Переработка пластика как бизнес отзывы: план заработка на отходах в домашних и промышленных условиях, идеи, отзывы владельцев

4.2 Продвижение и сбыт продукции

Экономические расчёты представлены в бизнес-планах на конкретные линии.

Расчётная часть (Представлены ключевые выдержки из расчетной части бизнес-плана. Подробные расчеты можно получить по запросу).

Переработка ПЭТ бутылок -перспективный бизнес, требующий масштабного подхода

Переработка вторсырья чаще всего преподносится в блогах о предпринимательстве, как предельно простая в реализации бизнес идея. Дескать, собрал выкинутые населением предметы, перепродал их и получил законный PROFIT!

Но на деле все не так уж и просто, легкий заработок в этой сфере видится только в фантазиях вчерашних школьников. В прошлых публикациях мы уже рассказывали о таких непростых типах бизнеса, как сбор и переработка макулатуры. В сфере переработки ПЭТ-бутылок схожая ситуация, однако имеются свои особенности, которые могут помочь превратить эту идею бизнеса в высокодоходное предприятие.

Идея бизнеса, основанная на переработке ПЭТ бутылок, имеет довольно высокий потенциал, но и требует глобального мышления и внушительного стартового капитала.

Рассмотрим основные сложности

Сбором вторсырья, в нашей стране, еще с начала 90-х занимаются множество компаний. Однако работа именно с ПЭТ бутылками началась относительно недавно. Посему рынок довольно сырой: имеются сложности, как с организацией сбора выкинутых бутылок, так и с реализацией продукта переработки. И каждую из этих сложностей стоит рассмотреть весьма внимательно.

Поиск сырья:

Кажется, что может быть проще, чем найти выкинутые пластиковые бутылки. Достаточно всего лишь выйти на ближайшую свалку, и вот они: сотни килограмм пластика…

Но есть весомая проблема. Все мы прекрасно понимаем, что все вторсырье собирается на свалках, помойках или просто на улицах наших городов людьми, находящимися за гранью бедности.

В некоторых городах устанавливают контейнеры для раздельного сбора мусора, и некоторые из них предназначены для сбора пластика. Казалось бы, это должно облегчить сбор пластика, но в реальности компании, устанавливающие эти контейнеры, используют их как рекламный носитель. А пластик из них просто вывозится на мусорный полигон.

А теперь представьте себя условия сбора «вторсырья» на «свалках и помойках». Даже бездомные не в восторге от сталкинга в куче гниющего мусора. Пластик очень легкий, но при этом объемный. А его принимают на вес, как и металл и бумагу. Из-за этого даже на уровне сбора вторсырья появляются проблемы. С одной стороны многие люди заинтересованы нести любой оплачиваемый мусор на пункты приема. Но несут они бумагу, разные металлы и некоторые виды пластмассы. Ведь люди, которые собирают вторсырье, имеют свои шкурные интересы. Им нужна ОПРЕДЕЛЕННАЯ СУММА на дневные расходы. И ее куда проще получить, если несколько раз в течение суток сдавать в пункт приема пачки картона или металла. А пластик их не особо интересует…

Все проблемы из-за объемности и легкости пластика. Сборщикам вторсырья, не имеющим собственного транспорта, нужно нагрузить на себя пакет пластика громадного объема, чтобы получить те же деньги, как за более чем компактную сумку с металлом. Поэтому подход к сбору сырья для переработки должен быть несколько иной, чем при сборе макулатуры и металлолома.

Сбыт готовой продукции:

Вторая сложность — это поиск покупателя на продукт переработки пластиковых бутылок. Из пластиковых бутылок производится «флекс» — мелко нарезанное пластиковое сырье. Из флекса можно производить громадный ассортимент продукции, но на деле в нашем государстве нет настолько много предприятий, которые готовы стабильно покупать большое количество флекса. Поэтому большинство предприятий работающих в этом бизнесе не могут на все 100% задействовать свои мощности.

Но при этом имеются большие перспективы. Например, тот же Китай импортирует флекс в громадных количествах. И если наладить сбыт своего сырья за рубеж, то можно выйти на очень серьезный уровень бизнеса.

Оптимальная стратегия организации работы

В первую очередь нужно организовать сбор сырья. Для этого нужно договориться с владельцами свалок на сбор пластика с их полигона. Следующий шаг, это наем людей, которые будут готовы собирать для вас на свалках пластик. Вам будет куда проще платить таким работникам заработную плату, чем заинтересовать население самостоятельно искать и приносить для вас пластиковые бутылки.

Следующий аспект, это организация переработки. Есть два варианта: покупка «мобильного перерабатывающего центра» или организация стационарного завода + создание грамотной логистики.

В первом случае вы сможете производить флекс непосредственно возле мусорного полигона. Стоит такая линия приблизительно 200 000 $, но эта цена оправданна возможностью получить максимальную мобильность. Стационарная линия обойдется вам ровно вдвое дешевле, но при этом надо будет наладить логистику. В идеале стационарный завод нужно ставить в таком месте, откуда будет иметься легкий доступ к нескольким свалкам, на которых для вас будет собираться сырье.

Цикл переработки состоит из следующих этапов:

• Сортировка бутылок по цветам. Флекс разного цвета отличается по цене. Наиболее дорого покупают белый пластик, так как при переработке его можно окрасить в любой цвет. Самая низкая цена на коричневый флекс, из которого можно произвести только коричневую и черную продукцию.

• Очистка. С бутылок необходимо удалить этикетки и грязь. Также необходимо снять с бутылок пробки, или бутылка не будет спрессована должным образом. Все эти операции производятся вручную.
• Прессование. Следующий этап, это прессовка бутылок в единую массу.

• Нарезка. Последний этап — нарезка прессованного сырья до состояния мелких хлопьев, дополнительная промывка до полного отделения грязи и упаковка готового сырья. Это уже готовый флекс, который можно продавать покупателям.
  

На первых парах вам нужно будет сотрудничать с отечественными покупателями, но для выхода на серьезный уровень стоит изначально нацелиться на зарубежных покупателей. Именно в сотрудничестве с зарубежными производителями пластиковой продукции кроется перспективность сбора и переработки ПЭТ бутылок – самые большие деньги можно получить, экспортируя флекс.

Как видите, работа со сбором и переработкой мусора весьма перспективна. Тем более, что в отличие от сбора металлолома сфера переработки ПЭТ бутылок еще слабо развита в нашей стране, и при должном старании можно занять лидирующее положение на рынке.

Если вам понравилась эта статья, то поделитесь ею со своими друзьями. Возможно, кто-то из них захочет заняться этим бизнесом и сделает нашу планету немного чище.

Новые границы зеленого бизнеса

Несмотря на распространение мусорных баков у обочины и кампании по повышению осведомленности общественности, программы утилизации в Соединенных Штатах не работают. Современная городская переработка отходов, которая началась с принятия закона об обязательной переработке в Нью-Джерси в 1984 году, позволила успешно создать огромное количество переработанных газет, стеклянных бутылок, офисной бумаги и других материалов. Но когда дело доходит до потребительского и делового спроса на продукцию, изготовленную из этих материалов, экономика вторичной переработки рушится.По мнению прессы и других экспертов, «переработка отходов является жертвой собственного успеха».

Фактически, переработка — это не просто восстановление пригодного для повторного использования материала; это целостная экономическая система. Мало кто понимает, что их местная программа сбора отходов — это только начало цикла утилизации. В настоящее время стоимость сбора и переработки материалов, пригодных для вторичного использования, намного превышает их ценность как товара, который можно продать обратно в промышленность. Если потребители не будут покупать переработанные продукты, рынки материалов, которые они кладут на тротуары или в мусорные ведра для офисной бумаги, останутся подавленными.

Однако именно из-за этой неопределенности на рынке компании могут превратить рост спроса на переработанные продукты в конкурентное преимущество. В 1990-х те компании, которые действуют быстро, будут осваивать новые продуктовые ниши и производственные технологии. Дальновидные игроки уже нашли выгодные позиции. Очевидно, что существует потребительский спрос на экологически чистые продукты, и компании Rubbermaid, Moore Business Forms и International Paper, и это лишь некоторые из них, резко увеличили долю рынка с соответствующими предложениями.Эти компании также ожидают ужесточения экологических норм, которые обязательно появятся. Вместо того чтобы просто бороться с правительством и общественными группами, корпорации теперь могут создавать стратегические союзы с общественными организациями и другими деловыми кругами.

В то время как органы государственной власти все еще пытаются оценить, что не так с программами утилизации, крупные корпорации и мелкие предприниматели в равной степени находятся в лучшем положении, чтобы взять на себя инициативу. Что еще более важно, это в их экономических интересах.Конечно, американские корпорации не должны начинать реализацию местных программ по сбору платежей или занимать место правительства в реализации политики, которая охватывает многие сообщества или весь штат. Но руководители предприятий могут бросить вызов существующим мифам об утилизации, включая предполагаемую высокую цену и низкое качество продукции. Топ-менеджеры таких компаний, как American Airlines, Bell Atlantic и Coca-Cola, сделали покупку переработанной продукции и инвестирование в экологически чистые исследования и разработки частью своих общих бизнес-стратегий. Они сократили объем отходов, увеличили рентабельность и, в некоторых случаях, действительно замкнули цикл переработки.

Менеджеры American Airlines и Coca-Cola сделали покупку переработанной продукции частью своей общей бизнес-стратегии.

Успех рециклинга — действительно, его истинная ценность в долгосрочной перспективе — будет зависеть не от того, сколько места на свалке будет сэкономлено, а от того, имеет ли рециркуляция экономический смысл. Чтобы повысить спрос на переработанные материалы, правительство и бизнес должны не только заново изобрести себя, но и заново создать свои отношения, особенно когда речь идет об экономических проблемах, которые ни один из них не может решить в одиночку.

Строительный спрос: проблема рынков вторичной переработки

Наиболее частой причиной текущего экономического кризиса в сфере вторичной переработки является проблема спроса и предложения. В средствах массовой информации изобилуют сообщениями о центрах по переработке отходов и мусоровозах, которые сбрасывают на свалки множество пластиковых бутылок, газет или телефонных справочников, подготовив их к выходу на несуществующие рынки. Центры хранят их до тех пор, пока они не превратятся в некрасивые горы «хлама» и проблем со здоровьем. Правда, в некоторых случаях это происходило.Но настоящая причина того, что вторсырье часто попадает на склады, заключается в том, что переработчики, как и любые хорошие товарные брокеры, «делают ставку на прибытие». Горы материалов, пригодных для вторичной переработки, остаются на хранении, в то время как переработчики ждут, когда цена вырастет до уровня, который позволит им покрыть расходы на сбор, транспортировку, обработку, упаковку и хранение — и получить разумную прибыль (см. Вставку «Высокий Стоимость обработки того, что поставлено на обочину »)

В течение последних нескольких лет это был промышленный рынок покупателя всех перерабатываемых товаров.Конечные пользователи переработанного сырья или сырья , могут выбирать, с кем они хотят вести бизнес, и могут гарантировать, что цена на требуемый материал останется на низком уровне. Во многих случаях переработанные товары также должны конкурировать с первичным сырьем. Например, за последние два года промышленность по производству полиэтилена высокой плотности (HDPE) разработала избыточные мощности по производству первичных смол. ¹ Рынок настолько наводнен «чистыми» материалами, что цены на восстановленные формы этого пластика в результате программ рециркуляции обочины резко упали.

Вторичное сырье также часто конкурирует друг с другом. Это особенно очевидно в бумажной промышленности. В связи с интенсивной переработкой, происходящей в большинстве крупных городских центров США, огромное количество бумаги постпотребительского производства (полученной в результате программ утилизации тротуаров и офисов), доступной производителям гофрированного картона, газетной бумаги и туалетной бумаги, позволяет им использовать один материал. от другого. Производитель из Пенсильвании недавно прекратил использование переработанных газет в своем производственном процессе, поскольку договорился о более выгодной цене на восстановленные телефонные книги.Офисную бумагу можно использовать для изготовления высококачественных канцелярских товаров, но она быстро становится одним из основных сырьевых материалов для низкосортного картона и туалетной бумаги. Это означает, что переработчики теперь должны платить более высокие цены, чтобы избавиться от низкосортной смешанной нежелательной бумаги, которая раньше была их опорой.

На мировом рынке конкуренция за экспорт рекуперированных материалов также очень высока. Азиатские страны, давно являющиеся предсказуемым экспортным рынком для американских брокеров по переработке вторичной бумаги, предпочитают использовать европейские источники бумаги, где материал обычно менее загрязнен и дешевле в транспортировке.Экспорт бумаги из США с 1991 по 1992 год упал на 6,4 миллиона тонн (2,3%) впервые за десятилетия, а рыночная стоимость экспорта упала на 7,9%. По мере того как европейская инфраструктура управления отходами становится все более сложной, американские поставщики в 1993 году все больше отставали.

Например, последнее постановление Германии об уменьшении количества упаковок требует, чтобы розничные торговцы забирали у клиентов всю продаваемую упаковку и добавляли 30-центовый залог за большинство одноразовых контейнеров. Немецкие производители и поставщики продукции теперь платят лицензионный сбор за то, чтобы поставить на них зеленую точку; зеленая точка гарантирует, что упаковка продукта будет переработана отраслью вторичной переработки.Поскольку многие немецкие розничные торговцы теперь отказываются хранить товары без точки, вполне вероятно, что 80% всей розничной упаковки будет переработано или ликвидировано к 1994 году.

