Домой Это интересно Химическая переработка пластмасс

Химическая переработка пластмасс

116
0

Возможности, риски и множество открытых вопросов

Химическая переработка пластмасс все больше привлекает внимание широкой общественности. Но что на самом деле стоит за этим, где это может иметь смысл и где нельзя доверять обещаниям спасения, данным индустрией пластмасс? Pokrasymavto дает ответы на эти вопросы здесь.

В настоящее время пластмассы в основном перерабатываются с использованием механических процессов, также известных как переработка материалов. Для этого пластиковые отходы поступают в пункты приема пластика http://megavaz.ru/remont-i-obsluzhivanie/pravila-priema-plastika-v-spb.html, сортируются по типу пластика, моются, плавятся и перерабатываются в так называемые вторичные отходы. Эти вторичные отходы служат сырьем для новых продуктов и, таким образом, заменяют пластмассы, сделанные из новых материалов. Химическая структура пластика сохраняется при механической переработке.

Химическая переработка представляет собой другой подход. Десятилетия назад процессы химической переработки, такие как пиролиз и газификация, исследовались как возможные альтернативы чистому сжиганию пластмасс. Из-за неэффективности процесса большой прорыв пока не достигнут. Это связано, в том числе, с очень высокими энергозатратами, необходимыми для этих процессов. Отрасль химической переработки все еще находится в зачаточном состоянии, но она обещает новые возможности переработки. Поскольку упаковочные отходы продолжают расти, а переработка пластика становится все труднее, в настоящее время инициируются многочисленные новые пилотные проекты, часто при поддержке государства. Однако эти процессы еще далеки от использования в промышленных масштабах.

Предотвращение отходов и экологический дизайн продукта более важны

Было бы гораздо разумнее сосредоточиться на предотвращении отходов и на экологическом дизайне продукта, чтобы токсичные химические соединения и неперерабатываемая упаковка и продукты даже не попадали в пластиковый цикл. Это означает, например, уменьшение количества загрязняющих веществ при производстве пластмасс и конструкцию, благоприятную для вторичной переработки. Таким образом можно было бы сэкономить очень сложные, энергоемкие и трудоемкие процессы обработки на этапе утилизации.

1. Почему так сложно перерабатывать пластмассы и что может сделать химическая переработка?

Пластмассы состоят из длинных молекулярных цепочек, так называемых полимеров. Вот почему название многих пластиков также начинается с «поли», например полиэтилен или полистирол. Полимеры состоят из углерода и водорода, а иногда также кислорода, азота, серы, хлора, фтора или фосфора. Для обеспечения различных свойств, таких как гибкость, эластичность или огнестойкость, в пластик добавляют добавки, так называемые добавки.

Эти добавки часто препятствуют или затрудняют переработку высококачественного материала. Например, с помощью цветных пигментов, которые в процессе переработки превращают переработанный продукт в неприглядный серый цвет и, следовательно, визуально больше не соответствуют критериям нового продукта. Пластмассы также содержат токсичные химические вещества, такие как бромированные антипирены в старых электроприборах. Например, вы не хотите перерабатывать эти вещества. Наконец, есть гормонально эффективные или даже канцерогенные добавки. Они также могут отделяться в процессе переработки, что затрудняет переработку.

Аналогичные проблемы при механической переработке вызывают тонкие многослойные пленки (например, для упаковки колбас и сыров). Их различные пластмассовые слои в механическом процессе невозможно отделить друг от друга, и поэтому в настоящее время их сжигают. Кроме того, молекулярные цепи укорачиваются с каждым циклом рециркуляции, так что пластик нельзя перерабатывать механически так часто, как хотелось бы.

Здесь на помощь приходит химическая переработка. Она обещает быть способной либо отделить добавки из пластика или несколько слоев разных пластмасс друг от друга, либо снова разбить их на отдельные молекулы. Таким образом, новый пластик может быть сделан из пластика, который сегодня нужно сжигать. Предпосылкой для этого являются процессы, которые можно использовать в промышленных масштабах и которые не слишком энергоемки. Эти задачи еще не решены.

2. Какие существуют процессы химической переработки и какие технические проблемы связаны с этими процессами?

В целом различают три разные процедуры.

Процесс на основе растворителей:

Предварительное замечание: Строго говоря, этот процесс не является химической переработкой, потому что химическая структура пластмасс остается неизменной. Он работает ниже температур плавления, типичных для пластмасс, и его не следует путать с сольвиолизом / химической деполимеризацией (см. Ниже).

Пластмассы очищаются от некоторых добавок с помощью ванн с растворителями. Это позволяет, например, отделить пластик от цветов, и вы получите «чистый» пластик, который по качеству аналогичен новому пластику. Из-за своего состава пластмассы поливинилхлорид или ПВХ (кабели и трубы), полистирол или полистирол (изоляционные материалы, упаковка) и полиолефины (упаковка) особенно подходят для этого типа обработки.

