Технология переработки пластика: как перерабатывают пластик с помощью экологических технологий?

как перерабатывают пластик с помощью экологических технологий?

Загрязнение пластиком является одной из глобальных причин гибели животных, ухудшения качества воды и почвы. Это создает проблему хранения и утилизации пластиковых отходов, что было отмечено началом мусорной реформы в России. Корреспондент Mir24.tv выяснил у экспертов, какие способы безотходной переработки пластика сейчас применяют и почему технологии биоразлагаемых полимеров могут заменить обычную переработку пластика.

Пластик – главный загрязнитель планеты

Проблема утилизации пластиковых отходов с каждым годом становится все более актуальной. Известно, что разные виды пластиковых изделий разлагаются в течение 500-1000 лет, полиэтиленовые пакеты – в течение 100-200 лет. При этом в почву, атмосферу, поверхностные и подземные воды попадают высокотоксичные соединения, такие как бисфенол А, винилхлорил, фталаты, диоксин и другие опасные вещества. Пластиковые отходы, попавшие в Мировой океан, со временем превращаются в микропластик, который накапливается в тканях морских животных и вызывает серьезные заболевания эндокринной и пищеварительной систем у человека.

«Вторичная переработка призвана решить экологическую проблему глобального пластикового загрязнения. Немаловажна и энергосберегающая роль вторичной переработки, поскольку использование вторичных отходов значительно снижает объемы потребления первичного сырья, в том числе нефти, газа и электроэнергии», – говорит основательница и главный технолог компании «Химформула» Варвара Марченкова.

Сегодня 90 % пластикового мусора в России отвозят на свалки и полигоны, и только 7 % отходов из пластика поступает на переработку. Во многом это связано с недостаточной развитостью системы раздельного сбора отходов в России. При этом переработка происходит по нисходящему циклу – даунсайклингу, в результате чего всего лишь около 17 % бутылок из ПЭТ (полиэтилентерефталат) перерабатывают в аналогичный продукт, а из остальной части производится сырье более низкого качества, которое в дальнейшем используют для выпуска технических тканей и строительных материалов.

В национальном проекте «Экология» сформулирована цель – повысить процент утилизации ТКО до 36 % к 2024 году. Ее реализация возможна за счет притока большего объема перерабатываемого сырья, растущей потребности со стороны переработчиков и применения высокоэффективных технологий переработки.

Как перерабатывают пластик

Есть три основных способа переработки пластика: механический, химический и термический. Механическая переработка – способ, при котором пластик сортируют, моют, дробят и делают гранулу. При механическом методе полимерную цепочку пластика не разрушают, а очищают, измельчают и плавят подготовленный материал.

Химический способ основывается на распаде молекул пластика до составляющих. С точки зрения идеи – этот способ выглядит эффективнее. Полимер раскладывают на молекулы и создают новое «первичное» сырье. Однако существующие технологии не носят всеобъемлющего промышленного характера. Сейчас переработка химическим способом проигрывает, с экономической точки зрения, утилизации механическим путем. Выгоднее получить гранулу, чем мономеризовать пластик, а затем снова полимеризовать его. Это очень дорогостоящие процессы, рассказывает Свидовский.

Самым эффективным способом термической переработки пластика является пиролиз. В процессе пиролиза пластик разлагается под воздействием высоких температур без доступа кислорода. Технология известна с 30-х годов прошлого века. На первой стадии пластиковые отходы сортируют, измельчают и промывают. Затем полученная масса отправляется в реактор, где под воздействием температуры в диапазоне 500-800 °С и без доступа воздуха пластик расплавляется до вязкой жидкости, после чего переходит в газовую фазу. На следующей стадии газ подвергается охлаждению и очистке, в результате получается мазут, из которого на дальнейших этапах производят дизельное топливо. Кроме мазута конечным продуктом пиролиза пластиковых отходов является зола, ее используют в качестве печного топлива.