Конечно, некоторые компании в других странах Европейского сообщества назвали эти немецкие инициативы протекционистскими. Антимонопольные иски, в которых утверждается, что программа «зеленой точки» и другие ограничения Германии требуют соглашений между конкурирующими компаниями для обращения с отходами упаковки, все еще находятся на рассмотрении. Тем не менее, без стимулов таких масштабных экологических норм, большинство U.Производители S. в 1980-е годы не инвестировали в новые производственные технологии, которые теперь делают немецкие и другие европейские компании намного более конкурентоспособными, когда дело доходит до управления отходами.

Но американские производители не всегда так медленно вкладывали средства. На протяжении десятилетий сталелитейная и алюминиевая промышленность успешно разрабатывали соответствующие технологии для включения большого количества вторично переработанных материалов после потребления. Все алюминиевые банки содержат высокий процент переработанного содержимого, и практически все изделия, изготовленные из стали, содержат не менее 25% переработанной стали.Ценность стали и алюминия для промышленности неизменно гарантирует, что они являются полезными компонентами программ переработки обочины. В то время как стальные и алюминиевые контейнеры конкурируют друг с другом в качестве упаковки для пищевых продуктов и напитков, каждая из них является сравнительно недорогим и функциональным предметом, который нравится потребителям. В целом эти две отрасли не смогли бы выжить без большого количества переработанных материалов; и в этом они являются моделями для отстающей бумажной и пластмассовой промышленности.

Высокий спрос на переработанные продукты в конечном итоге требует, чтобы эти продукты, как в случае стали и алюминия, были конкурентоспособными по стоимости и высокого качества.Это также требует, чтобы они были доступны в достаточно больших количествах, чтобы обеспечить экономию на масштабе. Установив обязательную переработку и установив чрезвычайно высокие цели восстановления как бумаги, так и пластмасс, правительство поставило перед промышленностью США задачу разработать необходимую инфраструктуру для включения этих материалов в производственные процессы. ² Тем не менее, чтобы решить эту проблему, правительству и отрасли необходимо достичь понимания сложности проблемы, которую они оба пытаются решить.

Это понимание может быть достигнуто только путем разработки единого и скоординированного подхода. В Германии программа зеленой точки финансирует Duales System Deutschland (DSD), известную как «двойная система», потому что она работает в тандеме с существующей системой государственных программ утилизации. DSD — это, по сути, национальная компания по переработке отходов, созданная розничными торговцами Германии и более чем 600 поставщиками и дистрибьюторами продукции. Принимая во внимание сложности ведения переговоров по бизнес-инициативам в ЕС, немецкая модель не является строго применимой к Соединенным Штатам; но он может предложить U.S. компании извлекают уроки из важности активной позиции в решении экологических проблем и необходимости создания государственно-частных союзов.

Рост спроса на вторсырье в США — тому пример. С точки зрения государственной политики, вопросы утилизации сбора и обработки, безусловно, требуют дальнейшего совершенствования технологий и систем. Однако со временем эти расходы обязательно снизятся. Текущая политика и деловая практика будут иметь наибольшее значение в стимулировании рынков вторичной переработки.Только за последние два года ряд национальных и местных организаций и правительственных групп инициировали кампании «Покупайте вторичное сырье», которые активно поощряют государственные учреждения, предприятия, некоммерческие организации и институциональные организации, такие как больницы, покупать товары, изготовленные из вторичного сырья.

Бизнес-альянс по покупке вторичного сырья, например, включает Bank of America, American Airlines, Bell Atlantic, Coca-Cola и Anheuser-Busch в свой руководящий комитет из 33 компаний (см. Вставку «Альянс по покупке вторичного сырья: участники 1993 года») .Менее чем за год только члены руководящего комитета составили 3 миллиарда долларов на закупку продуктов и материалов из вторичного сырья. Примерно 10% этих инвестиций было направлено на внутренние закупки (например, канцелярские товары и упаковка), а 90% — на внешние материалы (сырье, такое как рекуперированная бумага, бутылки, банки и продукты для продажи населению). К концу 1995 года бизнес-альянс рассчитывает подписать 5 000 компаний в качестве членов.

Члены руководящего комитета бизнес-альянса Buy Recycled Business Alliance потратили 3 миллиарда долларов на закупку вторсырья.

Множество американских компаний, конечно, уже присоединились к зеленой подножке. Они вышли на рынок так поспешно, что производители символов вторичной переработки наносят на продукты («преследующие стрелки») теперь используются без разбора. Иногда этот символ означает, что продукт содержит переработанные материалы; в других случаях это означает, что сам продукт подлежит переработке. В результате сегодняшние потребители одновременно настороженно относятся к конкурирующим экологическим требованиям и сбиты с толку. Хотя компаниям было достаточно легко воспользоваться спросом на высококачественную зеленую туалетную бумагу и бумажные полотенца (продаваемые по относительно высоким ценам), покупатели не так стремятся покупать или даже не знают о многих других переработанных продуктах. на рынке.

Именно в выявлении неправильных представлений о качестве и «экологичности» определенных продуктов (особенно тех, которые сделаны из пластика), компании должны сыграть самую большую роль. Для многих менеджеров изменения начинаются с введения новой корпоративной политики закупок, а не с создания еще одного зеленого продукта, который сбивает потребителей с толку. Руководители высшего звена из бизнес-альянса Buy Recycled Business Alliance, безусловно, осознают необходимость занимать последовательную позицию в отношении экологически ответственных продуктов и предоставлять клиентам правильную информацию.Однако, хотя они верят в то, что являются хорошими корпоративными гражданами, они также видят возможности для увеличения доли рынка, а также базы лояльных клиентов.

Менеджеры Marcal Paper Mills, расположенной в Нью-Джерси, например, считают, что они приобрели лояльных клиентов благодаря маркетинговой стратегии, которая сосредоточена на программах утилизации отходов в общинах, а не на перерабатывающих предприятиях частного сектора. В более чем 1000 населенных пунктах на северо-востоке США, где действуют программы сбора офисной бумаги, Marcal принимает макулатуру для использования в своем производственном процессе.Взамен каждое сообщество включает по крайней мере одну точку розничной торговли, в которой продаются бумажные изделия марки Marcal. Основываясь на опыте Маркала, повышение спроса на переработанные продукты может стать мощным инструментом повышения лояльности клиентов.

Покупка переработанных продуктов: три мифа

Продвигая закупку вторсырья, недавние усилия частных компаний и общественных групп намеренно опровергают несколько мифов об утилизации. Эти мифы сохраняются из-за непростой истории переработанных продуктов и продолжают препятствовать устойчивому и положительному росту сегодняшних отраслей, производящих переработанные продукты.Три наиболее распространенных заблуждения заключаются в том, что переработанные продукты стоят дороже, имеют более низкое качество и недоступны в достаточном количестве, даже если вы хотите их купить. Но приведенные ниже корпоративные примеры иллюстрируют, как, вопреки мифу, компании могут получить конкурентные преимущества, инвестируя в линейки переработанных продуктов.

Миф 1: Вторичная продукция стоит слишком дорого.

Самая распространенная причина, по которой менеджеры по закупкам не покупают переработанные продукты, заключается в том, что они слишком дороги.Однако большинство компаний, приверженных принципам рециркуляции и сокращения отходов, не платили более высокие цены только для того, чтобы поддержать общественные интересы. Скорее, они ввели новую политику закупок, которая предлагает дополнительные преимущества для бизнеса. Компьютерное подразделение American Airlines, например, сэкономило более 100 000 долларов, перейдя на 100% переработанную бумагу. Печать годового отчета на переработанной бумаге сэкономила American еще 33 000 долларов. Эта экономия была достигнута за счет того, что потребности компании были известны поставщикам и требовались конкурентоспособные цены.

Вторичная бумага, которую Moore Business Forms покупает для производства своей продукции, не отличается по стоимости от не вторичной бумаги. Как и другие крупные производители, компания Moore, владеющая более 30% рынка и являющаяся крупнейшим производителем бизнес-форм в мире, гарантировала своему поставщику бумаги, что компания будет покупать определенный объем бумаги на ежегодной основе. Разница между Moore и многими ее конкурентами заключается в том, что поставщик компании производит вторичное сырье. Это партнерство позволяет обеим компаниям получать прибыль от использования и производства вторсырья.Действительно, приверженность президента и главного операционного директора Мура Джона Андерлуа экологически ответственным продуктам позволила компании расширить свою клиентскую базу. Бумага Мура ReGenesis была ее самой быстрорастущей линией продукции с тех пор, как компания начала предлагать ее в 1990 году. Успех ReGenesis частично объясняется бонусной системой Мура, которая дает дополнительные 2–3% комиссионных с продаж представителям, которые продают переработанные продукты. .

Для создания таких прибыльных партнерских отношений поставщики и дистрибьюторы должны иметь возможность гарантировать не только конкурентоспособные цены, но и объемы продаж с течением времени.Стратегическое партнерство, увеличивающее продолжительность контрактов, часто можно использовать для переговоров о более низких ценах на переработанные материалы. В большинстве случаев поставщики готовы гарантировать конкурентоспособные цены на переработанные продукты на короткий срок, скажем, на два года, если им будет разрешено пересмотреть условия ценообразования на следующие два года. А некоторые поставщики считают свои переработанные запасы убыточным товаром: его стоит предлагать по низкой цене при условии, что бизнес-клиенты также заключают контракты на продукты с более высокой рентабельностью, такие как фирменные бланки или качественная писчая бумага.

Всего пять лет назад было практически невозможно найти принтер, в котором использовалась бы бумага из вторсырья, не говоря уже о таком, который мог бы дать хорошую цену за печать на переработанной бумаге. Менеджеры по закупкам часто обнаруживали, что им приходилось покупать целую партию бумаги на поддоне; в противном случае им пришлось бы заплатить премию за поломку груза на поддоне, купленного принтером. Но многие мелкие и крупные компании, совершающие покупки сегодня, обнаружат, что принтеры теперь могут предоставлять фирменные бланки, визитные карточки и конверты на переработанной бумаге по той же цене, что и на чистую бумагу.Это изменение в ценах было вызвано частично бизнес-клиентами, которые вынудили принтеры конкурировать, а частично производителями, которые предложили своим клиентам более выгодные цены.

Например, к концу 1993 года подразделение Hammermill Paper компании International Paper будет производить свою линию из 100% переработанной бумаги копировального качества. Этот новый продукт, получивший название Unity DP, будет иметь более низкий коэффициент яркости, чем стандартная ярко-белая бумага для копировальных аппаратов; но для большинства повседневных офисных целей этого более чем достаточно.Hammermill строит завод по удалению краски стоимостью 100 миллионов долларов в центральной Пенсильвании, который будет использовать только старые газеты и глянцевые журналы для производства целлюлозы для Unity DP. Цель: конкурировать с ценой и качеством, эквивалентными первичной бумаге.

Помимо бумаги, существует ряд других продуктов, которые стали менее дорогими, чем их оригинальные аналоги. Например, Image Carpets производит промышленные и жилые ковры из 2-литровых пластиковых бутылок из-под газировки и продает их по более низкой цене, чем большинство других ковров.А для компаний с большим автопарком покупка шин с восстановленным ремонтом может дать реальную экономию. В Пенсильвании министерство транспорта сэкономило более 250 000 долларов в одном транспортном районе, установив на ведущие колеса кабины для экипажа и строительные машины отремонтированные шины. Кроме того, в связи с резким ростом стоимости пиломатериалов за последний год — и с некоторой помощью за счет растущей экономии на масштабе — новый карандаш EcoWriter Эберхарда-Фабера, сделанный из переработанного картона и газетной бумаги, теперь стоит по той же базовой цене, что и эквивалентный деревянный карандаш. .

Вторичные продукты, такие как бумага и ковры, теперь дешевле, чем их оригинальные аналоги.

Миф 2: Качество вторичной продукции плохое.

Хотя раньше это было серьезной проблемой, контроль качества больше не является проблемой при рассмотрении переработанных продуктов. Теперь эксперты по офисному оборудованию признают, что бумага из вторсырья лучше работает в современных копировальных аппаратах и ​​лазерных принтерах благодаря улучшенному кондиционированию бумажных волокон, а также лучшей адаптации к условиям влажности и температуры.Кроме того, многие люди, использующие переработанную бумагу, сообщают, что уменьшение бликов снижает нагрузку на их глаза. Как сказала Элеонора Льюис, директор проекта государственных закупок Ральфа Надера: «Бумага не обязательно должна быть лампочкой, которая светится в темноте».

Однако качество также включает эстетические определения продуктов, фактор, который трудно измерить количественно и невозможно поддерживать постоянным. Эстетические заблуждения по-прежнему сильно влияют на решения о покупке. Рассмотрим пластиковый пиломатериал. Правда, он может стоить в четыре раза дороже своего деревянного аналога, но он также не гниет, не раскалывается и не ломается.Пластиковые деревянные столы для пикника, скамейки, навесы, емкости для мусора, подпорные стены и заборы — все это продемонстрировало огромную экономию с течением времени из-за низких затрат на техническое обслуживание. Тем не менее, хотя пластиковые пиломатериалы представляют собой огромные инвестиции индустрии пластмасс и являются одним из лучших продуктов для вторичного использования пластмасс, рынок начал расти только в последние два года.

Хотя производители приложили немало усилий, чтобы их продукция выглядела как дерево, пластмассовые пиломатериалы по-прежнему являются , а не древесиной.Как индивидуальные потребители, так и менеджеры по закупкам компаний считают древесину предпочтительным материалом, потому что они привыкли к ней. Кроме того, древесина традиционно ассоциируется с высоким качеством. А в корпоративной среде покупатель изделий из дерева и материалов обычно не является лицом, ответственным за техническое обслуживание и ремонт. Phoenix Recycled Plastics, компания из Пенсильвании, обнаружила, что спецификации, которые она получает от покупателей, часто разбивают предложения по стоимости проекта на две отдельные категории: пиломатериалы в одной категории и краска и рабочая сила в другой.Тем не менее, пластиковый пиломатериал, который является одним из основных продуктов, предлагаемых компанией, бывает разных цветов и не требует покраски. Большинство клиентов Phoenix Recycled Plastics явно заинтересованы в переработанных продуктах; но у них возникают проблемы с оценкой доступных продуктов из-за их эстетического предпочтения к древесине.

Действительно, пластиковые пиломатериалы заставили задуматься о стоимости жизненного цикла при покупке. В определенной степени это заставило менеджеров взвесить свои эстетические принципы и практичность.Преодоление этих препятствий требует времени. Во многих случаях также требуется директива руководства, чтобы поставить принцип позитивной экологической этики в один ряд с эстетикой дерева или офисных изделий из других материалов. Тед Рид, президент Data Group, решил, что его компании маркетинговых исследований следует купить Unity DP от Hammermill, когда он услышал, что он меньше застревает в копировальных аппаратах. Но хотя сотрудникам нравится идея использовать бумагу, сделанную из старых газет и журналов, некоторые не будут отправлять отчеты клиентам на не совсем белом Unity DP.Рид планирует включить описание содержания статьи на каждом листе, чтобы превратить потенциальную проблему восприятия — «эта компания непрофессиональна, потому что она использует некачественную бумагу» — в маркетинговый плюс — «эта компания несет ответственность за окружающую среду, потому что использует переработанная бумага.»

Пластиковые пиломатериалы заставили менеджеров взвесить эстетические принципы и практичность.

В целом, долговечность и стабильность сегодняшних переработанных продуктов намного выше, чем у продуктов, представленных на рынке всего три года назад.Испытания по контролю качества, которые проводились с продуктами с 1990 по 1991 год, в настоящее время имеют мало подшипниковых продуктов на рынке. Рассмотрим случай восстановленных картриджей с тонером. В конце 1980-х восстановители просто открывали старые картриджи и перепаковывали их новым тонером. Теперь они разбирают картриджи и заменяют их долговечными высококачественными барабанами и другими компонентами, изготовленными специально для того, чтобы можно было заряжать тонер от восьми до десяти раз. Восстановители предлагают бесплатное обслуживание лазерных принтеров в рамках своих стандартных контрактов, а ответственные компании обещают отремонтировать за свой счет любой принтер, который выходит из строя из-за неисправного картриджа.

Повышение качества переработанных продуктов указывает на еще одну сложную проблему. Хотя ограничение торговли по сути является незаконным, переработанные продукты, как и любые их заменители, ставят под сомнение устоявшиеся рынки. Некоторые производители копировальных аппаратов и несколько производителей лазерных принтеров не будут соблюдать контракты на обслуживание или гарантии, если используются какие-либо другие компоненты и материалы, кроме указанных. Такие ограничительные контракты также можно найти в отношении автомобильных запчастей, компьютеров, телекоммуникационного оборудования и многих других высокотехнологичных продуктов и услуг.Кроме того, франчайзинговые компании и авторизованные сервисные компании иногда используют название производителя в качестве прикрытия для собственных ограничений. В случае необходимости покупатели и менеджеры по закупкам должны навязывать конкуренцию сервисным контрактам и требовать от производителей письменного подтверждения любых ограничений на использование их продуктов.

Миф 3. Переработанные продукты недоступны, когда они вам нужны.

Доступность переработанных продуктов была реальной проблемой всего несколько лет назад и до сих пор существует, когда некоторым предприятиям, особенно издателям, требуется большое количество материалов для соблюдения жестких сроков.Но большинство стандартных бизнес-продуктов уже сегодня доступны. Крупные компании по производству писчей бумаги, такие как James River, в настоящее время предлагают множество сортов качественной бумаги различных цветов. А в 1988 году Rubbermaid, долгое время являвшаяся лидером в производстве товаров для уборки, начала использовать переработанный пластик в производстве контейнеров для вторичной переработки для программ Нью-Йорка. Основываясь на этом раннем успехе в Нью-Йорке, компания увидела рыночный потенциал для разработки переработанных версий ряда своих пластиковых продуктов, включая мусорные баки, ведра, вкладыши и колесные тележки.В настоящее время Rubbermaid продает более 70 продуктов, изготовленных из постпотребительского пластика.

Даже в случае издателей газет и журналов, которым требуется большое количество переработанной бумаги за короткое время, планирование и бдительность могут решить проблему доступности. Например, Союз потребителей, который публикует Consumer Reports, изучил возможность преобразования бумаги, на которой печатался его журнал, на переработанные материалы. Движущей силой использования переработанной бумаги была Рода Х.Карпаткин, исполнительный директор Союза потребителей. Она считала, что для ее некоммерческой организации важно учитывать экологические соображения в своей закупочной и издательской деятельности.

С тиражом более пяти миллионов экземпляров Consumer Reports является восьмым по величине журналом в США. Изначально типичный тираж журнала был слишком большим, чтобы его могли разместить поставщики вторичной бумаги. Однако Карпаткин и другие настаивали на своем.Они определили возможности для выпуска многих других публикаций Союза потребителей из переработанной бумаги, в том числе 1992 Руководство по составлению подоходного налога . Со временем поставщики журнала смогли предоставить CR бумагу с различной степенью переработанного содержимого для некоторых выпусков по номинально более высокой цене.

определил возможности для выпуска многих своих публикаций из переработанной бумаги.

Чтобы компенсировать более высокую цену, CR учредила фонд ценовых льгот, который частично финансировался за счет сбережений от их внутренней программы утилизации.Карпаткин и ее сотрудники также признали, что поддержка усилий перерабатывающей промышленности в разработке устойчивых материалов поможет ей удовлетворить потребности журнала. Количество вторичных материалов в Consumer Reports продолжает расти: половина тиража Consumer Reports теперь печатается на бумаге из вторичного сырья. Кроме того, более половины книг, издаваемых Союзом потребителей, в настоящее время печатаются на переработанной бумаге. В течение следующих нескольких лет Союз потребителей ожидает, что его поставщики разработают как постоянное сырье, так и конкурентоспособные цены.

Чтобы предотвратить возможное законодательство, которое обязывает переработку содержимого газетной бумаги, Ассоциация газетных издателей Пенсильвании (PNPA) предложила добровольную программу, которая увеличит использование газетной бумаги с переработанным содержимым до 50% к 1995 году. В 1988 году PNPA обнаружила, что переработанная газетная бумага составила 8%. В 1993 году ассоциация оценивает уровень в 35%. PNPA уверена, что усилия их 250 документов-членов могут поднять этот уровень до 50% до крайнего срока 1995 года. Единственное, что мешает PNPA, — это наличие переработанной газетной бумаги — не самих старых газет, а чистых листов газетной бумаги, производимой на фабриках.

По иронии судьбы, в то время как многие люди покорно собирают газеты для программ утилизации, ряд местных программ утилизации прекратили их сбор. Избыток необработанных газет, хотя и временный, свидетельствует о проблемах, связанных с задержкой во времени между сбором и обработкой. Опять же, недостаточно стимулировать предложение или спрос на переработанный товар. В целях эффективного генерирования предложения необработанных газет государственные программы сделали новый ресурс доступным для промышленности.Производители, в свою очередь, сейчас пытаются наверстать упущенное, модернизируя процессы и создавая новые области применения переработанных газет. К 2000 году каждая газета США будет содержать хотя бы часть переработанного контента.

К 2000 году каждая газета США будет содержать хотя бы часть переработанного контента.

Подобное стремление обойти законодательство побудило Bell Atlantic Directory Services исследовать использование переработанной бумаги для своих телефонных справочников. После тщательного изучения возможных вариантов коммунальное предприятие узнало, что единственным источником бумажной продукции для него был завод в Европе.Благодаря значительным инвестициям в компанию, бумага была импортирована в Соединенные Штаты для использования в издании телефонных справочников Bell Atlantic. Компания настаивала на том, чтобы запрашивать у американских бумажных компаний бумагу для справочников по конкурентоспособным ценам. А в ближайшие несколько лет в Северной Америке, вероятно, будет построен завод, который сможет обеспечивать Bell Atlantic всей необходимой бумагой.

Инвестиции в экологические исследования и разработки: стратегические альянсы

Десять лет назад небольшие американские компании и предприниматели инвестировали в новые производственные процессы, потому что они больше всего выиграли от вхождения в ниши для вторичной продукции.Однако совсем недавно, в конце 1980-х годов, большинство крупных компаний все еще инвестировали в модернизацию заводов для работы с нетронутыми природными ресурсами. Таким образом, чтобы производить переработанные продукты эквивалентного качества и цены, промышленность должна теперь вкладывать значительные средства в новые технологии. Помимо заявлений о социально ответственной миссии, инвестиции в НИОКР такого масштаба будут происходить только по двум причинам: ожидаемая прибыль и угроза конкуренции.

Фактически, на протяжении десятилетий из переработанного сырья производился ряд продуктов, в том числе стальные и алюминиевые банки, мыло и недорогие туалетные бумаги.В течение последних 70 лет такие компании, как Fort Howard, Wisconsin Tissue Mills и Marcal, использовали макулатуру с фабрик и принтеров в качестве основного источника своих производственных процессов. Поступив так, они получили дешевый ресурс, который позволил им создавать салфетки для недорогого сегмента рынка. В то же время они не рекламировали содержание переработанного волокна в своих продуктах, потому что прежние потребители считали это признаком низкого качества больше, чем что-либо еще. Но с учетом сегодняшнего потребительского спроса на продукцию из переработанной бумаги эти компании переупаковали ряд своих линий, чтобы они стали более экологичными.А с увеличением предложения постпотребительской макулатуры, особенно в результате программ утилизации офисных отходов, все три компании модернизировали заводы для обработки этого нового сырья. Теперь они увеличивают долю рынка, позиционируя себя как компании, предлагающие экологически безопасные продукты.

Или рассмотрим Rubbermaid, которая стала пионером в использовании постпотребительского пластика как в технологиях выдувного формования, так и в технологиях литья под давлением, заставив более мелких конкурентов, таких как Zarn и Toter, последовать их примеру. В настоящее время усиление конкуренции и спад на рынке постпотребительского полиэтилена высокой плотности сократило долю рынка Rubbermaid, особенно в области мусорных баков и контейнеров для вторичной переработки.Но компания отреагировала разработкой того, что они называют практическим подходом с замкнутым циклом к ​​приобретению сырья, что позволяет лучше управлять качеством вторсырья, которое они используют в производственном процессе.

Например, благодаря программе замкнутого цикла Rubbermaid теперь она является лидером в области восстановления и повторного использования стретч-пленки из полиэтилена низкой плотности (LDPE). Используя небольшую компанию по переработке пластмасс для очистки постпотребительского ПВД, Rubbermaid закупает стретч-пленку в распределительных центрах для таких компаний, как Giant Foods.Он отправляет их на переработку, а затем покупает переработанные гранулы у переработчика для использования в производстве новых продуктов (например, контейнеров для вторичной переработки или мусорных баков) для перепродажи тем же потребителям. Чтобы замкнуть этот цикл эффективно и с прибылью, Rubbermaid работает как с переработчиком, так и с Giant Foods, чтобы гарантировать, что пластмассы, которые они восстанавливают для повторного использования, имеют высочайшее качество и практически не содержат загрязнений. Управление качеством является ключевым моментом, поскольку оно позволяет Rubbermaid производить продукцию нескольких привлекательных цветов, а не обычные черные или серые контейнеры из переработанного пластика.

Инвестиции в экологические исследования и разработки создают множество возможностей для закрытия цикла рециркуляции, от новых производственных процессов для отдельного продукта до цикла сбора и обработки, такого как Rubbermaid. Хотя ряд крупных компаний начали инвестировать в новые процессы из-за давления конкуренции, они также создали стратегические союзы с государственными учреждениями, местными органами власти или другими компаниями, чтобы помочь разделить первоначальные высокие затраты на исследования и разработки. В случае International Paper ее подразделение Hammermill лицензировало технологию производства Unity DP у немецкой компании Steinbeis Temming Papier.Уже более десяти лет Steinbeis производит Hammermill Unity DP для немецкого рынка. Steinbeis продолжит производство бумаги для продажи в Соединенных Штатах, пока производство не начнется на новом заводе Hammermill в Пенсильвании.

Конечно, хотя Hammermill в настоящее время планирует установить конкурентоспособную цену Unity DP в США, у нее были другие экономические причины для лицензирования технологии в 1990 году. Поскольку лицензионное соглашение со Steinbeis является эксклюзивным, оно дает International Paper нишу на растущем рынке для экологически ответственная продукция.Кроме того, как и большинство старых промышленных гигантов, International Paper не раз сталкивалась с экологическими катастрофами. Переход на более экологически ответственные процессы сам по себе поможет компании удержать клиентов. Не говоря уже о том, что обработка древесной массы, необходимая для производства первичной бумаги, приводит к образованию опасных отходов, очистка которых становится все более дорогостоящей.