Как и в случае с механической переработкой, качество переработанных материалов зависит от качества входящего материала, то есть от того, какие отходы идут на переработку. Чтобы гарантировать хорошее качество, необходимо провести тщательный сбор и сортировку. Также существует риск, что остатки растворителя останутся на пластике. Неясно, как обрабатываются и утилизируются оставшиеся растворители, содержащие добавки и другие загрязнители, и какое воздействие на окружающую среду это оказывает. Процесс разделения достигает своих пределов с особенно многослойными пластиками. Чем сложнее пластик, тем больше затраты времени, энергии и технологий.

Химическая деполимеризация / сольволиз:

В отличие от процесса на основе растворителя, пластичные полимеры химически разбиваются на более мелкие части с помощью химических процессов с использованием высоких температур (от 150 до 400 градусов Цельсия) и реагентов (метанол, гликоль, вода и т. Д.). Это очищает пластик, не разрушая его полностью. Этот процесс возможен для полиэтилентерефталата (например, непрозрачных бутылок, которые сегодня не могут быть переработаны механически) или полиуретанов (пены в мебели и матрасах).

При химической деполимеризации также существует большая потребность в предварительной высококачественной сортировке, и требуются большие количества подходящих отходов. Кроме того, в процессе можно разделить только определенные слои композитного пластика (например, пленку на упаковке колбасных изделий), оставив остаточные смеси. Как и в случае с процессом на основе растворителя, до сих пор неясно, что происходит с оставшимися побочными продуктами. Из-за высоких экономических затрат результаты, полученные с помощью этого процесса, вряд ли могут конкурировать с недорогими новыми пластиками. Оценка жизненного цикла химической переработки ПЭТ показывает лишь незначительно лучшие результаты, чем сжигание.

Термическая деполимеризация:

Это включает в себя процессы повторного использования сырья при термическом расщеплении, при которых пластмассы распадаются на отдельные молекулы под воздействием очень высоких температур и давления. В зависимости от того, подается ли кислород во время процесса, говорят о газификации (образование синтез-газов с кислородом и высоким давлением при температурах от 1300 до 1500 градусов Цельсия) или пиролизе (разложение углеводородов в отсутствие воздуха при температурах около 550 до 1100 градусов) по Цельсию до пиролизных масел). В этом особенно энергоемком процессе полимеры разделяются на ряд различных конечных продуктов (включая воски, масла, бензин, смазочные материалы, основные химические вещества) и освобождаются от присадок и других примесей. Основное различие между термической деполимеризацией и сольволизом заключается в том, что температуры намного выше.

Эти процессы также подходят для смешанных пластических потоков. В зависимости от процесса конечные продукты также могут быть преобразованы в топливо («пластик в топливо»). Подходящие типы пластика:

  • полиэтилен (PE),
  • полипропилен (PP),
  • полистирол (PS)
  • и PMMA (оргстекло).

Полученные конечные продукты могут быть переработаны в новые пластмассы, такие как сырая нефть, без необходимости использования новых технологий обработки. Как и при сжигании пластмасс, летучая зола, кокс, остатки и сточные воды также остаются после пиролиза.

В технологии газификации пластик обычно распадается на тяжелую нефть и газы в процессе крекинга, а затем превращается в газ с добавлением кислорода и пара при очень высоких температурах до 1500 градусов Цельсия. На выходе получается смесь водорода и окиси углерода, а также меньшее количество метана и двуокиси углерода. Смесь называется синтез-газом. Однако, поскольку синтез-газ содержит много примесей, таких как аммиак, сероводород, оксиды азота или смолы, необходимы дополнительные стадии очистки, которые являются основными факторами затрат на процесс. Это особенно проблематично, когда загрязнители и выбросы попадают в продукты или побочные продукты и не могут быть сброшены.

Газификация при более низких температурах технически возможна и используется, но произведенный синтез-газ может использоваться только для приложений в энергетическом секторе. Это означает, что пластик не попадает в реальный материальный цикл и затем сгорает.

Каковы (теоретические) преимущества химической переработки?

Некоторые пластмассы в настоящее время не могут быть переработаны механически из-за их состава или вредных добавок. Кроме того, фактически перерабатываемые пластмассы не могут подвергаться механической переработке бесконечно. Поэтому необходимо решение, позволяющее обрабатывать такие разложившиеся или загрязненные пластмассы без вторичной переработки или сжигания. Химическая переработка может обеспечить подход к удалению загрязняющих веществ из пластмасс и переработке большего количества пластмасс. Однако этот теоретический потенциал можно использовать только в том случае, если можно будет четко ответить на вопросы, касающиеся баланса энергии, окружающей среды и загрязняющих веществ. Пока этого не произошло.

