Отходы полиэтилентерефталата и их утилизация

Отходы полиэтилентерефталата не несут прямой угрозы здоровью и жизни людей. Однако такой мусор все равно нуждается в переработке, поскольку практически не разлагается на свалках, а вторичное использование оправдывает себя с экономической точки зрения.

Что такое ПЭТФ

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ, ПЭТ) по своей химической структуре является полиэфиром, который получают поликонденсацией двухатомного спирта – этиленгликоля с ароматической (терефталевой) кислотой.

С физической точки зрения ПЭТФ – твердое вещество белого цвета, не имеющее запаха. Материал прочен, не токсичен, устойчив к температурам от – 40 °С до + 70 °С.

ПЭТФ не реагирует с разбавленными кислотами, маслами, спиртами и многими другими соединениями, кроме некоторых щелочей и растворителей.

Пластик почти не впитывает запахи, хорошо удерживает газообразные вещества.

Источники отходов полиэтилентерефталата

Источниками отходов ПЭТФ являются предприятия, которые синтезируют данный полимер и изготовляют из него всевозможные изделия. Такие отходы разнообразны по своей форме и размеру, могут быть как маленькими обрезками, так и большими кусками.

Как правило, предприятия тут же утилизируют отходы ПЭТФ:

• при производстве волокон и нитей отходы либо смешиваются с исходным сырьем, либо перерабатываются в менее значимые виды продукции (грубое волокно, нетканые материалы, и др.);
• производители пленок и различных заготовок также вводят отходы обратно в производственный цикл;
• аналогичным образом поступают предприятия, производящие литые изделия, а также те, что синтезируют исходный ПЭТФ.

Таким образом, производственные отходы не вносят основной вклад в появление пластикового мусора.

На самом деле подавляющую часть отходов ПЭТФ составляют использованные изделия, в основном, бутылки из-под различных напитков.

Такая тенденция характерна для России, где 95% синтезируемого ПЭТФ идет на создание бутылок. Так, за 2013 год в России на изготовление бутылок ушло примерно 570 тысяч тонн ПЭТ, а это значит, что отходов образовалось ровно столько же.

Зачем отходы ПЭТФ перерабатывать

Полиэтилентерефталат выгодно отличается среди других видов пластика тем, что его отходы легко поддаются переработке. Это преимущество сделало отходы ПЭТФ самыми перерабатываемыми в мире.

В 2013 году было выпущено более 20 млн тонн ПЭТФ, идущего на изготовление бутылок. Примерное количество изделий, которые были созданы из такого объема пластика, превышает 20 миллиардов штук. Такое огромное количество неутилизированных отходов захламляет окружающую среду, несмотря на то, что пластик относительно безопасен и инертен к внешним воздействиям. Известно, что одна тонна ПЭТ занимает 5 м3 объема полигона, где происходит захоронение мусора.

Помимо этого, переработка ПЭТФ выгодна с экономической точки зрения, поскольку при использовании вторичного сырья требуется меньше ресурсов, снижается электропотребление, а стоимость вторичного ПЭТ на 20-30% меньше стоимости первичного материала.

Совокупность вышеперечисленных факторов обуславливает необходимость сбора и переработки использованных ПЭТ-изделий. По состоянию на 2013 год в мире было собрано около 9 млн тонн отходов (примерно половина от общего выпуска этого пластика).

Куда сдать на переработку

В быту можно часто столкнуться с ПЭТФ отходами, в большинстве случаев представленными обычными пластиковыми бутылками. Во многих странах существует практика, когда рядом с домом установлены контейнеры для раздельного сбора мусора. Тогда ПЭТ-тару можно просто выбросить в бак, предназначенный для сбора пластика. Собранные бутылки отправятся на переработку.

Прием больших объемов ПЭТ-тары осуществляют специализированные компании. Они производят покупку отходов ПЭТФ (бутылок, флаконов из-под косметических средств, заводского брака, неликвидов и т.д.) обычно при соблюдении ряда условий:

• ПЭТ-бутылки должны быть чистыми и сухими, не должны иметь краски, прилипшего мусора, этикеток;
• чтобы за утильсырье заплатили больше, его нужно предварительно рассортировать на группы в зависимости от цвета;
• отходы ПЭТФ с полигонов и свалок не покупаются;
• формирование стоимости за утильсырье зависит от его цвета, объема и потребности в вывозе компанией.

Как правило, подобные компании размещены в крупных российских городах.