Партнерство Coca-Cola с Hoechst Celanese является примером еще одного стратегического альянса в области НИОКР, в данном случае с постоянным поставщиком.Помимо переработки стекла и алюминия, Coca-Cola инвестировала в разработку 2-литровых бутылок для газированных напитков, изготовленных на 25% из переработанного пластика бытового потребления. Coca-Cola стремится производить ряд экологически чистых продуктов; в частности, топ-менеджеры хотели обратить внимание на негативное отношение общества к переработанному пластику и общей пригодности пластика к переработке. Компания Hoechst Celanese разработала новую технологию для Coca-Cola, чтобы оставаться основным поставщиком пластиковых бутылок для гиганта безалкогольных напитков.В обмен на это Coca-Cola взяла на себя большую часть затрат на НИОКР и позволила Hoechst сохранить права на технологию.

Этот новый тип контейнера был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования в непосредственном контакте с напитками. Инновационный дизайн упаковки контейнера замыкает цикл переработки, поскольку тот же пластик, который использовался при производстве бутылок, потенциально может быть повторно использован в производственном процессе Coca-Cola и повторно использован для производства того же продукта. Чтобы получить одобрение этой новой технологии упаковки, Coca-Cola должна была убедить FDA в том, что компания может справиться с любой возможностью заражения или связанных с этим проблем со здоровьем.В результате этой новаторской работы Coca-Cola и FDA были изменены некоторые устаревшие правительственные постановления по гигиеническому качеству упаковки вторсырья. В настоящее время другие контейнеры для пищевых продуктов и напитков, сделанные из пластика постпотребительского производства, в том числе банки и бутылки для заправки салатов, арахисового масла и кетчупа, находятся либо на рынке, либо в разработке.

Пластик, который Coca-Cola использует для изготовления своей новой бутылки, можно повторно использовать для изготовления того же продукта, что замыкает цикл переработки.

Подход Bell Atlantic к объединению интересов государства и бизнеса представляет собой интересный поворот в отношении затрат на НИОКР. Телефонная компания, как коммунальное предприятие, подлежит большему регулированию со стороны государства, чем частные компании, и, следовательно, Bell разработала новые производственные процессы. Bell не только инвестировала в использование переработанной бумаги для своих телефонных справочников, но и расширила ресурсы, чтобы сделать сами телефонные справочники пригодными для вторичной переработки. Помимо прочего, Bell отказалась от использования термоплавких связующих клеев, которые буквально склеивали бы операции по переработке бумажной массы.Кроме того, компания отказалась от глянцевых бумажных обложек.

Bell Atlantic вложила средства в использование переработанной бумаги для своих телефонных справочников и в создание самих справочников, пригодных для вторичной переработки.

Однако Bell Atlantic и другие коммунальные предприятия также могут повышать потребительские ставки для покрытия дополнительных расходов на НИОКР. Такой баланс затрат между государственным и частным секторами является хрупким; но это может стимулировать более масштабные изменения, которых требует сложная экономическая проблема, такая как переработка. Bell также вложила значительные средства в установление партнерских отношений по переработке телефонных книг с местными государственными программами по переработке отходов на своей территории обслуживания.Местные координаторы по переработке несут ответственность за создание компонента программы по сбору и просвещению населения, в то время как Bell оплачивает транспортировку на рынки и гарантирует, что переработанные телефонные книги не будут выброшены на свалки.

Один из лучших примеров партнерства между государством и бизнесом, основанного на передовой изобретательности, можно найти в книге Recycled Plastics Marketing of Seattle. RPM, небольшая, но очень предприимчивая компания, заключила соглашение с властями Сиэтла о производстве компостера на заднем дворе для использования в программе интенсивного сокращения отходов Сиэтла.Компостер RPM изготовлен из 100% переработанного пластика. Изобретательность программы проистекает из того факта, что Компостер Сиэтла изготовлен из кувшинов для молока из полиэтилена высокой плотности, восстановленных в рамках городской программы утилизации. RPM получает предсказуемый поток материалов для своей продукции, а город гарантирует оплату большого количества компостеров. Компостеры, в свою очередь, выдаются горожанам бесплатно; но их использование сокращает количество мусора, который необходимо собирать у обочины, что существенно сокращает городские расходы на управление отходами.Подобное кооперативное партнерство демонстрирует потенциально положительное влияние переработки вторичного сырья на местное экономическое развитие, а также то, как бизнес и правительство могут заключать взаимовыгодные сделки.

Замыкание цикла: экономическое обоснование вторичной переработки

Некоторые компании, конечно, вносят свой вклад в общественные интересы просто потому, что верят в важность этого. Например, Conservatree Paper Company, дистрибьютор переработанной бумаги из Сан-Франциско, недавно начала пилотный проект в 20 школьных округах Калифорнии в рамках Программы пожертвований школ внутри города.В рамках этой программы Conservatree помогает школам, испытывающим проблемы с финансированием, жертвуя бумажными материалами на сумму 1% от общего объема продаж компании. Школы получают крайне необходимые материалы из вторсырья и . С образовательной точки зрения, дети получают возможность увидеть в действии полный цикл переработки — от сбора у обочины до покупки переработанных продуктов и их воспоминаний.

Но координация программ бизнеса и правительства в такой степени — непростая задача, независимо от того, руководствуется ли компания-участник государственными или частными интересами.Даже в случае с Seattle Composter, RPM и город ходили туда-сюда, предлагая заявки и встречные заявки в течение шести месяцев, прежде чем программа была реализована. Во многих отношениях существующие сейчас партнерства, такие как «Покупай переработанный бизнес-альянс», представляют собой государственно-частный эксперимент в области социальных изменений. Учитывая, что потребители в настоящее время получают неоднозначные сообщения от промышленности, экологических групп и их собственных местных программ утилизации — и учитывая, что профессионалы в области утилизации все еще спорят обо всем, от стоимости счетов за бутылки до того, существует ли кризис захоронения мусора, — как правительство и бизнес достигают своих соответствующие цели утилизации, несомненно, изменятся и адаптируются со временем.

Кроме того, бизнес-стратеги и политики не могут полагаться на достоверные данные для моделирования преимуществ вторичной переработки на основе классической экономической теории. Если предположить, что вопросы поставок сырья, стандартов маркировки и ценообразования решены надлежащим образом, остается открытым вопрос, действительно ли полномасштабный спрос на переработанные продукты создаст достаточную стабильность на рынке, чтобы обеспечить долгосрочную экономическую жизнеспособность инфраструктуры рециркуляции. Целью Агентства по охране окружающей среды США является удаление 40% отходов к 2000 году.Это означает, что отдельные потребители и компании должны будут выкупать около 80 миллионов тонн переработанной продукции в год. В настоящее время 20 миллионов тонн постпотребительских материалов закупаются в Соединенных Штатах (около 50% бизнеса) и превращаются обратно в переработанные продукты.

Тем не менее, простая экономика спроса и предложения не может полностью уловить ценность роста спроса на вторсырье. По сравнению со своими первозданными аналогами переработанные продукты обеспечивают ряд нематериальных, но все более важных преимуществ для бизнеса.С точки зрения маркетинга, использование переработанных офисных товаров или инвестиции отрасли в новые технологии, в которых используется переработанное сырье, помогут привлечь новых клиентов и сохранить старых. Кроме того, переоценка политики закупок для определения наличия тонких предубеждений в отношении переработанной продукции ставит под сомнение более общие стандарты качества и методы закупок, которые могут стоить больше, чем предполагало руководство. Инвестиции в переработанные продукты также означают усиление конкуренции и неизбежно приведут к инновациям в дизайне и новым технологиям, которые могут еще больше снизить производственные затраты.

Излишне говорить, что переработанные продукты, как правило, менее энергоемки и часто оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем их оригинальные аналоги. Хотя подсчитать относительные уровни воздействия на окружающую среду и энергию чрезвычайно сложно, вполне возможно, что в ближайшем будущем американские компании и правительственные учреждения в равной степени укажут свои инвестиции в эти продукты в официальной зеленой «табеле успеваемости». В этой табеле успеваемости (что-то вроде социальных балансов, которые многие немецкие компании производят добровольно) подробно описывается, сколько энергии компания сэкономила, и уровень загрязнения, который она уменьшила за счет покупки переработанных продуктов и разработки новых производственных технологий.

Даже когда дело доходит до контроля требований отрасли в отношении переработанного контента, бизнес больше всего выигрывает, помогая координировать, а не препятствуя усилиям EPA, экологических групп, Федеральной торговой комиссии и частных компаний. Консультативный совет по переработке отходов при EPA делает огромные успехи в разработке подходящих и приемлемых стандартов для всех сторон. Но поскольку ее технические возможности и понимание переработанных продуктов ежегодно возрастают, промышленность лучше всего оснащена, чтобы вести за собой других.Станьте свидетелем усилий Coca-Cola по изменению правил FDA и процедур тестирования.

В более широком масштабе рассмотрите возможность вторичной переработки для оживления промышленности США. Тихоокеанский Северо-Запад с одним из самых низких затрат на электроэнергию в Соединенных Штатах является основным регионом для бумажной промышленности, чтобы инвестировать в модернизацию предприятий, которые могут использовать переработанное сырье вместо первичной древесной массы. Фактически, ряд компаний, таких как Smurfit, International Paper, Georgia Pacific и Weyer-haeuser, уже сделали это. ³ Лесорубы затем могут пройти переподготовку для работы с машинами для переработки вторсырья, «измельчения» пластиковых пиломатериалов, работы с пресс-подборщиками для бумаги или работы на предприятиях по удалению краски. Акцент на переработке вторичного сырья может быть одним из ответов на проблемы местной экономики при условии, что корпоративные менеджеры и государственные деятели готовы работать как партнеры, а не как обычные противники.

Переработка пластмасс: проблемы и возможности

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.2009 27 июля; 364 (1526): 2115–2126.

Jefferson Hopewell

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

Robert Dvorak

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Эдвард Косиор

² Nextek Ltd, уровень 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Abstract

Пластмассы — недорогие, легкие и прочные материалы, из которых можно легко изготавливать различные продукты, которые находят применение в самых разных сферах применения. Как следствие, производство пластмасс за последние 60 лет заметно увеличилось. Однако нынешние уровни их использования и утилизации создают несколько экологических проблем. Около 4% мировой добычи нефти и газа, невозобновляемых ресурсов, используется в качестве сырья для пластмасс, а еще 3–4% расходуется на обеспечение энергии для их производства.Большая часть пластика, производимого каждый год, используется для изготовления одноразовой упаковки или других недолговечных продуктов, которые выбрасываются в течение года после изготовления. Одни только эти два наблюдения указывают на то, что наше нынешнее использование пластмасс не является устойчивым. Кроме того, из-за долговечности используемых полимеров значительные количества выброшенных пластмасс с истекшим сроком службы накапливаются в виде мусора на свалках и в естественных средах обитания по всему миру.

Вторичная переработка является одним из наиболее важных действий, доступных в настоящее время для уменьшения этих воздействий, и представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся областей в индустрии пластмасс.Переработка дает возможность сократить использование масла, выбросы углекислого газа и количество отходов, требующих утилизации. Здесь мы вкратце сравниваем переработку отходов с другими стратегиями сокращения отходов, а именно с сокращением использования материалов за счет сокращения объемов производства или повторного использования продуктов, использования альтернативных биоразлагаемых материалов и рекуперации энергии в качестве топлива.

Хотя пластмассы перерабатываются с 1970-х годов, количество перерабатываемых материалов варьируется географически, в зависимости от типа пластика и его применения.В ряде стран за последние десятилетия переработка упаковочных материалов быстро расширилась. Достижения в области технологий и систем для сбора, сортировки и переработки пригодных для вторичной переработки пластмасс создают новые возможности для вторичной переработки, и благодаря совместным действиям общественности, промышленности и правительств можно будет направить большую часть пластиковых отходов со свалок на переработку. следующие десятилетия.

Ключевые слова: переработка пластмасс, пластиковая упаковка, воздействие на окружающую среду, управление отходами, химическая переработка, рекуперация энергии

1.Введение

Промышленность пластмасс значительно развивалась с момента изобретения различных способов производства полимеров из нефтехимических источников. Пластмассы имеют существенные преимущества с точки зрения их малого веса, долговечности и более низкой стоимости по сравнению со многими другими типами материалов (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 a ). Мировое производство полимеров оценивается в 260 миллионов метрических тонн в год в 2007 году для всех полимеров, включая термопласты, термореактивные пластмассы, клеи и покрытия, но не синтетические волокна (PlasticsEurope 2008 b ).Это указывает на исторический темп роста около 9 процентов в год. Термопластические смолы составляют около двух третей этого производства, и их использование растет примерно на 5 процентов в год. глобально (Andrady 2003).

Сегодня пластмассы почти полностью производятся из нефтехимических продуктов, производимых из ископаемых нефти и газа. Около 4% годовой добычи нефти превращается непосредственно в пластмассу из нефтехимического сырья (Британская федерация пластмасс, 2008 г.). Поскольку производство пластмасс также требует энергии, на их производство приходится потребление аналогичного дополнительного количества ископаемого топлива.Однако можно также утверждать, что использование легких пластиков может сократить использование ископаемого топлива, например, в транспортных приложениях, когда пластики заменяют более тяжелые традиционные материалы, такие как сталь (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 b ). .