В чем недостатки химического рециклинга?

Сама концепция химической «рециркуляции» должна быть подвергнута серьезному сомнению, потому что химическая или термическая деполимеризация – это сырьевой процесс, который превращает пластмассы обратно в сырье со значительными логистическими и энергетическими затратами. Из-за высоких затрат неясно, будет ли это сырье затем снова перерабатываться в новые пластмассы, чтобы замкнуть цикл. Поэтому термин «химическая переработка» здесь был бы более уместным.

Остается еще очень много безответных вопросов о воздействии химической переработки на окружающую среду. Практически отсутствует информация об энергетическом и массовом балансе, а также о выбросах или о производстве вспомогательных технических средств, таких как растворители. Риски для здоровья, связанные с выбросами из систем, не исследовались, а экологические показатели измерялись только на пилотных этапах, но не в промышленном масштабе. Поскольку на эти вопросы невозможно ответить, Pokrasymavto скептически относится к использованию химической переработки пластмасс:

Процессы химической переработки требуют очень высоких энергозатрат по сравнению с механической переработкой.
Широкий спектр пластиковых отходов нельзя сбрасывать вместе, чтобы затем восстановить их чисто химическим способом. Как и в случае с механической переработкой, необходимо заранее отсортировать и собрать большую часть, чтобы получить однородные потоки отходов и, таким образом, хороший исходный материал. Кроме того, пластмассы часто необходимо подвергать предварительной обработке (мытье, сушке и измельчению), что также требует больших затрат энергии.

Неясно, насколько опасны или вредны для окружающей среды утилизация и обработка технических вспомогательных средств, таких как растворители или другие катализаторы, и сколько усилий требует эта обработка.

В процессе пиролиза могут образовываться химические загрязнители, такие как полициклические ароматические углеводороды и диоксины. По сравнению с чистым сжиганием пластмасс дымовых газов меньше, но в остатках остаются опасные вещества. В конце пиролиза остается от 15 до 20 процентов остатков (зола, кокс, сточные воды и т. Д.), Которые необходимо обработать и отложить.

Почему химическая переработка может помешать будущей экономике замкнутого цикла?

Из-за значительных энергетических и технических затрат химическая переработка, в частности процесс газификации, требует большого количества пластиковых отходов, чтобы иметь возможность работать экономично. Это противоречит утверждению сторонников химического рециклинга о том, что этот процесс следует использовать только в нише неперерабатываемых пластиков. Следовательно, нельзя исключать конкуренцию с механической переработкой, и она нежелательна из-за плохого экологического баланса.

Для переработки «пластик в пластик» требуется больше этапов обработки, чем для переработки «пластик в газ». Поэтому есть опасения, что пиролизные установки могут сосредоточиться только на производстве (очень энергоемкого) топлива из соображений рентабельности. Пластик не будет распространяться, но в конечном итоге будет сожжен.

Существует риск того, что переработка химикатов подорвет циркулярную повестку дня и декарбонизацию. Потому что «химическая переработка» означает, что для производства пластмасс все еще необходимо новое ископаемое сырье. Это может ослабить стремление к поиску экологически безопасных альтернатив и сокращению количества не подлежащих вторичной переработке пластмасс. В долгосрочной перспективе потребность в пластмассе должна покрываться за счет вторичного сырья и неископаемого сырья на биологической основе. Однако системы «пластик-топливо» могут обрабатывать только пластик на основе ископаемого топлива.

Исследования и дальнейшее развитие процессов рециркуляции химических веществ связывают значительный финансовый и интеллектуальный потенциал, который, согласно текущему уровню знаний, можно было бы более разумно использовать в других областях применения. Однако химической промышленности придется изменить свою текущую бизнес-модель, основанную на все большем и большем количестве ископаемого сырья, и уделять гораздо больше внимания дизайну пластмасс, благоприятствующему переработке.

Какие политические рамки требуются для переработки химикатов?

Требуется хорошая политическая база, чтобы химическая переработка также могла продемонстрировать свои экологические преимущества, когда пластиковые циклы замкнуты, когда материальные процессы терпят неудачу. Переработка химикатов должна быть частью общих усилий по предотвращению использования пластмасс и созданию более удобной для вторичной переработки конструкции. Там, где нет нормативно-правовой базы, могут быть пути к нежелательным процессам рециркуляции химических веществ. Например, там, где пластмассы превращаются в топливо, или экологические побочные эффекты процесса рециркуляции более серьезны, чем выход рециркуляции.

Похожие статьи

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь