полимеры нового поколения, имеющие высокий рыночный потенциал, так как в недалеком будущем они смогут заменить традиционные не разрушаемые природой полиолефины благодаря тому, что они способны включаться в глобальные биосферные циклы. Это экологически чистые полимерные материалы, разлагаемые в естественных условиях до конечных продуктов, т.е. до воды и диоксида углерода.

Перспективным является стремление к получению полимерных композиций, которые легко разлагаются в почве, например, как газетная бумага. Так, материалы на основе поливинилового спирта способны биоразлагаться в горячей и холодной воде. Полимеры, изготовленные на основе молочного белка – казеина, полностью разрушаются при компостировании в течение 45 дней. Введение в эти полимеры добавок растительного происхождения позволяет варьировать степенью биодеградации в природных условиях от 1 до 2-х месяцев.

Новым упаковочным материалом является эколин. Его получают из полиэтилена или полипропилена с добавлением таких природных минеральных наполнителей, как известняк или доломит. Содержание наполнителя в композите может составлять до 50 %. Этот материал прошел сертификацию и в качестве упаковки может применяться для пищевых продуктов. Его преимуществами являются нетоксичность, дешевое минеральное сырье, меньший расход нефепродуктов.

К перспективной относится и упаковка из кукурузы. Основную часть ее зерна составляет целлюлоза, образующаяся за счет фотосинтеза. Из кукурузы изготавливают разнообразную упаковку, например бутылки. Выпускают и пленку, которую используют не только как пищевую упаковку, но и применяют в других областях. Пленку можно производить и непосредственно из кукурузного крахмала, которым так богаты зерна этой культуры. Подобные упаковочные материалы быстро и полностью разлагаются в природных условиях и даже при сжигании не выделяют вредных веществ.

Утилизация твердых бытовых отходов (ТБО).

Твердые бытовые отходы (ТБО) являются отходами сферы потребления, образующимися в результате бытовой деятельности населения. Они состоят из изделий и материалов, непригодных для дальнейшего использования в быту. Твердые бытовые отходы представляют собой сложную гетерогенную смесь.

По морфологическому признаку ТБО в настоящее время состоит из следующих компонентов:

- Бумага — газеты, журналы, упаковочные материалы

- Пластмассы

- Пищевые и растительные отходы

- Различные металлы (цветные и чёрные)

- Стеклобой

- Текстиль

- Древесина

- Кожа, резина

- Кости

При размещении отходов на свалках в результате процессов гниения выделяется метан, который ведет к усилению парникового эффекта и в целом отрицательно влияет на окружающую среду.

Свалки бытовых отходов служат источником пищи синантропным видам — переносчикам инфекции, прежде всего, крысам. Банки, бутылки и прочие ёмкости с остатками органики могут играть роль ловушек для диких животных, для насекомых.

В настоящий момент наиболее распространенный способ уничтожения ТБО -

это полигоны. Однако, этот простой способ сопровождают следующие проблемы:

- Чрезмерно быстрое переполнение существующих полигонов из-за большого объема и малой плотности размещаемых отходов. Без предварительного уплотнения средняя плотность ТБО составляет 200-220 кг/м3, которая достигает всего лишь 450-500 кг/м3 после уплотнения с использованием мусоровозов.

- Отрицательные факторы для окружающей среды: заражение подземных вод выщелачеваемыми продуктами, выделение неприятного запаха, разброс отходов ветром, самопроизвольное возгорание полигонов, бесконтрольное образование метана и неэстетичный вид являются только частью проблем, беспокоящих экологов и вызывающих серьезные возражения со стороны местных властей.

Существует неск. способов борьбы с полим. мусором:

захоронение (депонирование) – наим. перспективный способ, т.к. ценное полимерное сырье закапывается в землю и значит. территория станов. не пригодна для с/х и иных нужд. В России 90% ТБО вывозится на свалки, занимающие более 20 тыс. гектаров. Ежегодный прирост ТБО приводит к быстрому росту свалок. Эти свалки приводят к ухудшению окружающей среды, загряз. воздуха и почвы, грунтовых вод метаном, диоксинами, тяж. металлами и т.д.

сжигание – сжигание пластиков использ. только в тех случаях, когда др. способы по технич. и экологич. причинам не м.б. испол., в частности когда их разделение из смеси др. отходов невозможно. Конструкция печей должна учитывать условия горения. Во время горения возник. значит. темпер., кот. треб. спец. средств зашиты. Печи для сжигания оснащены системами дожигания, очистки и обработки дымовых газов. вредные вещ-ва: аммиак, оксиды азота, хлористый водород и др.

пиролиз полимеров – термическое разложение органических пр-ов в присутствии кислорода или без него с целью получения низкомолек. хим. сырья. При низкотемп. пиролизе образ. жид. продукты (пиролизные масла), при высокотемп. – газообраз. вещ-ва (пиролизный газ). Применение пиролиза пласт. отходов экономически выгодно. Установка, перераб. 11,3 тыс.т окупается в теч. года. Данный способ имеет преимущества перед сжиганием, т.к. при этом способе получ. пр-ты, используемые для дальн. переработки.

гидролиз, гликолиз, метанолиз

Гидролиз является реакцией, обратной поликонденсации. С его помощью при направленном действии воды по местам соединения компонентов поликонденсаты разрушаются до исходных соединений. Гидролиз происходит под действием экстремальных температур и давлений. Глубина протекания реакции зависит от pH среды и используемых катализаторов. Этот способ использования отходов энергетически более выгоден, чем пиролиз, так как в оборот возвращаются

высококачественные химические продукты.

По сравнению с гидролизом для расщепления отходов ПЭТ более экономичен другой способ – гликолиз. Деструкция происходит при высоких температурах и давлении в присутствии этиленгликоля и с участием катализаторов до получения чистого дигликольтерефталата.

Всё же самым распространённым термическим методом переработки отходов ПЭТФ является их расщепление с помощью метанола – метанолиз. Процесс протекает при температуре выше 150°С и давлении 1,5 МПа, ускоряется катализаторами. Достоинства этого метода – экономичность и чистота получаемого продукта. На практике применяют и комбинацию методов гликолиза и метанолиза

В настоящее время наиболее приемлемым для России является вторичная переработка отходов полимерных материалов механическим рециклингом, так как этот способ переработки не требует дорогого специального оборудования и может бать реализован в любом месте накопления отходов.