Примерно 50% пластмасс используется для одноразовых применений, таких как упаковка, сельскохозяйственная пленка и одноразовые потребительские товары, от 20 до 25% для долгосрочной инфраструктуры, такой как трубы, покрытия кабелей и конструкционные материалы, а также оставшаяся часть для потребительских приложений длительного пользования с промежуточным сроком службы, например, в электронных товарах, мебели, автомобилях и т.В 2007 году в Европейском союзе (ЕС) образовалось 24,6 миллиона тонн пластиковых отходов после потребления (PlasticsEurope 2008 b ). представляет разбивку потребления пластмасс в Великобритании в 2000 г. и вклад в образование отходов (Waste Watch 2003). Это подтверждает, что упаковка является основным источником пластиковых отходов, но очевидно, что другие источники, такие как отработанное электронное и электрическое оборудование (WEEE) и отслужившие свой срок автомобили (ELV), становятся значительными источниками пластиковых отходов.

Таблица 1.

Потребление пластмасс и образование отходов по секторам в Великобритании в 2000 г. (Waste Watch 2003).

Поскольку пластмассы массово производятся только около 60 лет, их долговечность в окружающей среде с уверенностью неизвестна.Большинство видов пластмасс не поддаются биологическому разложению (Andrady, 1994) и на самом деле чрезвычайно долговечны, и поэтому большинство полимеров, производимых сегодня, прослужат по крайней мере десятилетия, а возможно, и столетия, если не тысячелетия. Даже разлагаемый пластик может сохраняться в течение значительного времени в зависимости от местных факторов окружающей среды, поскольку скорость разложения зависит от физических факторов, таких как уровни воздействия ультрафиолетового света, кислорода и температуры (Swift & Wiles 2004), в то время как биоразлагаемые пластики требуют наличия подходящих микроорганизмы.Следовательно, темпы разложения значительно различаются между свалками, наземной и морской средой (Kyrikou & Briassoulis 2007). Даже когда пластмассовый предмет разрушается под воздействием атмосферных воздействий, он сначала распадается на более мелкие кусочки пластикового мусора, но сам полимер не обязательно может полностью разрушиться в течение значимого периода времени. Как следствие, на свалках и в виде мусора в естественной среде накапливаются значительные количества пластика, отслужившего свой срок, что приводит как к проблемам с утилизацией отходов, так и к ущербу окружающей среде (см. Barnes et al. 2009; Григорий 2009; Oehlmann et al. 2009; Райан и др. 2009; Teuten et al. 2009; Томпсон и др. 2009 b ).

Переработка, несомненно, является стратегией управления отходами, но ее также можно рассматривать как один из текущих примеров реализации концепции промышленной экологии, в то время как в естественной экосистеме нет отходов, а есть только продукты (Frosch & Gallopoulos 1989; McDonough & Braungart 2002). Переработка пластмасс — один из методов снижения воздействия на окружающую среду и истощения ресурсов.По сути, высокие уровни рециркуляции, такие как сокращение использования, повторное использование и ремонт или переработка, могут обеспечить определенный уровень обслуживания продукта с меньшими материальными затратами, чем потребовалось бы в противном случае. Таким образом, переработка может снизить потребление энергии и материалов на единицу продукции и, таким образом, повысить экологическую эффективность (WBCSD 2000). Тем не менее, следует отметить, что способность поддерживать любой остаточный уровень материальных затрат, а также затраты энергии и эффекты внешних воздействий на экосистемы будут определять окончательную устойчивость всей системы.

В этой статье мы рассмотрим существующие системы и технологии переработки пластмасс, доказательства экологической эффективности переработки пластмасс на протяжении жизненного цикла и кратко рассмотрим связанные с этим вопросы экономического и общественного интереса. Мы сосредоточимся на производстве и утилизации упаковки, так как это крупнейший источник пластиковых отходов в Европе и область значительного расширения инициатив по переработке в последнее время.

2. Обращение с отходами: обзор

Даже в пределах ЕС существует широкий спектр приоритетов обращения с отходами для общего потока твердых бытовых отходов (ТБО), от тех, которые имеют большой вес для захоронения, до тех, которые ориентированы на сжигание () производительность рециркуляции также значительно различается.Среднее количество ТБО, образующихся в ЕС, составляет 520 кг на человека в год и, по прогнозам, увеличится до 680 кг на человека в год к 2020 году (EEA 2008). В Великобритании общее использование пластика как в бытовой, так и в коммерческой упаковке составляет около 40 кг на человека в год, следовательно, оно составляет примерно 7-8% по весу, но составляет большую долю по объему от потока ТБО (Waste Watch 2003).

Темпы механической переработки и рекуперации энергии как стратегии управления отходами пластмасс в европейских странах (PlasticsEurope 2008 b ).

Вообще говоря, пластмассовые отходы утилизируются, когда они вывозятся со свалок или засоряются. Пластиковая упаковка особенно заметна как мусор из-за легкости как гибкого, так и жесткого пластика. Количество материала, попадающего в систему управления отходами, можно, в первом случае, уменьшить за счет действий, которые уменьшают использование материалов в продукции (например, замена тяжелых форматов упаковки на более легкие или уменьшение объема упаковки). Разработка продуктов, позволяющих повторно использовать, ремонтировать или переработать, приведет к тому, что меньше продуктов попадет в поток отходов.

После того, как материал попадает в поток отходов, переработка — это процесс использования регенерированного материала для производства нового продукта. Для органических материалов, таких как пластмассы, концепция рекуперации также может быть расширена за счет рекуперации энергии, когда теплотворная способность материала используется путем контролируемого сжигания в качестве топлива, хотя это приводит к меньшим общим экологическим характеристикам, чем рекуперация материалов, как это происходит. не снижает спроса на новый (первичный) материал. Такое мышление лежит в основе стратегии 4Rs на языке обращения с отходами — в порядке уменьшения экологической желательности — сокращения, повторного использования, рециркуляции (материалов) и рекуперации (энергии), при этом захоронение отходов является наименее желательной стратегией управления.

Также вполне возможно, чтобы один и тот же полимер проходил каскад через несколько стадий, например. производства в контейнер многократного использования, который, попав в поток отходов, собирается и перерабатывается в долговременное применение, которое, в свою очередь, превращается в отходы, а затем восстанавливается для получения энергии.

(a) Свалка

Свалка — это традиционный подход к управлению отходами, но в некоторых странах места для свалок становится все меньше. Хорошо управляемая свалка приводит к ограниченному непосредственному ущербу окружающей среде, помимо воздействия сбора и транспортировки, хотя существуют долгосрочные риски загрязнения почвы и грунтовых вод некоторыми добавками и побочными продуктами распада пластмасс, которые могут стать стойкими органическими загрязнителями. (Oehlmann et al. 2009; Teuten и др. . 2009 г.). Главный недостаток свалок с точки зрения устойчивости заключается в том, что материальные ресурсы, используемые для производства пластика, не восстанавливаются — поток материалов является линейным, а не циклическим. В Великобритании применяется налог на захоронение отходов, который в настоящее время будет повышаться каждый год до 2010 года, чтобы усилить стимулы для перенаправления отходов с полигонов на такие меры по рекуперации, как переработка (DEFRA 2007).

(b) Сжигание и рекуперация энергии

Сжигание снижает потребность в захоронении пластмассовых отходов, однако есть опасения, что опасные вещества могут быть выброшены в атмосферу в процессе.Например, ПВХ и галогенированные добавки обычно присутствуют в смешанных пластиковых отходах, что приводит к риску выброса диоксинов, других полихлорированных бифенилов и фуранов в окружающую среду (Gilpin et al. 2003). Как следствие, в первую очередь, этого предполагаемого риска загрязнения, сжигание пластика менее распространено, чем захоронение мусора и механическая переработка в качестве стратегии управления отходами. Заметными исключениями являются Япония и некоторые европейские страны, такие как Дания и Швеция, с обширной инфраструктурой мусоросжигательного завода для обращения с ТБО, включая пластмассы.

Сжигание можно использовать с восстановлением части энергии, содержащейся в пластике. Рекуперируемая полезная энергия может значительно варьироваться в зависимости от того, используется ли она для производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии или в качестве топлива из твердых отходов для заправки доменных печей или цементных печей. Также возможно сжижение до дизельного топлива или газификация посредством пиролиза (Arvanitoyannis & Bosnea 2001), и интерес к этому подходу для производства дизельного топлива возрастает, предположительно из-за роста цен на нефть.Процессы рекуперации энергии могут быть наиболее подходящим способом обращения с сильно смешанным пластиком, таким как некоторые электронные и электрические отходы и остатки автомобильного измельчителя.

(c) Понижение стоимости

Уменьшение количества упаковки, используемой на единицу, уменьшит объем отходов. Экономика диктует, что большинство производителей уже будут использовать материал, близкий к минимуму, необходимому для данного приложения (но см. Thompson et al. 2009 b ,). Однако этот принцип противоречит эстетике, удобству и маркетинговым преимуществам, которые могут привести к чрезмерному использованию упаковки, а также эффекту существующих инвестиций в инструменты и производственный процесс, что также может привести к чрезмерной упаковке некоторых продуктов.

(d) Повторное использование пластиковой упаковки

Сорок лет назад повторное использование бытовой упаковки в виде стеклянных бутылок и банок было обычным явлением. Ограничения для более широкого применения повторного использования жестких контейнеров, по крайней мере, частично связаны с логистикой, когда пункты распределения и сбора находятся на удалении от централизованных заводов по розливу продуктов, что приведет к значительным расстояниям обратной транспортировки. Кроме того, широкий ассортимент контейнеров и упаковок для брендов и маркетинговых целей делает невозможным прямой возврат и повторное наполнение.Схемы возврата и повторного наполнения существуют в нескольких европейских странах (Institute for Local Self-Reliance 2002), включая бутылки из ПЭТ, а также стекло, но в других странах они обычно считаются нишевым видом деятельности для местных предприятий, а не реалистичной крупномасштабной стратегией. уменьшить количество отходов упаковки.

Существуют значительные возможности для повторного использования пластмасс, используемых для перевозки товаров, а также для потенциального повторного использования или повторного производства некоторых пластиковых компонентов в дорогостоящих потребительских товарах, таких как автомобили и электронное оборудование.Это очевидно в промышленных масштабах с повторным использованием контейнеров и поддонов при транспортировке (см. Thompson et al. 2009 b ). Также наблюдается некоторый переход от одноразовых пластиковых пакетов для переноски к многоразовым пакетам, как из-за программ добровольного изменения поведения, как в Австралии (Департамент окружающей среды и наследия (Австралия), 2008 г.), так и в результате принятия законодательства, например сборы с пластиковых пакетов в Ирландии (Департамент экологического наследия и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г.) или недавний запрет на легкие сумки-переноски, например, в Бангладеш и Китае.

(e) Рециркуляция пластмасс

Терминология рециркуляции пластмасс сложна и иногда сбивает с толку из-за широкого спектра операций по рециркуляции и восстановлению (). Они включают четыре категории: первичные (механическая переработка в продукт с эквивалентными свойствами), вторичные (механическая переработка в продукты, требующие более низких свойств), третичные (восстановление химических компонентов) и четвертичные (восстановление энергии). Первичная переработка часто называется переработкой с замкнутым циклом, а вторичная переработка — понижением.Третичная переработка описывается как химическая переработка или переработка сырья и применяется, когда полимер деполимеризуется до его химических компонентов (Fisher 2003). Четвертичная переработка — это рекуперация энергии, энергия из отходов или валоризация. Биоразлагаемые пластмассы также можно компостировать, и это еще один пример третичной переработки, которая также описывается как органическая или биологическая переработка (см. Song et al .2009).

Таблица 2.

Терминология, используемая в различных типах переработки и рекуперации пластмасс.

В некоторых случаях регенерированный пластик, который не подходит для вторичного использования в предыдущем применении, используется для изготовления нового пластикового продукта, вытесняющего всю или часть первичной полимерной смолы — это также можно рассматривать как первичную переработку. Примерами являются пластиковые ящики и контейнеры, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, восстановленного из молочных бутылок, и волокна ПЭТ из восстановленной упаковки из ПЭТ.Понижение статуса — это термин, который иногда используется для вторичной переработки, когда регенерированный пластик помещается в приложение, которое обычно не использует первичный полимер, например. «Пластиковые пиломатериалы» в качестве альтернативы более дорогостоящим / более коротким лесоматериалам, это вторичная переработка (стандарт ASTM D5033).

Химическая переработка или переработка сырья имеет преимущество в том, что извлекают нефтехимические составляющие полимера, которые затем можно использовать для повторного производства пластмассы или для производства других синтетических химикатов. Однако, несмотря на то, что это технически осуществимо, в целом было сочтено, что это неэкономично без значительных субсидий из-за низкой цены нефтехимического сырья по сравнению с производственными и технологическими затратами, понесенными для производства мономеров из пластиковых отходов (Patel et al. 2000). Это неудивительно, поскольку это эффективно обращает вспять энергоемкую полимеризацию, ранее проводившуюся при производстве пластмасс.