Технологии переработки

Для утилизации и переработки отходов ПЭТФ применяются следующие методы:

1. Захоронение на полигонах.
2. Сжигание в специальных установках при высокой температуре.
3. Разложение под воздействием высоких температурных значений. В процессе происходит «распадение» полимеров с образованием низкомолекулярных соединений.
4. Сольволиз. Отходы ПЭТФ деполимеризуются, взаимодействуя с разными соединениями: метанолом, этиленгликолем, кислотами, щелочами – в процессах метанолиза, гликолиза, гидролиза и омыления. Все эти методы энергозатратны, для их реализации необходимо высокотехнологичное оборудование. Часто используют экологически безопасный способ – гидролиз ПЭТФ, в результате которого образуются мономеры (терефталевая кислота и гликоль), вновь отправляющиеся на производство полиэтилентерефталата.
5. Грануляция. Процесс осуществляется с использованием дробилок, мельниц, грануляторов. Полимеры подвергаются механической и тепловой обработке. Выходя из грануляторов в смолоподобной форме, ПЭТФ продавливается через специальные отверстия и нарезается на части в виде гранул, далее осуществляется их охлаждение. В ходе процесса могут использоваться разные стабилизаторы, модификаторы, красители и пр. с целью улучшения качества гранул.
6. Экструзия. В данном распространенном способе используются одно- и двухшнековые экструдеры. Полимерный расплав продавливается сквозь формующие отверстия экструдеров.

Со временем появляются новые методы переработки отходов ПЭТФ. Например, биодеструкция: полимер разлагается бактериями в ходе их жизнедеятельности, в результате образуются терефталевая кислота и гликоль, которые снова могут быть вовлечены в синтез ПЭТ.

Помимо основных агрегатов (грануляторов, агломераторов, экструдеров и т.д.) для переработки ПЭТ-бутылок и прочих полимерных отходов, используются специальные ванны для промывки пластика, центрифуги, сушилки, конвейеры и пр.

Недостатки сжигания и захоронения ПЭТФ

Эти способы утилизации нельзя назвать эффективными либо экологичными. При захоронении полимеры просто помещаются в землю, огромные площади которой затем не могут использоваться, например, в целях ведения сельского хозяйства.

При сжигании отходов ПЭТФ, образуется энергия, которую можно использовать для отопления. Однако нужно учитывать, что процесс ведется в условиях высокой температуры – около 850 градусов.

В результате сжигания ПЭТ, в атмосферу выделяются диоксины и другие токсичные соединения, уловить которые чрезвычайно трудно.

Основные продукты переработки ПЭТФ

Перед переработкой отходов рассчитывают степень их загрязненности, после чего определяют дальнейшую судьбу вторичного сырья. Разные методы переработки отходов ПЭТФ реализуются с целью получения:

• упаковочных материалов, волокон (напольных покрытий, искусственной шерсти, одежды), конструкционного пластика;
• полиэфирных соединений, использующихся в производстве клея;
• веществ для вторичного получения из них ПЭТФ;
• жидкого и газообразного топлива.

Чаще всего из ПЭТ-бутылок получают грубые волокна и нетканые материалы.

Видео материал ознакомит вас с оборудованием для переработки ПЭТФ, и пошаговое превращение пластиковых бутылок в полиэстер.

Направления использования

Как уже было сказано, примерно треть вторичного сырья идет на изготовление волокон, синтетических нитей, одежды и различного текстиля геотекстиля. Остальная часть переработанного материала используется для производства листа и пленки, бандажной ленты.

Некоторые направления, в которых применяют вторсырье ПЭТФ:

• автомобильные детали (ковры, обивка), ковровые покрытия;
• искусственная шерсть, идущая на изготовление одежды;
• пластиковые коробки и всевозможные контейнеры;
• бандажная лента, используемая в промышленных целях;
• волокнистый материал, который можно использовать в качестве фильтра на очистных сооружениях, либо как утеплитель и наполнитель;
• из раздува расплавленного пластика получают нетканый материал, который имеет широкую сферу применения;
• из отходов и минеральных наполнителей можно изготовить полимербетон – очень прочный и долговечный материал, используемый в строительстве.

Вторичный ПЭТФ крайне широко применяется во многих сферах производства, в промышленности и быту. Такие изделия имеют более низкую стоимость, при этом, не уступая в качестве первичным товарам.

Отходы полиэтилентерефталата относительно легко поддаются переработке, благодаря чему ПЭТ является самым перерабатываемым пластиком во всем мире. Из него можно получать самые разнообразные материалы и изделия, а переработка отходов ПЭТФ позволяет защитить окружающую среду и сохранить природные ресурсы.