«Таким образом, пиролиз обеспечивает производство востребованных продуктов из пластиковых отходов, а также уничтожает до 99 % вредных веществ, входящих в состав пластика. Безусловно, это одна из наиболее экологически нейтральных технологий переработки пластика», – отмечает Марченкова.

Помимо неоспоримых преимуществ у описанного процесса переработки пластика есть и несколько существенных недостатков. Побочные продукты реакции пиролиза – это парниковые газы и вредные химические соединения. Чтобы снизить риск попадания этих опасных веществ в атмосферу, производственную систему необходимо оснащать многоступенчатой системой фильтрации. Это существенно влияет на стоимость технологической линии пиролиза, которая является одной из самых дорогих на рынке оборудования для нефтеперерабатывающей отрасли.

Руководитель +1Город Максим Голованов также констатирует: «К сожалению, все вышеперечисленные способы – очень ресурсозатратные и немасштабируемые, и сегодня не существует фабричных технологий по абсолютно безотходной переработке полимеров. Из вторсырья мы можем сделать только пластик. Важно наладить в стране раздельный сбор, привить эту привычку подавляющей массе населения, строить сортировочные центры и заводы по переработке – не сжигать и не закапывать пластик, а повторно пускать его в экономику. И ждать масштабируемых решений от наших ученых».

Когда на помощь приходят «зеленые» технологии

За последние годы отрасль переработки пластика сделала значительный рывок по направлению к эффективным «зеленым» технологиям. Применение микроорганизмов, пожирающих пластик – это будущее экологичной и эффективной переработки пластиковых отходов. Известным методом биологического разложения пластика является компостирование, для которого нужны особые условия: температура, кислотность, доступ кислорода и определенные микроорганизмы.

Однако с этим методом биоразложения есть и свои сложности. Для органических полимеров важно создать условия для компостирования. Когда такая пластмасса попадает в кучу с другими пластиками, это мешает переработке обычных полимеров. Вероятность того, что органический пластик попадет в компостирование, низкая, а если не будет солнечного света или других факторов, необходимых для распада, то разлагаться он будет довольно долго, говорит генеральный директор компании «Втор-пласт» Александр Свидовский.

Примечательно, что одними из первых исследователей процессов микробиологического разложения, или так называемой биодеградации пластика, стали молодые российские ученые, продолжает Марченкова.

Анна Каширская – участница астраханской проектной группы «Зеленый город против пластика» и аспирант кафедры прикладной биологии и микробиологии Астраханского университета. В 2015 году она выделила микроскопические плесневые грибы-микромицеты. Открытию предшествовали 8 лет тщательных микробиологических исследований, в результате которых Каширская установила, что микромицеты активно питались полиэтиленом, при этом пакет потерял в начальном весе около 30 процентов, прочность пакета снизилась до 96 %, и он стал очень хрупким.

Применение микробиологического раствора, разработанного Каширской, откроет новые преимущества в борьбе с полимерным мусором. Этот раствор можно периодически распылять над полигонами с пластиком, и грибы будут методично его пожирать, что существенно ускорит процесс распада пластика.

С точки зрения экономики, такой метод выгодно отличается от переработки биопластика, для которого требуются специализированные дорогостоящие биореакторы. Кроме того, продукты распада, образующиеся в процессе микробиологического разложения пластика, можно использовать в качестве удобрений.

По словам Марченковой, сегодня российские ученые продолжают поиск максимально эффективных и безопасных для экологии способов утилизации пластика. Так, в прошлом году научные сотрудники кафедры промышленной экологии, оборудования химических и нефтехимических производств Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ) создали специальную добавку-разрушитель полимеров.

Это вещество называется прооксидант, оно получено из отходов производства растительных масел и обладает высокими окислительными свойствами. Чтобы пластик начал активно разлагаться спустя три года использования или хранения на полигоне, достаточно добавить в его состав всего лишь один процент прооксиданта.

Это открытие экспериментально подтвердили в Воронеже, на предприятии по выпуску пластиковых изделий из переработанного материала.

Автор : Александр Алехнович

Переработка пластмасс: этапы, особенности, оборудование Heatle

Пластмассы существуют всего чуть более века, но они стали частью почти каждого аспекта нашей жизни. Пластиковые материалы — от детских игрушек до упаковки для пищевых продуктов — являются неотъемлемой частью жизни 21 века. Фактически, примерно за 70 лет было произведено  8,3 миллиарда тонн пластика, из которых около 6,3 миллиарда тонн стали отходами.

И только 9% этих отходов было переработано.

Для этого есть множество причин, и, хотя наши пластиковые отходы продолжают расти, достижения в области технологий и изменения в способах потребления помогают сделать его более эффективным и действенным.

Почему переработка пластика так важна и с какими проблемами сталкивается отрасль?

Вторичная переработка пластика чрезвычайно важна как в качестве метода обращения с существующими отходами, так и в качестве компонента как экономики замкнутого цикла, а также для систем безотходного производства, направленных на сокращение образования отходов и повышение устойчивости. 

Однако решить проблемы, связанные с пластиком, непросто

. Несмотря на то, что потенциальные проблемы были впервые выявлены в 1960-х годах, исторически сложилось так, что реальным изменениям было оказано множество противодействий — в основном со стороны самой индустрии пластмасс. В последнее время проблеме переработки пластика уделяется все больше внимания, поскольку люди ищут экологически безопасные варианты.

На сегодняшний день и потребители, и компании стремятся перерабатывать больше материалов, но многим не хватает знаний о том, как это делать максимально эффективно.  Это создает проблемы в виде загрязнений, которые возникают либо из-за смешивания неперерабатываемых пластиков с перерабатываемыми пластиками, либо из-за попыток переработать пластик, загрязненный такими вещами, как клеи, химикаты и остатки пищи, что еще больше затрудняет процесс переработки. Обе эти проблемы могут привести к тому, что пластмассы будут отправлены на свалки, а не переработаны.

Еще одна сложность заключается в самих продуктах. В то время как некоторые товары, такие как бутылки для воды, часто изготавливаются из единого обычного пластика (например, ПЭТФ), что позволяет их легко перерабатывать, многие другие предназначены для использования из смеси пластмасс, что может вызвать серьезные проблемы при переработке.   Более того, многие продукты представляют собой смесь пластмасс и непластиков, таких как дерево или металл. К сожалению, эти продукты даже не попадут в центр переработки.

Тем не менее, процесс переработки пластика в последние годы значительно улучшился, и его можно разбить на шесть основных этапов.

Этапы процесса переработки пластика

1. Сбор

Первым шагом в процессе механической переработки является сбор бытовых материалов в домах, на предприятиях и в учреждениях

. Это могут сделать либо местные органы власти, либо частные компании, причем последнее часто является популярным вариантом для предприятий.

Другой вариант — сдавать пластмассы в общественные пункты сбора, такие как специальные мусорные баки или объекты. Это может быть как простой контейнер для бутылок на углу улицы, так и сложный, например, местная свалка с большими площадями для различных перерабатываемых и не перерабатываемых твердых бытовых отходов (ТБО).

2. Сортировка + категоризация

Следующим шагом в процессе переработки пластика является сортировка. Существует несколько различных типов пластика, которые необходимо отделить друг от друга с помощью переработчиков. Кроме того, пластмассы можно сортировать по другим свойствам, таким как цвет, толщина и использование.  Это делается машинами на заводе по переработке и является важным шагом для повышения эффективности предприятий и предотвращения загрязнения конечной продукции.

3. Очистка

Чистка является важным этапом в процессе переработки пластика, поскольку она удаляет некоторые загрязнения, которые могут помешать работе или полностью испортить партию переработанного пластика. Примеси обычно включают такие вещи, как этикетки продуктов и клеи, а также грязь и остатки пищи. Хотя на этом этапе пластик часто моют, важно помнить, что это не умаляет важности того, чтобы пластик был как можно более свободным от примесей перед утилизацией и сбором.

