Прослеживая различные потоки полимерных отходов в конце их жизни, следует проводить различие между каналами рекуперирования, доступными частным лицам, и теми, что используются промышленными/торговыми предприятиями…

Для домашнего или подобного ему мусора, цепочка рекуперирования организуется по следующим трем основным линиям.

Первая из них - это направление отходов в специализированные центры утилизации непосредственно или через домашние службы накопления/перепродажи. Эти каналы могут использоваться для утилизации объемных отходов, изделий долгого пользования, электрических и электронных приспособлений (WEEE), материалов для небольших строительных работ и других допустимых видов отходов. В этом типе мусора процесс утилизации инициируется конечным пользователем, желающим избавиться от изделия, которое ему больше не нужно. Характеристики такого мусора сильно зависят от возраста и природы изделий, выбрасываемых их пользователями, а также от типа использования этих изделий.

Другим способом утилизации, причем одним из самых распространенных, является приемка средств транспорта, закончивших свой цикл жизни. Утилизация таких средств транспорта является источником значительных объемов рекуперируемых пластмассовых материалов.

Частные лица могут избавляться от своих отработавших автомобилей, отправляя свои машины на специализированные концессионные свалки или же через специальные центры утилизации автомобилей.

Средства транспорта содержат в себе большое количество разнообразных материалов повторного пользования, причем пластмассы требуют различной переработки в зависимости от исходного компонента, который в них присутствовал, и веществ, с которыми они вступали в контакт.

Для некоторых деталей используется так называемая «каскадная» схема утилизации (по замкнутому контуру для менее требовательных назначений в смысле механических свойств при каждом последующем повторном использовании материала).

И, наконец, самым известным и широко распространенным способом рекуперации является дифференцированный сбор городского мусора в отдельные баки. Такая система используется практически во всех городах, но требует некоторой сознательности подхода со стороны населения.

Большая часть пластмасс, получаемых из этого источника, происходит от первичной упаковки, иными словами, торговой упаковки продуктов. Материалы, получаемые при таком дифференцированном сборе, загрязнены и смешаны (там имеются разнообразные пластмассы и присутствуют посторонние материалы вследствие небрежности населения), однако их исходные свойства практически не претерпели изменений вследствие краткого жизненного цикла такого типа упаковочных материалов.

В промышленной/торговой сфере в дополнение к вышеуказанным методам используется целый ряд добровольных или обязательных каналов утилизации отходов. Прежде всего, имеется канал утилизации вторичных и третичных материалов, которые не достигают конечного пользователя, но широко используются при транспортировке.

Эта утилизация - это удел крупных консорциумов, которые пропускают через себя массивные потоки. В общем и целом качество результирующих отходов достаточно высокое, ибо эти материалы не загрязнены и лишены примесей и поэтому их исходные свойства остаются практически неизменными.

Процесс их утилизации может быть дополнительно облегчен за счет тщательной сортировки полимеров в получаемых партиях отходов. Кроме того имеются отходы от сельскохозяйственной деятельности.

В сельском хозяйстве пластмассы используются очень широко (однако, они сильно раскиданы по территории), что оправдывает создание специализированной цепочки утилизации таких материалов. Однако получаемые таким образом пластмассы по самой природе их употребления отличаются существенным возрастом, степенью деградации, загрязненности и часто загрязнены другими веществами, применяемыми в фермерских хозяйствах.

Имеются также строительные пластмассовые отходы, получаемые со строительных площадок, которые менее раскиданы по территории, нежели сельскохозяйственные угодия. Однако и в строительстве возврат пластмассовых материалов достаточно долог и они обладают высоким разнобоем по своим свойствам (даже в случае полной идентичности исходного материала) в зависимости от их употребления или способа использования (под землей или же на земле под воздействием солнечного света и дождя). Здесь имеется опасность присутствия в получаемых из этого источника пластмассах металлических, инертных или даже вредных включений (таких как асбест).

И, наконец, большие объемы пластмассовых отходов дает промышленная деятельность, куда следует отнести также прямые производственные отходы на предприятиях, лишенных собственной системой рекуперирования в рамках производственного цикла.

При наличии строгой системы проверки качества материалов на входе, этот канал утилизации дает совершенно чистые и гомогенные материалы, свойства которых остались совершенно неизменными вследствие того, что они были в эксплуатации.

После сбора вторичных пластмасс важно создать хорошие условиях для их хранения (особенно если это происходит под открытым небом) с тем, чтобы не произошло ухудшения их качества. Так, например, не только ультрафиолетовые лучи могут оказать сильное деградирующее действие и ухудшить качество полимеров, но и присутствие пыли и грязи.

Максимальное время хранения основных термопластов на открытом воздухе варьирует от одного месяца (ПЭВП, ПЭНП и полипропилен)до не более 6 месяцев (ПЭТ, полистирол и ПВХ). При хранении в крытых помещениях необходимо предусмотреть соответствующие системы пожарной безопасности, что особенно актуально для сыпучих материалов.