Переработка полиолефинов посредством термического крекинга производилась в Великобритании на предприятии, первоначально построенном BP, а в Германии — BASF. Однако последний завод был закрыт в 1999 г. (Aguado et al. 2007). Химическая переработка ПЭТ оказалась более успешной, поскольку возможна деполимеризация в более мягких условиях.Смола ПЭТ может быть разложена гликолизом, метанолизом или гидролизом, например, для получения ненасыщенных полиэфирных смол (Sinha et al. 2008). Его также можно превратить обратно в ПЭТ, либо после деполимеризации, либо путем простой повторной подачи хлопьев ПЭТ в реактор полимеризации, это также может удалить летучие загрязнители, поскольку реакция происходит при высокой температуре и вакууме (Uhde Inventa-Fischer 2007 ).

(f) Альтернативные материалы

Биоразлагаемые пластмассы могут решить ряд проблем обращения с отходами, особенно для одноразовой упаковки, которую нелегко отделить от органических отходов в общественном питании или в сельском хозяйстве.Можно включить биоразлагаемые пластмассы в аэробное компостирование или путем анаэробного сбраживания с улавливанием метана для использования энергии. Однако биоразлагаемые пластмассы также могут усложнить обращение с отходами, если они вводятся без соответствующих технических характеристик, систем обращения и просвещения потребителей. Кроме того, очевидно, что могут возникнуть серьезные проблемы с получением достаточного количества биомассы, чтобы заменить большую часть текущего потребления полимеров, поскольку только 5 процентов текущего европейского химического производства используют биомассу в качестве сырья (Soetaert & Vandamme 2006).Это большая тема, которую нельзя охватить в этой статье, за исключением того, что желательно, чтобы компостируемые и разлагаемые пластмассы были соответствующим образом маркированы и использовались таким образом, чтобы дополнять, а не компрометировать схемы управления отходами (см. Song et al . 2009 г.).

3. Системы для вторичной переработки пластика

Пластиковые материалы могут быть переработаны различными способами, и простота переработки зависит от типа полимера, дизайна упаковки и типа продукта. Например, жесткие контейнеры, состоящие из одного полимера, проще и экономичнее перерабатывать, чем многослойные и многокомпонентные упаковки.

Термопласты, включая ПЭТ, ПЭ и ПП, имеют высокий потенциал для механической переработки. Термореактивные полимеры, такие как ненасыщенный полиэфир или эпоксидная смола, не могут быть переработаны механически, за исключением потенциально повторного использования в качестве наполнителя после того, как они были уменьшены в размере или измельчены до мелких частиц или порошков (Rebeiz & Craft 1995). Это связано с тем, что термореактивные пластмассы постоянно сшиваются при производстве и поэтому не могут быть переплавлены и повторно сформированы. Переработка сшитой резины из автомобильных шин обратно в резиновую крошку для переработки в другие продукты действительно происходит, и ожидается, что она будет расти в связи с Директивой ЕС о захоронении отходов (1999/31 / EC), которая запрещает захоронение отходов шины и отходы шин.

Основная проблема при производстве переработанных смол из пластиковых отходов заключается в том, что большинство различных типов пластмасс несовместимы друг с другом из-за присущей им несмешиваемости на молекулярном уровне и различий в требованиях к переработке на макроуровне. Например, небольшое количество загрязнителя ПВХ, присутствующего в потоке рециркуляции ПЭТ, будет разлагать переработанную смолу ПЭТ из-за выделения газообразной соляной кислоты из ПВХ при более высокой температуре, необходимой для плавления и переработки ПЭТ.И наоборот, ПЭТ в потоке рециркулируемого ПВХ будет образовывать твердые комки недиспергированного кристаллического ПЭТ, что значительно снижает ценность переработанного материала.

Следовательно, часто технически невозможно добавить регенерированный пластик к первичному полимеру без ухудшения по крайней мере некоторых качественных характеристик первичного пластика, таких как цвет, прозрачность или механические свойства, такие как ударная вязкость. В большинстве случаев переработанная смола смешивает переработанную смолу с первичной смолой — часто используется с полиолефиновыми пленками для некритических применений, таких как мешки для мусора, ирригационные или дренажные трубы без номинального давления, или для использования в многослойных приложениях, где переработанная смола помещается между поверхностными слоями первичной смолы.

Возможность замены вторичного пластика на первичный полимер обычно зависит от чистоты регенерированного пластикового сырья и требований к свойствам пластмассового продукта, который будет производиться. Это привело к нынешним схемам переработки бытовых отходов, которые концентрируются на наиболее легко разделяемых упаковках, таких как бутылки из-под безалкогольных напитков и воды из ПЭТ, а также бутылки из-под молока из полиэтилена высокой плотности, которые можно точно идентифицировать и отсортировать из потока смешанных отходов. . Напротив, существует ограниченная рециркуляция многослойных / многокомпонентных изделий, поскольку это приводит к загрязнению между типами полимеров.Таким образом, вторичная переработка после потребителя состоит из нескольких ключевых этапов: сбор, сортировка, очистка, уменьшение размера и разделение и / или обеспечение совместимости для уменьшения загрязнения несовместимыми полимерами.

(a) Сбор

Сбор пластиковых отходов может производиться по «схемам привоза» или путем сбора на обочине. Схемы принесения, как правило, приводят к низким показателям собираемости при отсутствии либо решительного общественного поведения, либо схем возврата депозитов, которые налагают прямой экономический стимул для участия.Следовательно, общая тенденция заключается в сборе вторсырья путем сбора на тротуарах наряду с ТБО. Чтобы максимизировать рентабельность этих программ, большинство сборов на обочине представляют собой смешанные вторсырья (бумага / картон, стекло, алюминий, сталь и пластмассовые контейнеры). Хотя схемы сбора пластиковых бутылок были очень успешными при извлечении пластиковых бутылок из домов, с точки зрения общего потребления, как правило, утилизируется только 30-40% пластиковых бутылок после потребителя, поскольку большая часть такой упаковки поступает от продуктов питания и напитков. потребляется вдали от дома.По этой причине важно разработать эффективные схемы сбора отходов «на ходу» и «офисная переработка», если мы хотим увеличить общий уровень сбора пластиковой упаковки.

(b) Сортировка

Сортировка смешанных жестких вторсырья осуществляется как автоматическими, так и ручными методами. Автоматической предварительной сортировки обычно достаточно, чтобы получить поток пластика, отделенный от стекла, металлов и бумаги (кроме наклеенных, например этикеток и крышек). Как правило, молочные бутылки из прозрачного ПЭТ и непигментированного ПЭНД идентифицируются положительно и выделяются из потока.Автоматическая сортировка контейнеров в настоящее время широко используется операторами предприятий по утилизации материалов, а также многими предприятиями по переработке пластмасс. Эти системы обычно используют спектроскопию в ближней инфракрасной области с преобразованием Фурье (FT-NIR) для анализа типа полимера, а также используют системы оптического распознавания цвета для сортировки потоков на четкие и цветные фракции. С помощью оптических сортировщиков можно различать прозрачные, голубые, темно-синие, зеленые и другие цветные ПЭТ-контейнеры. Эффективность сортировки можно повысить с помощью нескольких детекторов и последовательной сортировки.Другие технологии сортировки включают обнаружение рентгеновских лучей, которое используется для разделения контейнеров из ПВХ, которые содержат 59 процентов хлора по весу и поэтому могут быть легко различимы (Arvanitoyannis & Bosnea 2001; Fisher 2003).

Большинство местных органов власти или предприятий по рекуперации материалов не собирают активно гибкую упаковку после потребителя, поскольку в настоящее время имеется недостаток в оборудовании, которое позволяет легко отделить гибкие упаковки. Многие предприятия по переработке пластика используют троммели и системы классификации воздуха на основе плотности для удаления небольших количеств гибких материалов, таких как некоторые пленки и этикетки.Однако в этой области есть разработки и новые технологии, такие как баллистические сепараторы, сложные гидроциклоны и воздушные классификаторы, которые повысят возможности восстановления гибкой упаковки после потребителя (Fisher 2003).

(c) Уменьшение размера и очистка

Жесткие пластмассы обычно измельчают до хлопьев и очищают от остатков пищи, волокон целлюлозы и клея. В моечных установках последнего поколения используется всего 2–3 м ³ воды на тонну материала, что примерно вдвое меньше, чем у предыдущего оборудования.Инновационные технологии удаления органических веществ и поверхностных загрязнений из хлопьев включают «химическую чистку», которая очищает поверхности за счет трения без использования воды.

(d) Дальнейшее разделение

После уменьшения размера можно применить ряд методов разделения. Разделение раковина / поплавок в воде может эффективно отделить полиолефины (PP, HDPE, L / LLDPE) от PVC, PET и PS. Использование различных сред может позволить отделить ПС от ПЭТ, но ПВХ нельзя удалить из ПЭТ таким образом, поскольку их диапазоны плотности перекрываются.Другие методы разделения, такие как отмучивание воздухом, также могут использоваться для удаления пленок низкой плотности с более плотных измельченных пластиков (Chandra & Roy 2007), например в удалении этикеток с ПЭТ-хлопьев.

Технологии уменьшения загрязнения ПВХ в хлопьях ПЭТ включают пенную флотацию (Drelich et al. 1998; Marques & Tenorio 2000) [Jh2], FT-NIR или рамановские эмиссионные спектроскопические детекторы для обеспечения выброса хлопьев и использования различных электростатических свойств (Park и др. 2007).Для ПЭТ-хлопьев можно использовать термические печи для выборочного разложения незначительных количеств примесей ПВХ, так как ПВХ становится черным при нагревании, что позволяет производить сортировку по цвету.

Существуют различные методы сортировки хлопьев, но традиционные системы сортировки ПЭТ преимущественно ограничиваются разделением; (i) цветные хлопья из прозрачных хлопьев ПЭТ и (ii) материалы с различными физическими свойствами, такими как плотность из ПЭТ. Новые подходы, такие как системы лазерной сортировки, могут использоваться для удаления других примесей, таких как силиконы и нейлон.

«Лазерная сортировка» использует эмиссионную спектроскопию для различения типов полимеров. Эти системы, вероятно, значительно улучшат способность разделять сложные смеси, поскольку они могут выполнять до 860 000 спектров ^–1 и сканировать каждую отдельную чешуйку. Их преимущество в том, что их можно использовать для сортировки различного черного пластика — проблема традиционных автоматических систем. Применение систем лазерной сортировки, вероятно, увеличит разделение WEEE и автомобильного пластика.Эти системы также могут разделять полимеры по типу или марке, а также могут отделять полиолефиновые материалы, такие как полипропилен, от полиэтилена высокой плотности. Тем не менее, это все еще очень новый подход, и в настоящее время он используется лишь на небольшом количестве европейских предприятий по переработке отходов.

(e) Текущие достижения в переработке пластика

Инновации в технологиях переработки за последнее десятилетие включают в себя все более надежные детекторы и сложное программное обеспечение для принятия решений и распознавания, которые в совокупности повышают точность и производительность автоматической сортировки — например, могут работать современные детекторы FT-NIR. на период до 8000 ч между отказами извещателей.

Другая область инноваций заключалась в поиске более ценных приложений для вторичных полимеров в процессах с замкнутым циклом, которые могут напрямую заменить первичный полимер (см.). Например, в Великобритании с 2005 года большая часть листов ПЭТ для термоформования содержит 50–70% переработанного ПЭТ (rPET) за счет использования листа со слоем A / B / A, где внешние слои (A) представляют собой одобренную для контакта с пищевыми продуктами первичную смолу. , а внутренний слой (B) — это rPET. Пищевой rPET теперь также широко доступен на рынке для прямого контакта с пищевыми продуктами из-за разработки «сверхчистых» сортов.У них есть только небольшое ухудшение прозрачности по сравнению с первичным ПЭТ, и они используются при 30-50% замене первичного ПЭТ во многих областях применения и на 100% материала в некоторых бутылках.

Таблица 3.

Сравнение некоторых воздействий на окружающую среду производства товарных полимеров и текущих возможностей вторичной переработки из источников после потребителя.

Ряд европейских стран, включая Германию, Австрию, Норвегию, Италию и Испанию, уже собирают, в дополнение к своим потокам бутылок, жесткую упаковку, такую ​​как лотки, кадки и горшки, а также ограниченное количество гибкой упаковки для потребителя, такой как как пленки и обертки.Переработка этой упаковки без бутылок стала возможной благодаря улучшениям в технологиях сортировки и мойки и появлению новых рынков для вторичного сырья. В Великобритании Программа действий по утилизации отходов (WRAP) провела первоначальное исследование переработки смешанных пластмасс и в настоящее время проводит его полномасштабную валидацию (WRAP 2008 b ). Потенциальные выгоды от переработки смешанного пластика с точки зрения ресурсоэффективности, утечки со свалок и экономии выбросов очень высоки, если учесть тот факт, что в Великобритании, по оценкам, ежегодно производится более миллиона тонн пластиковой упаковки без бутылок. (WRAP 2008 a ) по сравнению с 525 000 тоннами отходов пластиковых бутылок (WRAP 2007).