4. Измельчение

Затем пластик подается в измельчители, которые разбивают его на более мелкие кусочки. Эти более мелкие детали, в отличие от формованных пластмассовых изделий, могут быть переработаны на следующих этапах для повторного использования. Кроме того, пластиковые детали с измененным размером можно использовать для других целей без дальнейшей обработки, например, в качестве добавки в асфальт  или просто измельченный пластик можно продавать в качестве сырья.

Разделение пластика на более мелкие части также позволяет обнаружить оставшиеся загрязнения. Это особенно верно в отношении загрязняющих веществ, таких как металл, которые, возможно, не были удалены промывкой, но на этом этапе могут быть легко собраны с помощью магнита.

5. Идентификация и разделение пластмасс.

Здесь пластиковые детали проверяются на предмет их класса и качества. Во-первых, они разделяются по плотности, которая проверяется путем плавания частиц пластика в емкости с водой. Затем следует тест на так называемую «классификацию воздуха», который определяет толщину пластиковых деталей. Это делается путем помещения измельченного пластика в аэродинамическую трубу, при этом более тонкие части плавают, а более крупные / толстые остаются внизу.

6. Экструзия + компаундирование

На этом заключительном этапе процесса переработки пластика частицы измельченного пластика превращаются в продукт, пригодный для использования на производстве.  Измельченный пластик загружается в бункер для сырья, после чего он попадает в цилиндр экструдера. Пластик плавится за счет тепла от размещенных на корпусе цилиндра экструдера кольцевых миканитовых или керамических нагревателей, после чего он поступает на формующую головку. Полученные трубки из пластика измельчаются, образуя гранулы. 

Различные виды пластика

Существует множество видов пластика, для процесса переработки пластика нам важны некоторые из них. 

 

Номер 1: ПЭТ или ПЭТФ (PETE) — полиэтилентерефталат

Один из наиболее распространенных видов пластика, с которым вы, вероятно, столкнетесь, — это полимер, используемый для производства таких товаров, как тонкие контейнеры для пищевых продуктов и пластиковые бутылки для воды или безалкогольных напитков. ПЭТ очень хорошо перерабатывается.

Номер 2: HDPE — полиэтилен высокой плотности

Более жесткий, чем ПЭТФ, этот тип пластика используется в более «прочных» продуктах, таких как бутылки с моющими средствами, контейнеры для еды и напитков, крышки для бутылок, некоторые более толстые пакеты для покупок и одноразовые пластиковые изделия, такие как игрушки, каски и кант.  Опять же, этот тип пластика широко перерабатывается.

Номер 3: ПВХ (V) — поливинилхлорид

ПВХ считается одним из самых универсальных и распространенных типов пластика и используется для таких изделий, как водопроводные и канализационные трубы (из-за того, что он очень устойчив к химическим и биологическим повреждениям), полы, вывески, мебель и многое другое. Несмотря на то, что существуют некоторые методы вторичной переработки ПВХ, они не распространены и редко встречаются в обычных наборах пластика для вторичной обработки. Это в значительной степени связано с токсичностью ПВХ при переработке.

Номер 4: LDPE — полиэтилен низкой плотности

Несмотря на то, что этот пластик низкой плотности не такой прочный, как ПЭВП, он очень эластичен и используется в широком спектре товаров, таких как контейнеры, игровые площадки и пластиковые мешки для мусора. Этот тип полимеров подлежит вторичной переработке, но многие продукты (например, пластиковые пакеты) могут быть исключены, поскольку они создают риск засорения оборудования и считаются нецелесообразными для вторичной переработки.

Номер 5: PP — полипропилен

Этот пластик, обычно используемый в литье под давлением, можно найти в продуктах, от крышек для бутылок до хирургических инструментов и одежды. Хотя полипропилен пригоден для вторичной переработки, обрабатывающие центры часто отказываются от него из-за проблем, которые он создает, в результате чего  скорость его вторичной переработки намного ниже, чем у других пластиков.