Возможности гармонизации между сетями утилизации
Безусловно, различные цепочки утилизации могут быть приведены в одно гармоничное целое. Очень важно при этом выявлять общие синергетические факторы, упрощающие процессы управления, снижающие стоимость и повышающие инвестиционную привлекательность проектов утилизации.

При изучении элементов общности между различными цепочками утилизации, синергетическими факторами является присутствие самых распространенных видов пластмасс (степень их общности), форматы получаемых пластмассовых продуктов (что влияет на последующие фазы переработки), свойства получаемых пластмасс (степень старения или деградации), сходство примесей в материальных потоках (неполимерного происхождения и/или материалов в любом случае непригодных для утилизации), сходства в путях, которые отходы проходят от пунктов сбора до конечного сортирования или назначения.

Не менее важно, что интеграция между различными каналами утилизации позволяет осуществлять обмен материалами, производить комплексный сбор некоторых видов отходов, пользоваться  синергетическими преимуществами в конкретных обстоятельствах, в которых наблюдается сильное синергетическое сходство между различными цепочками утилизации.

Перспективные цепочки утилизации

После сбора пластмассовых отходов именно экономические соображения определяют последующую их утилизацию. При высоком содержании полимеров, сохранивших высокие качественные характеристики, может быть принято решение преобразовать его в гомогенный гранулят, пригодный для повторного использования на производстве.

Если процент содержания полимера высок, но материал обладает высокой степенью старения, деградации и таким образом не годится для изготовления качественных изделий, то такой полимер может быть отделен от смеси и расщеплен на мономеры (для производства нового полимера) или же использоваться в качестве наполнителя.

Если же пластмассовая смесь состоит из разнообразных фракций (из которых ни одна не преобладает, что бывает, например, после удаления превалирующих полимеров), отбор определенной составляющей целесообразен лишь при наличии массивных материальных потоков (приличного качества) и если экономическая отдача оправдывает затраченные усилия.

В противном случае, учитывая высокую удельную теплотворную способность пластмасс, такая смесь может быть использована как топливо в печах сжигания, обладающих системой отвода генерируемого тепла. Кроме того, такие смеси остаточных полимеров с дополнительными специальными добавками, улучшающими их механические свойства, могут применяться для получения компаундов.

Конечным вариантом является закапывание мусора на свалке. Этот вариант следует применять в качестве последней меры, ибо законодательство накладывает строгие ограничения на такой метод уничтожения мусора, лишь малая доля которого может быть пущена по этому каналу, что вполне логично, как с точки зрения экологии, так и - еще более убедительный аргумент - с точки зрения экономической выгоды, которая указывает на преимущества использования вышеуказанных альтернативных каналов утилизации.

При определении того, какие операции должны производиться с отходами (в зависимости от перерабатываемых материальных потоков), следует остановиться, как наиболее значительных в практическом отношении при работе с пластмассами, на тех из них, которые относятся к материалам, получаемым из упаковочной сферы и от утилизации электрического и электронного оборудования (WEEE).

Особое внимание к этим двум видам отходов имеет под собой весьма веские основания. Прежде всего, эти два типа отходов составляют значительную часть от общего объема применения пластмасс (50% в сумме между собой) и от объема их утилизации, причем четыре из семи существующих цепочек утилизации посвящены работе именно с этими типами отходов. Каждая из них имеет собственный регламент утилизации: упаковочные материалы находятся в авангарде во всем, что касается систем повторного пользования, утилизации и использования в качестве топлива, но электронные отходы (WEEE) интересны тем, каким образом системы могут быть адаптированы к новым типам отходов.

Кроме того, всем понятно, что именно электронные отходы (WEEE) и упаковочный мусор являются теми сферами, которые обладают наилучшими перспективами развития на будущее: упаковочные материалы стали объектом многочисленных научных наработок в сфере переработки полимеров и их возможных применений, а электронные отходы (WEEE) поспособствовали расширению палитры рекуперирования и повторной утилизации (ныне распространяющейся на такие отходы, которые до самого недавнего времени не рекуперировались вовсе).

Они поспособствовали также разработке более эффективных и эко-совместимых методов разборки, а также послужили стимулом для научных исследований, направленных на продумывание вопросов разборки и повторной утилизации уже на фазе начального проектирования.

 Более того, эти два типа отходов вместе покрывают весь диапазон возможных методов утилизации и управления материальными потоками: упаковочные материалы, с одной стороны, представляют собой однокомпонентные отходы, состоящие в основном из полимеров, хотя и самых разнообразных по своей природе, а электронные отходы (WEEE) содержат полимеры в собранном состоянии с большим числом других материалов, что требует использования совершенных сортировочных систем.