4. Экологическое обоснование утилизации

Анализ жизненного цикла может быть полезным инструментом для оценки потенциальных преимуществ программ утилизации. Если переработанный пластик используется для производства товаров, которые в противном случае были бы изготовлены из нового (первичного) полимера, это напрямую сократит использование масла и выбросы парниковых газов, связанных с производством первичного полимера (за вычетом выбросов, связанных с самой деятельностью по переработке. ). Однако, если пластмассы перерабатываются в изделия, которые ранее были изготовлены из других материалов, таких как дерево или бетон, тогда не будет достигнута экономия в потребностях в производстве полимеров (Fletcher & Mackay 1996).Возможны другие экологические издержки или выгоды от использования любого такого альтернативного материала, но они отвлекают от нашего обсуждения преимуществ вторичной переработки, и их следует рассматривать в индивидуальном порядке. Здесь мы в первую очередь рассмотрим переработку пластмасс в продукты, которые в противном случае были бы произведены из первичного полимера.

Технологии рециркуляции сырья (химической) удовлетворяют общему принципу регенерации материалов, но являются более дорогостоящими, чем механическая рециркуляция, и менее энергетически выгодны, поскольку полимер необходимо деполимеризовать, а затем повторно полимеризовать.Исторически это требовало очень значительных субсидий из-за низкой цены на нефтехимические продукты в отличие от высоких производственных и производственных затрат на химическую переработку полимеров.

Рекуперация энергии из пластиковых отходов (путем преобразования в топливо или путем прямого сжигания для выработки электроэнергии, использования в цементных печах и доменных печах и т. Д.) Может использоваться для уменьшения объемов захоронения отходов, но не снижает спрос на ископаемое топливо (поскольку пластиковые отходы были получены из нефтехимических продуктов; Garforth et al. 2004). Их выбросы также вызывают опасения для окружающей среды и здоровья.

Одним из ключевых преимуществ вторичной переработки пластмасс является снижение потребности в производстве пластмасс. предоставляет данные о некоторых воздействиях на окружающую среду от производства первичных товарных пластиков (до «заводских ворот») и обобщает способность этих смол быть переработанным из бытовых отходов. Что касается использования энергии, то, как было показано, переработка позволяет экономить больше энергии, чем при рекуперации энергии, даже с учетом энергии, используемой для сбора, транспортировки и повторной обработки пластика (Morris 1996).Анализ жизненного цикла также использовался для систем переработки пластика для оценки чистого воздействия на окружающую среду (Arena et al. 2003; Perugini et al. 2005), и они выявили большие положительные экологические преимущества механической переработки по сравнению с захоронением и сжиганием с рекуперацией энергии.

Было подсчитано, что переработка ПЭТ-бутылок дает чистую выгоду в виде выбросов парниковых газов в размере 1,5 тонны CO ₂ -э на тонну переработанного ПЭТ (Департамент окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005), а также сокращение количества свалок и чистое потребление энергии.Среднее чистое сокращение на 1,45 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного пластика было оценено в качестве полезного ориентира для политики (ACRR 2004), одной из оснований для этого значения, по-видимому, послужил немецкий анализ жизненного цикла (LCA ) исследование (Patel et al. 2000), в котором также было обнаружено, что большая часть чистой энергии и выгод от выбросов возникает в результате замещения производства первичных полимеров. Недавняя оценка жизненного цикла, специально предназначенная для производства бутылок из ПЭТ, подсчитала, что использование 100% переработанного ПЭТ вместо 100% первичного ПЭТ снизит выбросы за весь жизненный цикл с 446 до 327 г CO ₂ на бутылку, в результате относительное сокращение выбросов (WRAP 2008 e ).

Смешанные пластмассы, наименее благоприятный источник вторичного полимера, все же могут обеспечить чистую выгоду от 0,5 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного продукта (WRAP 2008 c ). Более высокая экологическая эффективность переработки бутылок обусловлена ​​как более эффективным процессом переработки бутылок по сравнению с смешанными пластиками, так и особенно высоким профилем выбросов при производстве первичного ПЭТ. Тем не менее, сценарий переработки смешанных пластмасс по-прежнему имеет положительную чистую выгоду, которая считается превосходящей по сравнению с другими изученными вариантами, как в отношении захоронения отходов, так и утилизации энергии в качестве топлива из твердых отходов, при условии замещения первичного полимера.

5. Общественная поддержка утилизации

Общественность все больше осознает необходимость устойчивого производства и потребления. Это побудило местные власти организовать сбор вторсырья, побудило некоторых производителей разрабатывать продукты с вторичным содержанием, а другие предприятия удовлетворить этот общественный спрос. Маркетинговые исследования потребительских предпочтений показывают, что существует значительная, но не подавляющая часть людей, которые ценят экологические ценности в своих покупательских моделях.Для таких клиентов подтверждение вторичного содержимого и пригодности упаковки для вторичной переработки может быть положительным признаком, в то время как преувеличенные заявления о возможности вторичной переработки (где вторичная переработка является потенциальной, а не действительной) могут снизить доверие потребителей. Было отмечено, что участие в схемах рециркуляции — это экологическое поведение, которое широко используется среди населения в целом и составило 57 процентов в Великобритании в исследовании 2006 года (WRAP 2008 d ) и 80 процентов в исследовании Австралии, где коллекция kerbside существовала дольше (NEPC 2001).

Некоторые правительства используют политику поощрения вторичной переработки отходов, например Директиву ЕС по упаковке и отходам упаковки (94/62 / EC). Впоследствии это привело к тому, что Германия приняла законодательство о расширенной ответственности производителя, в результате чего была принята схема die Grüne Punkt (Зеленая точка), предусматривающая восстановление и переработку упаковки. В Великобритании ответственность производителя была введена посредством схемы создания и продажи нот для восстановления упаковки, а также недавно введенного сбора за захоронение отходов для финансирования ряда мероприятий по сокращению отходов.Вследствие всех вышеперечисленных тенденций рыночная стоимость вторичного полимера и, следовательно, возможность вторичной переработки заметно выросли за последние несколько лет.

Расширенная ответственность производителя также может быть введена посредством схем возврата депозита, например, в отношении контейнеров для напитков, аккумуляторов и автомобильных шин. Эти схемы могут быть эффективными для повышения уровня сбора, например, в одном штате Австралии есть схема сдачи контейнеров (которая включает бутылки из-под безалкогольных напитков из ПЭТ), а также схемы сбора на обочине дороги.Здесь уровень сбора ПЭТ-бутылок составил 74% продаж по сравнению с 36% продаж в других штатах, где сбор только на обочине дороги. Доля бутылок в подстилке также была уменьшена по сравнению с другими штатами (West 2007).

6. Экономические вопросы, связанные с рециклингом

Два ключевых экономических фактора влияют на жизнеспособность рециклинга термопластов. Это цена переработанного полимера по сравнению с первичным полимером и стоимость переработки по сравнению с альтернативными формами приемлемой утилизации.Есть дополнительные проблемы, связанные с различиями в количестве и качестве поставок по сравнению с первичным пластиком. Отсутствие информации о наличии переработанного пластика, его качестве и пригодности для конкретных применений также может сдерживать использование переработанного материала.

Исторически основными методами удаления отходов были захоронение или сжигание. Стоимость захоронения мусора значительно различается в зависимости от региона в зависимости от геологии и характера землепользования и может повлиять на жизнеспособность утилизации в качестве альтернативного пути захоронения.В Японии, например, раскопки, необходимые для захоронения мусора, обходятся дорого из-за твердой природы подстилающей вулканической породы; в то время как в Нидерландах это дорого из-за проницаемости с моря. Высокая стоимость утилизации является экономическим стимулом либо к переработке, либо к рекуперации энергии.

Сбор использованного пластика из домашних хозяйств более экономичен в пригородах, где плотность населения достаточно высока для достижения эффекта масштаба. Наиболее эффективная схема сбора может варьироваться в зависимости от местности, типа жилья (дома или большие многоквартирные дома) и типа имеющихся средств сортировки.В сельской местности схемы «привезти», когда население самостоятельно сдают отходы на переработку, например, когда они посещают соседний город, считаются более рентабельными, чем сбор на обочине дороги. Многие местные органы власти и некоторые супермаркеты в Великобритании используют «привозные банки» или даже торговые автоматы по обратной продаже. Эти последние методы могут быть хорошим источником относительно чистых вторсырья, но неэффективны в обеспечении высоких показателей сбора бытовых отходов. В Великобритании резкое увеличение сбора мусора из пластиковых бутылок стало очевидным только после относительно недавнего внедрения утилизации тротуаров ().

Рост сбора пластиковых бутылок по схемам доставки и тротуара в Великобритании (WRAP 2008 d ).

На цену первичного пластика влияет цена на нефть, которая является основным сырьем для производства пластика. Поскольку качество рекуперированного пластика обычно ниже, чем у первичного пластика, цена на первичный пластик устанавливает потолок для цен на рекуперированный пластик. Цена на нефть значительно выросла за последние несколько лет, с 2005 года с диапазона примерно 25 долларов США за баррель до диапазона цен в диапазоне 50–150 долларов США.Следовательно, хотя более высокие цены на нефть также в некоторой степени увеличивают стоимость сбора и переработки, переработка стала относительно более привлекательной с финансовой точки зрения.

Технологический прогресс в переработке вторичного сырья может улучшить экономические показатели двумя основными способами — за счет снижения затрат на переработку (повышение производительности / эффективности) и за счет сокращения разрыва между стоимостью переработанной смолы и первичной смолы. Последнее особенно усиливается технологиями превращения рекуперированного пластика в полимер пищевого качества путем удаления загрязнений, поддерживая рециркуляцию по замкнутому циклу.Эта технология была проверена для rPET из прозрачных бутылок (WRAP 2008 b ), а совсем недавно для rHDPE из молочных бутылок (WRAP 2006).

Итак, хотя более десяти лет назад переработка пластмасс без субсидий была в основном жизнеспособной только из постиндустриальных отходов или в местах, где стоимость альтернативных форм утилизации была высокой, теперь она становится все более жизнеспособной в гораздо более широком географическом масштабе, и для бытовых отходов.

7. Текущие тенденции в переработке пластика

В Западной Европе образование пластиковых отходов растет примерно на 3 процента в год, что примерно соответствует долгосрочному экономическому росту, в то время как объем механической переработки значительно увеличивался. примерно 7 процентов годовых.Однако в 2003 году это по-прежнему составляло лишь 14,8% образовавшихся пластиковых отходов (из всех источников). Вместе с рециркуляцией сырья (1,7 процента) и рекуперацией энергии (22,5 процента) это составило примерно 39 процентов от 21,1 миллиона тонн пластиковых отходов, образовавшихся в 2003 году (). Эта тенденция к увеличению как механической переработки, так и рекуперации энергии продолжается, хотя это тенденция к увеличению образования отходов.

Объемы пластиковых отходов, вывозимых на свалки и собираемых различными методами в Западной Европе, 1993–2003 гг. (APME 2004).

8. Проблемы и возможности для улучшения переработки пластмасс

Эффективная переработка смешанных пластиковых отходов является следующей важной задачей для сектора переработки пластмасс. Преимущество заключается в возможности рециркулировать большую часть потока пластиковых отходов за счет расширения сбора пластиковой упаковки после потребителя, чтобы охватить более широкий спектр материалов и типов упаковки. Дизайн продукта для вторичной переработки имеет большой потенциал, чтобы помочь в таких усилиях по вторичной переработке. Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что количество упаковки в обычной корзине для покупок, которая, даже если она собрана, не может быть эффективно переработана, колеблется от 21 до 40% (Ассоциация местного самоуправления (Великобритания) 2007).Следовательно, более широкая реализация политики по продвижению принципов экологического дизайна в промышленности может иметь большое влияние на эффективность переработки, увеличивая долю упаковки, которую можно экономично собирать и направлять со свалки (см. Shaxson et al. 2009). Та же логика применима к потребительским товарам длительного пользования, предназначенным для разборки, вторичной переработки, и спецификации использования переработанных смол являются ключевыми действиями для увеличения вторичной переработки.

Большинство схем сбора после потребителя предназначены для жесткой упаковки, поскольку гибкая упаковка имеет тенденцию быть проблематичной на этапах сбора и сортировки.Большинство современных предприятий по утилизации материалов испытывают трудности с обращением с гибкой пластиковой упаковкой из-за различных характеристик обращения с жесткой упаковкой. Низкое соотношение веса к объему пленок и пластиковых пакетов также снижает экономическую целесообразность инвестирования в необходимые объекты для сбора и сортировки. Однако в настоящее время пластиковые пленки перерабатываются из источников, включая вторичную упаковку, такую ​​как термоусадочная пленка для поддонов и ящиков, а также некоторые сельскохозяйственные пленки, так что это возможно при правильных условиях.Подходы к увеличению объемов вторичной переработки пленок и гибкой упаковки могут включать раздельный сбор или инвестиции в дополнительные сортировочные и перерабатывающие предприятия на предприятиях по утилизации смешанных пластиковых отходов. Для успешной переработки смешанных пластмасс необходимо выполнять высокопроизводительную сортировку исходных материалов, чтобы гарантировать, что типы пластмасс разделяются до высокого уровня чистоты; однако существует необходимость в дальнейшем развитии конечных рынков для каждого потока рециклатов полимеров.

Эффективность вторичной переработки упаковки после потребителя могла бы быть значительно увеличена, если бы разнообразие материалов было рационализировано до подмножества текущего использования. Например, если все жесткие пластиковые контейнеры, от бутылок, банок до лотков, были из ПЭТ, ПНД и ПП, без прозрачного ПВХ или ПС, которые проблематично отсортировать от смешанных вторсырья, тогда вся жесткая пластиковая упаковка могла бы быть собрана и отсортирована. производить переработанные смолы с минимальным перекрестным загрязнением. Потери отбракованного материала и стоимость переработанных смол будут увеличены.Кроме того, следует выбирать этикетки и клейкие материалы, чтобы обеспечить максимальную эффективность вторичной переработки. Улучшения в сортировке / разделении на предприятиях по переработке отходов дают дополнительный потенциал как для увеличения объемов переработки, так и для повышения экологической эффективности за счет сокращения фракций отходов, использования энергии и воды (см. §3). Целью должно быть максимальное увеличение объема и качества переработанных смол.