Номер 6: PS — Полистирол

Этот пластик часто используется в качестве одноразовых пластиковых контейнеров для пищевых продуктов, в качестве изотермических контейнеров и в упаковочных материалах. Несмотря на его изобилие, полистирол редко перерабатывается из-за того, что он не рентабелен (в его наиболее распространенной форме, пенополистирол или пенополистирол, на 95% состоит из воздуха) и требует больше энергии, чем экономия для переработки.

Номер 7: Прочие типы пластика

Эта категория включает в себя все остальное, что может включать комбинации любого из предыдущих шести, а также другие менее используемые пластмассы.  В эту классификацию также входят пластмассы, не относящиеся к нефтехимии, такие как новые пластмассы, полимеры и биопластики. Таким образом, все, что помечено цифрой 7, обычно не включается в процесс переработки пластика, но может иметь другие решения для отходов.

 

В настоящее время процесс переработки пластмасс сталкивается с множеством проблем, и, в отличие от стекла и алюминия, пластики не могут быть переработаны бесконечно, а это означает, что с каждой последующей обработкой переработанный материал деградирует и его качество хуже, чем у первичных материалов.

Однако не упускайте более широкую перспективу. Сегодняшний процесс переработки пластика на много шагов опережает то, что было всего несколько десятилетий назад, при этом темпы рециркуляции растут и продолжают значительно расти. Появляются такие инновации, как химическая переработка, чтобы больше пластика оставалось в цикле переработки дольше. Более того, на рынке появляется все больше альтернатив пластиковым изделиям.

По мере того как частные лица и предприятия все больше вовлекаются в процесс переработки пластика, мы, вероятно, увидим, что он продолжит улучшаться. Наряду с переходом на новые продукты и альтернативы пластику, это означает медленное, но неуклонное движение в правильном направлении.

Процесс переработки пластика, вероятно, получит огромный импульс, поскольку мы станем более сознательными в использовании ресурсов и производстве продукции. Фактически, хотя концепции управления отходами, такие как безотходная экономика и нулевые отходы, в целом связаны с отходом от одноразового пластика, переработка останется частью процесса управления отходами в обозримом будущем, что позволит нам постепенно отойти от ненужных пластмасс и увеличить возможность вторичной переработки тех типов полимеров, которые остаются необходимыми.

 

Компания Хитл производит нагреватели для производства и переработки пластика, такие как кольцевые нагреватели цилиндра экструдера и термопластавтомата, патронные ТЭНы для пресс-форм, трубчатые нагреватели, витковые ТЭНы горячеканальных систем и прочие. Если вам нужна консультация по оборудованию для переработки пластика – смело обращайтесь к нам, мы разрабатывали решения для нагрева в самых разнообразных технологических процессах производства полимерных изделий.

Новые технологии переработки пластмасс | Waste360

Пластмассы имеют множество применений и дешевы в производстве. Но взрыв в производстве и потреблении намного опережает возможности управлять ими в конце жизни. По прогнозам The Pew Charitable Trusts, к 2040 году поток пластика в океан почти утроится, а нынешние методы обращения с отходами сопряжены с большими расходами, которые затмевают низкую стоимость первичного пластика.

Арлин Каридис | 04 августа 2022 г.

В этой серии статей, состоящей из двух частей, оцениваются несколько новых технологий переработки, включая химические процессы и экспериментальный биологический процесс, а также еще несколько известных механических методов переработки. Далее обсуждается то, что, по мнению некоторых отраслевых экспертов, необходимо в плане политики и финансирования для продвижения новых технологий.

Пластмассы имеют множество применений и дешевы в производстве. Но взрыв в производстве и потреблении намного опережает возможности управлять ими в конце жизни. Согласно прогнозам The Pew Charitable Trusts, к 2040 году поток пластика в океан почти утроится, а нынешние методы обращения с отходами сопряжены с большими расходами, которые затмевают низкую стоимость первичного пластика.

Политики, потребители, а также некоторые бренды и производители — все знают об этой проблеме — продвигают тенденцию: переосмысление мирового подхода к пластику, включая способы его переработки. Новые технологии и корректировки старых технологий развиваются, чтобы улучшить извлечение и обработку этих материалов, чтобы они не попадали в окружающую среду и находились в обращении при максимальном использовании.