И, наконец, что не менее важно, оба эти вида отходов представляют собой сферу рынка относительно доступную для новых предпринимателей, что отличает их от других видов отходов, которые имеют устоявшиеся каналы утилизации (достаточно привести для примера утилизацию полимеров, получаемых с автомобильных свалок).

Во всем, что касается остальных трех цепочек утилизации, которые не были нами проанализированы в данной статье, следует ограничиться следующими соображениями.

Автомобильная цепочка утилизации была сознательно опущена вследствие своего закрытого характера, исключающего возможность появления новых игроков: эта сфера полностью консолидирована от момента приемки старых автомобилей до момента производства новых изделий из получаемых из них отходов. Это обусловлено тем, что научные исследования и их внедрение в производство в данной отрасли осуществляется крупными концернами, которые ведут эту деятельность отчасти для того, чтобы соответствовать требованиям законодательства, и отчасти в целях создания безотходного производства (методом каскадной утилизации).

Создание сети утилизации городского мусора количественно значимо (12% от производства пластмасс), однако оно наталкивается на большие сложности, связанные с логистикой утилизации и обновлением процессов, технологий и применений таких материалов. Имеется много примеров утилизации по замкнутому циклу, таких как, например, производство арматурных изделий и кабелей из ПВХ или полиэтиленовых трубопроводов.

И, наконец, сельское хозяйство, обладая самым низким уровнем применения пластмасс (3%), представляет собой сферу, в которой цепочка утилизации сталкивается с наибольшими проблемами с точки зрения логистики вследствие большой разбросанности по территории и низкой ценности получаемых материалов (отличающихся высокой степенью старения, загрязненности и деградации). Исследования в сфере новых методов утилизации в основном сосредоточены на химической методологии.

Теперь остановимся более подробно на операциях, необходимых для рекуперирования полимеров для двух рассматриваемых утилизационных цепочек по упаковке и электронным отходам WEEE.

Следует отметить, что промышленная переработка электронных отходов WEEE основывается на достаточно работоемких операциях по подготовке и обеспечению безопасности (что связано с наличием фторуглеродистых соединений, конденсаторов и пр.), разборке деталей и удалении компонентов, подлежащих повторному использованию, после чего производится измельчение и рекуперирование ценных материалов и энергии.

Так как целью утилизации является создание системы, позволяющей повторно использовать полимерные отходы на экономически выгодных условиях, одновременно снижая экологические вредные воздействия, становится очевидным, что упаковочная сфера в большей мере отвечает поставленным задачам (в том, что касается технологий и процессов, направленных непосредственно на полимеры).

При работе с электронным мусором WEEE оптимизация утилизации полимерной фракции оказывается более затрудненной (учитывая большие усилия, которых требует разборка и рекуперирование других материалов), что объясняется не только количественными, но и качественными аспектами наряду с экономическими и организационными соображениями.

Прежде всего, в таком многокомпонентном мусоре, как WEEE, пластмассы составляют лишь часть и не самый ценный компонент, учитывая наличие таких важных рекуперируемых материалов, как железо, сталь, алюминий, медь, стекло. Это приводит к тому, что сортировке различных полимеров уделяется меньше внимания, в результате чего на выходе получается смесь полимеров.

Пластмассовые детали таких изделий редко маркируются, а когда маркировка и имеется, она недостаточно стандартизована с тем, чтобы обеспечить быструю и уверенную идентификацию типа полимера; все эти сложности сортировки на входе приводят к лавинообразному росту расходов по переработке и измельчению. Кроме того, полимерные смеси, получаемые из мусора WEEE подвержены старению и деградации, чего не происходит с упаковочными материалами и особенно вторичного или третичного происхождения, где их переработка происходит в существенно более краткие сроки.

Пластмассы из мусора WEEE также обычно богаты ингибиторами горения и стабилизаторами, которые создают химические неоднородности и затрудняют совместимость, что осложняет как возможность производства ровного качества, так и химическое рекуперирование. В упаковке добавки и связанные с ними проблемы выражены существенно меньше.

Некоторые, особенно старые отработанные, изделия могут содержать полимеры предыдущих поколений, которые вносят дополнительное разнообразие в уже достаточно разнородную смесь, причем по маркетинговым соображениям присутствие таких полимеров делает невозможными применение вторсырья из таких отходов для изделий нового поколения (цепочка прерывается).

По всем вышеуказанным причинам при настоящем уровне развития технологии, сжигание в целях извлечения энергии остается самым распространенным способом утилизации полимерной фракции электронного мусора WEEE, что позволяет, по крайней мере, извлечь из них энергетическую составляющую. Однако такие материалы содержат большой не используемый ныне потенциал, ибо все вышеуказанные проблемы должны быть раньше или позже все же решены с тем, чтобы повысить эффективность данного сектора экономики (ибо существующая система ложится бременем на плечи производителей и общественной администрации). Новаторские решения в сфере рекуперирования и утилизации обрези и других отходов производства.

Энрико Каньо,
 Миланский политехнический институт