Economist Impact, исследовательское подразделение Economist Group, которое освещает глобальные политические и экономические события, опубликовало исследование: Rethinking Plastics in a Circular Economy, финансируемое Dow Chemical, в котором оцениваются несколько технологий переработки по категориям химических и биологических подходы (часто называемые «продвинутой переработкой»), а также некоторые механические методы.

Оценка Economist Impact разбита на пять категорий:

• Применимость: количество типов пластика, которые может обрабатывать технология; способность управлять многокомпонентными или смешанными потоками отходов; требуемый уровень сортировки и обеззараживания.
• Качество выпускаемой продукции: Является ли переработанная продукция аналогичного или более высокого качества или более низкого качества, чем входящая продукция, и является ли продукция пригодной для пищевых продуктов.
• Эффективность и устойчивость: анализ температуры процесса и того, является ли процесс «открытым циклом» (выходные данные не могут быть использованы для производства исходного продукта) или «замкнутым циклом» (выходные данные могут использоваться для производства исходного продукта).
• Интеграция: Насколько хорошо метод интегрируется с последующими процессами во всей системе обращения с отходами, а также диапазон применения выходных данных.
• Охват и масштабируемость: Зрелость; количество действующих и планируемых объектов; и их емкость.

Исследованы следующие химические процессы:

• Каталитический пиролиз (термическое разложение пластиковых отходов в отсутствие кислорода с использованием катализатора для улучшения различных показателей производительности).
• Некаталитический термический пиролиз (термическое разложение материала в отсутствие кислорода с получением пластичного масла).
• Плазменный пиролиз [объединение обычного пиролиза с термохимическими свойствами плазмы для преобразования пластиковых отходов в синтез-газ (синтез-газ)].
• Газификация (с использованием тепла и высокого давления с небольшим содержанием кислорода или без него для получения синтез-газа, который может быть преобразован в мономеры).
• Хемолиз (с использованием химических реагентов или просто воды для расщепления пластика на мономеры).
• Гидротермальная переработка (использование воды, высокого давления и высокой температуры для разрезания углеводородных связей в пластмассах с целью получения масел и химикатов и, в конечном счете, для производства новых пластмасс).

Также был исследован биологический процесс:

• Ферментативный гидролиз (с использованием фермента, содержащегося в отходах, который в сочетании с другим ферментом ускоряет расщепление пластика на мономеры).

Также оценивались следующие механические процессы:

• Фильтрация расплава и экструзия (плавление пластика для фильтрации примесей и пропускание его через экструдер для изготовления пластиковых гранул).
• Отслаивание до преформы (изготовление преформ путем отслаивания, обеззараживания, плавления, фильтрации с последующей подачей материала в машину для литья под давлением, без гранулирования).
• Очистка/растворение (растворение пластика в растворителе, отделение полимера от добавок и загрязняющих веществ, затем кристаллизация полимеров (называемая другими представителями отрасли физической и/или химической рециркуляцией, а не механической)

Мартин Кёринг, директор по исследованиям для этого исследования, говорит: «Существует огромное расхождение между этими технологиями, и они сопряжены с компромиссами, поэтому это исследование так важно. Он всесторонне оценивает каждую технологию переработки пластика на предмет атрибутов, которые будут важны для политиков, инвесторов, производителей пластмасс и других заинтересованных сторон, которые будут играть ключевую роль в продвижении этих технологий».

Некоторые из основных выводов заключаются в том, что химические процессы, особенно пиролиз, газификация и гидротермальная переработка, дают высококачественную и ценную продукцию. И они могут работать с многокомпонентной упаковкой, гибкой упаковкой и потоками смешанных отходов.

Все химические технологии получили высокие оценки за их способность перерабатывать материалы, пригодные для пищевых продуктов (преформирование хлопьев было единственным механическим процессом, который также хорошо зарекомендовал себя в этой области). Ферментативный гидролиз также эффективен для продуктов питания и открывает возможности для вторичной переработки, обеспечивая продукт с такой же или более высокой ценностью, чем в его первой жизни.

Недостаток передовых процессов, особенно пиролиза, газификации и гидротермальной переработки, заключается в том, что они являются энергоемкими и могут генерировать выбросы двуокиси углерода, если не используются возобновляемые источники энергии.

Кроме того, многие из них зависят от химических реакций, представляющих потенциальную угрозу безопасности. Таким образом, они требуют больших инвестиций в проектирование и строительство, а также передовые протоколы безопасности для снижения связанных рисков.

А с химическими процессами переработанная продукция потребует большой подготовки для производства новых пластиковых материалов.

Участник исследования Сухас Диксит, основатель и исполнительный директор APChemi, сказал: «Вы не можете просто взять пластиковое масло [после пиролиза] и начать заливать его в крекер». APChemi строит традиционные установки для термического пиролиза по всему миру.

Chemolyis, однако, был исключением, поскольку было обнаружено, что он требует небольшой подготовки перед производством по сравнению с пиролизом и газификацией. Хотя Керинг предполагает, что это будет коммерчески выгодно только в больших масштабах.

Следует отметить, что он говорит: «Применительно ко многим химическим технологиям и биологическим процессам, которые мы оценивали, возникают вопросы относительно технической зрелости и эксплуатационных возможностей. Многие из этих передовых технологий переработки не опробованы в больших масштабах, и путь к коммерциализации отсутствует, в то время как большинство рассмотренных нами механических технологий являются коммерчески жизнеспособными и обладают высокой производительностью».

Из «передовых» процессов дальше всего продвинулись газификация, каталитический и некаталитический пиролиз, гидротермальные технологии; они находятся на ранних стадиях коммерческой установки; некоторые из них уже работают в коммерческих масштабах. Хемолиз находится на стадии демонстрации. А ферментативный гидролиз и плазменный пиролиз пока находятся на лабораторной стадии.

Что касается «интеграции вниз по течению», то механические варианты были самыми сильными. Им хорошо удается интегрировать переработанную продукцию в следующий этап цепочки создания стоимости.

От хлопьев до преформы занимает первое место по способности замкнуть цикл (использование материала для изготовления оригинального продукта). Но поскольку он обычно может возвращать материалы только в их первоначальный формат, этот вариант ограничен с точки зрения применимости к различным материалам или продуктам.

В целом механические процессы давали более низкое качество продукции, чем передовые методы переработки, иногда теряя качество во время обработки или, по крайней мере, не перерабатывая их в продукт более высокого качества.

Заглядывая вперед, технологии химической переработки хорошо дополняют механическую переработку, говорит Керинг.

«У обоих есть ограничения и преимущества. В то время как передовые химические технологии могут обеспечить более высокое качество и более высокую стоимость продукции, механическая переработка по-прежнему будет основным путем для некоторых материалов, поскольку они требуют меньшего количества этапов и уже применяются и являются коммерчески жизнеспособными».

Кёринг подчеркивает, что для внедрения и масштабирования этих инноваций и укрепления всей цепочки создания стоимости переработанного пластика необходимы политика и отраслевые инициативы. Оставайтесь с нами для части 2 этой серии, чтобы узнать идеи лидеров мнений о том, что необходимо на политическом фронте, а также другие соображения для масштабирования.

TAGS: Recycling Circular Economy

Новый процесс может обеспечить более эффективную переработку пластмасс | Новости Массачусетского технологического института

Накопление пластиковых отходов в океанах, почве и даже в наших телах является одной из основных проблем загрязнения окружающей среды современности: на сегодняшний день утилизировано более 5 миллиардов тонн. Несмотря на серьезные усилия по переработке пластиковых изделий, фактическое использование этой пестрой смеси материалов остается сложной проблемой.

Ключевая проблема заключается в том, что пластмассы бывают самых разных видов, и химические процессы для их преобразования в форму, которую можно каким-то образом повторно использовать, как правило, очень специфичны для каждого типа пластмассы. Сортировка мешанины отходов, от бутылок из-под газировки до кувшинов для моющих средств и пластиковых игрушек, в больших масштабах нецелесообразна. Сегодня большая часть пластикового материала, собранного в рамках программ утилизации, в любом случае попадает на свалки. Наверняка есть лучший способ.

Согласно новому исследованию Массачусетского технологического института и других источников, действительно может существовать гораздо лучший способ. Было обнаружено, что химический процесс с использованием катализатора на основе кобальта очень эффективен для расщепления различных пластиков, таких как полиэтилен (ПЭТФ) и полипропилен (ПП), двух наиболее широко производимых форм пластика, в единый продукт. пропан. Затем пропан можно использовать в качестве топлива для печей, обогревателей и транспортных средств или в качестве сырья для производства самых разных продуктов, включая новые пластмассы, таким образом, потенциально обеспечивая, по крайней мере, частичную замкнутую систему переработки.

Находка описана сегодня в журнале открытого доступа   JACS Au , в статье профессора химического машиностроения Массачусетского технологического института Юрия Романа-Лешкова, постдока Гвидо Зичителлы и семи других сотрудников Массачусетского технологического института, Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Национальной Лаборатория возобновляемых источников энергии.

Переработка пластика была сложной проблемой, объясняет Роман-Лешков, потому что длинноцепочечные молекулы в пластике удерживаются вместе углеродными связями, которые «очень стабильны и их трудно разорвать». Существующие методы разрыва этих связей, как правило, производят случайную смесь различных молекул, которые затем потребуют сложных методов очистки для разделения на пригодные для использования конкретные соединения. «Проблема в том, — говорит он, — что нет способа контролировать, где в углеродной цепи вы разорвете молекулу».

Но, к удивлению исследователей, катализатор, изготовленный из микропористого материала, называемого цеолитом, который содержит наночастицы кобальта, может избирательно разрушать различные полимерные молекулы пластика и превращать более 80 процентов их в пропан.

Хотя цеолиты пронизаны мельчайшими порами шириной менее нанометра (что соответствует ширине полимерных цепей), логично предположить, что взаимодействие между цеолитом и полимерами будет незначительным. Однако неожиданно оказалось, что дело обстоит наоборот: не только полимерные цепи проникают в поры, но синергетическая работа между кобальтом и кислотными центрами в цеолите может разорвать цепь в той же точке. Оказалось, что этот участок расщепления соответствует отсечению ровно одной молекулы пропана без образования нежелательного метана, оставляя остальные более длинные углеводороды готовыми снова и снова подвергаться этому процессу.

«После того, как у вас будет это соединение, пропан, вы уменьшите нагрузку на последующие разделения», — говорит Роман-Лешков. «Вот суть того, почему мы считаем это очень важным. Мы не только разрываем связи, но и создаем в основном единый продукт», который можно использовать для множества различных продуктов и процессов.

Материалы, необходимые для процесса, цеолиты и кобальт, «достаточно дешевы» и широко доступны, говорит он, хотя сегодня большая часть кобальта поступает из неспокойных районов Демократической Республики Конго. Некоторые новые производства развиваются в Канаде, на Кубе и в других местах. Другим материалом, необходимым для процесса, является водород, который сегодня в основном производится из ископаемого топлива, но его можно легко получить другими способами, включая электролиз воды с использованием безуглеродного электричества, такого как солнечная энергия или энергия ветра.

Исследователи протестировали свою систему на реальном примере смешанного переработанного пластика и получили многообещающие результаты. Но потребуются дополнительные испытания на большем количестве смешанных потоков отходов, чтобы определить, насколько сильно загрязнение происходит из-за различных загрязняющих веществ в материале, таких как чернила, клей и этикетки, прикрепленные к пластиковым контейнерам, или другие непластиковые материалы, которые смешиваются с ними. с отходами — и как это влияет на долговременную стабильность процесса.

Вместе с сотрудниками NREL команда Массачусетского технологического института также продолжает изучать экономику системы и анализировать, как она может вписаться в современные системы обработки пластиковых и смешанных потоков отходов.