9. Выводы

Таким образом, вторичная переработка является одной из стратегий управления отходами пластиковых изделий в конце срока их службы.Это имеет смысл как с экономической, так и с экологической точек зрения, и последние тенденции демонстрируют существенное увеличение скорости восстановления и переработки пластиковых отходов. Эти тенденции, вероятно, сохранятся, но все еще существуют некоторые серьезные проблемы, связанные как с технологическими факторами, так и с проблемами экономического или социального поведения, связанными со сбором рециркулируемых отходов и заменой первичного материала.

Переработка более широкого ассортимента пластиковой упаковки после потребителя вместе с пластиковыми отходами от потребительских товаров и ПЗВ позволит в дальнейшем улучшить показатели утилизации пластиковых отходов и их утечки со свалок.В сочетании с усилиями по расширению использования и спецификации переработанных сортов в качестве замены первичного пластика переработка пластиковых отходов является эффективным способом улучшения экологических показателей полимерной промышленности.

Ссылки

• ACRR 2004 Руководство по надлежащей практике переработки пластиковых отходов Брюссель, Бельгия: Ассоциация городов и регионов по переработке [Google Scholar]
• Агуадо Дж., Серрано Д.П., Сан-Мигель Дж. 2007 г. Европейские тенденции в переработке пластикового сырья отходы.Global NEST J. 9, 12–19 [Google Scholar]
• Andrady A.1994 Оценка биоразложения синтетических полимеров в окружающей среде. Polym. Ред. 34, 25–76 (doi: 10.1080 / 1532179
  09632) [Google Scholar]
• Андради А., 2003 г. Учебник по окружающей среде. В «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 3–76. Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Андради А. Л., Нил М. А. 2009. Применение и социальные преимущества пластмасс. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1977–1984 (DOI: 10.1098 / rstb.2008.0304) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• APME 2004 Анализ потребления и восстановления пластмасс в Европе Брюссель, Бельгия: Европейская ассоциация производителей пластмасс [Google Scholar]
• Arena U., Mastellone М., Перуджини Ф. 2003 Оценка жизненного цикла системы переработки пластиковой упаковки. Int. J. Оценка жизненного цикла. 8, 92–98 (doi: 10.1007 / BF02978432) [Google Scholar]
• Арванитояннис И., Босня Л., 2001 Утилизация полимерных материалов, используемых для упаковки пищевых продуктов: текущее состояние и перспективы.Food Rev. Int. 17, 291–346 (doi: 10.1081 / FRI-100104703) [Google Scholar]
• Стандарт ASTM D5033 2000 Стандартное руководство по разработке стандартов ASTM, относящихся к переработке и использованию переработанных пластиков Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International; (DOI: 10.1520 / D5033-00) [Google Scholar]
• Британская федерация пластмасс. Расход масла. 2008. См. Http://www.bpf.co.uk/Oil_Consuming.aspx. (20 октября 2008 г.)
• Барнс Д. К., Галгани Ф., Томпсон Р. С., Барлаз М. 2009 Накопление и фрагментация пластикового мусора в глобальной окружающей среде.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1985–1998 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0205) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Чанда М., Рой С. Справочник по пластиковым технологиям, 4-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press [Google Ученый]
• DEFRA 2007 Информационные бюллетени по стратегии утилизации отходов. См. Http://www.defra.gov.uk/environment/waste/strategy/factsheets/landfilltax.htm (26 ноября 2008 г.)
• Министерство окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005 г. Преимущества утилизации Австралия: Parramatta [Google Scholar]
• Департамент окружающей среды и наследия (Австралия) 2008Пластиковые пакеты.См. Http://www.ephc.gov.au/ephc/plastic_bags.html (26 ноября 2008 г.)
• Департамент окружающей среды и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г. Пластиковые пакеты. См. Http://www.environ.ie/en/Environment/Waste/PlasticBags (26 ноября 2008 г.)
• Дрелих Дж., Пейн Дж., Ким Т., Миллер Дж. 1998 г. Селективная пенная флотация ПВХ из смесей ПВХ / ПЭТ для индустрии переработки пластмасс. Polym. Англ. Sci. 38, 1378 (doi: 10.1002 / pen.10308) [Google Scholar]
• EEA 2008 Более эффективное управление муниципальными отходами приведет к сокращению выбросов парниковых газов Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде [Google Scholar]
• Фишер М.2003 Переработка пластмасс. В книге «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 563–627 Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Флетчер Б., Маккей М. 1996 Модель переработки пластмасс: уменьшает ли переработка количество отходов ? Ресурс. Консерв. Recycling 17, 141–151 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (96) 01068-3) [Google Scholar]
• Frosch R., Gallopoulos N.1989 Стратегии производства. Sci. Являюсь. 261, 144–152 [Google Scholar]
• Гарфорт А., Али С., Эрнандес-Мартинес Дж., Аках А. 2004 Переработка сырья из полимерных отходов. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 8, 419–425 (doi: 10.1016 / j.cossms.2005.04.003) [Google Scholar]
• Gilpin R., Wagel D., Solch J, 2003 Производство, распределение и судьба полихолорированных дибензо-пара-диоксинов, дибензофуранов , и родственные галогенорганические соединения в окружающей среде. В «Диоксины и здоровье» (ред. Шектер А., Гасевич Т.), 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons Inc. [Google Scholar]
• Грегори М.Р., 2009 г. Экологические последствия пластикового мусора в морских условиях — запутывание, проглатывание, удушение, вешалки -он, автостоп и инопланетные нашествия.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2013–2025 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0265) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Институт местного самообеспечения 2002 г. Опыт Западной Европы с многоразовыми контейнерами для напитков. См. Http://www.grrn.org/beverage/refillables/Europe.html (26 ноября 2008 г.)
• Кирику И., Бриассулис Д. 2007 Биодеградация сельскохозяйственных пластиковых пленок: критический обзор. J. Polym. Environ. 15, 125–150 (doi: 10.1007 / s10924-007-0053-8) [Google Scholar]
• Ассоциация местных органов власти (Великобритания) 2007 Война с отходами: исследование упаковки пищевых продуктов Великобритания: Местные органы власти [Google Scholar]
• Marques G ., Tenorio J.2000 Использование пенной флотации для разделения смесей ПВХ / ПЭТ. Waste Management 20, 265–269 (doi: 10.1016 / S0956-053X (99) 00333-5) [Google Scholar]
• McDonough W., Braungart M.2002 От колыбели до колыбели: изменение способа производства вещей Нью-Йорк, Нью-Йорк: North Point Press [Google Scholar]
• Моррис Дж.1996 Утилизация против сжигания: анализ энергосбережения. J. Hazard. Матер. 47, 277–293 (doi: 10.1016 / 0304-3894 (95) 00116-6) [Google Scholar]
• NEPC 2001 Отчет для NEPC о выполнении Национальной меры по охране окружающей среды (использованные упаковочные материалы) в Новом Южном Уэльсе.Аделаида, Австралия: Совет по охране окружающей среды и наследию [Google Scholar]
• Oehlmann J., et al. 2009 Критический анализ биологического воздействия пластификаторов на дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2047–2062 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0242) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Park C.-H., Jeon H.-S., Park K.2007 Удаление ПВХ из смешанного пластмассы путем трибоэлектростатической сепарации. J. Hazard. Матер. 144, 470–476 (doi: 10.1016 / j.jhazmat.2006.10.060) [PubMed] [Google Scholar]
• Патель М., фон Тьенен Н., Йохем Э., Уоррелл Э. 2000. Вторичная переработка пластмасс в Германии. Ресурс., Консерв. Recycling 29, 65–90 (doi: 10.1016 / S0921-3449 (99) 00058-0) [Google Scholar]
• Perugini F., Mastellone M., Arena U.2005A Оценка жизненного цикла вариантов механической переработки и переработки сырья для управления отходов пластиковой упаковки. Environ. Прогр. 24, 137–154 (doi: 10.1002 / ep.10078) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008aЭкологические профили европейской индустрии пластмасс. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope; См. Http: // lca.plasticseurope.org/index.htm (1 ноября 2008 г.) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008b Неопровержимые факты о пластмассах 2007: анализ производства пластмасс, спроса и восстановления в 2007 году в Европе. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope [Google Scholar]
• Ребеиз К., Craft A.1995 Управление пластиковыми отходами в строительстве: технологические и институциональные вопросы. Ресурс., Консерв. Recycling 15, 245–257 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (95) 00034-8) [Google Scholar]
• Ryan P. G., Moore C.Дж., Ван Франекер Дж. А., Молони К. Л. 2009 Мониторинг количества пластикового мусора в морской среде. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1999–2012 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0207) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Шаксон Л. 2009 Структурирование политических проблем для пластмасс, окружающей среды и здоровья человека: размышления из Великобритании. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2141–2151 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0283) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Sinha V., Patel M., Patel J.2008 Управление отходами ПЭТ путем химической переработки: обзор. J. Polym. Environ. (DOI: 10.1007 / s10924-008-0106-7) [Google Scholar]
• Soetaert W., Vandamme E.2006 Влияние промышленной биотехнологии. Biotechnol. J. 1, 756–769 (doi: 10.1002 / biot.200600066) [PubMed] [Google Scholar]
• Сонг Дж. Х., Мерфи Р. Дж., Нараян Р., Дэвис Г. Б. Х. 2009 Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластмассам. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2127–2139 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0289) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Swift G., Wiles D.2004 Разлагаемые полимеры и пластмассы на свалках. Энциклопедия Полим. Sci. Technol. 9, 40–51 [Google Scholar]
• Teuten E. L., et al. 2009 г. Транспортировка и выброс химических веществ из пластмасс в окружающую среду и дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2027–2045 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0284) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Свон С. Х., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С. 2009a Наш пластический век. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1973–1976 (DOI: 10.1098 / rstb.2009.0054) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С., Свон С. Х. 2009b Пластмасса, окружающая среда и здоровье человека: текущий консенсус и будущие тенденции. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2153–2166 (doi: 10.1098 / rstb.2009.0053) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Uhde Inventa-Fischer 2007 Хлопья в смолу (FTR) — переработка с одобрения FDA. См. Http://www.uhde-inventa-fischer.com/ (3 ноября 2008 г.)
• Waste Watch 2003 Пластмассы в экономике Великобритании Лондон, Великобритания: Waste Watch & Recoup [Google Scholar]
• WBCSD 2000Экоэффективность: создание большего значение с меньшим воздействием.См. Http://www.wbcsd.org/includes/getTarget.asp?type=d&id=ODkwMQ (1 ноября 2008 г.)
• West D.2007 Контейнерные депозиты: подход здравого смысла v.2.1 Сидней, Австралия: Альянс Boomerang [ Google Scholar]
• WRAP 2006 Процесс рециркуляции HDPE пищевого качества WRAP: коммерческое технико-экономическое обоснование Лондон, Великобритания: Программа действий по утилизации отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2007. Согласно ежегодному исследованию сбора пластмасс местными властями 2007 года Лондон, Великобритания: Планы действий по сокращению отходов [Google Scholar]
• WRAP 2008aВнутренняя упаковка из смешанного пластика: варианты обращения с отходами Лондон, Великобритания: Программа действий в отношении отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2008b Крупномасштабная демонстрация жизнеспособности переработанного ПЭТ (rPET) в розничной упаковке.http://www.wrap.org.uk/retail/case_studies_research/rpet_retail.html.
• WRAP 2008cLCA вариантов управления смешанными пластиковыми отходами Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам, MDP017 [Google Scholar]
• WRAP 2008dОбследование по сбору пластмасс местными властями Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам [Google Scholar]
• WRAP 2008eStudy показывает влияние углерода на розлив австралийского вина в Великобритании в ПЭТ и стеклянные бутылки. См. Http://www.wrap.org.uk/wrap_corporate/news/study_reveals_carbon.html (19 октября 2008 г.)

Переработка пластмасс: проблемы и возможности

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 27 июля; 364 (1526): 2115–2126.

Jefferson Hopewell

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

Robert Dvorak

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Эдвард Косиор

² Nextek Ltd, уровень 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Abstract

Пластмассы — недорогие, легкие и прочные материалы, из которых можно легко изготавливать различные продукты, которые находят применение в самых разных сферах применения. Как следствие, производство пластмасс за последние 60 лет заметно увеличилось. Однако нынешние уровни их использования и утилизации создают несколько экологических проблем. Около 4% мировой добычи нефти и газа, невозобновляемых ресурсов, используется в качестве сырья для пластмасс, а еще 3–4% расходуется на обеспечение энергии для их производства.Большая часть пластика, производимого каждый год, используется для изготовления одноразовой упаковки или других недолговечных продуктов, которые выбрасываются в течение года после изготовления. Одни только эти два наблюдения указывают на то, что наше нынешнее использование пластмасс не является устойчивым. Кроме того, из-за долговечности используемых полимеров значительные количества выброшенных пластмасс с истекшим сроком службы накапливаются в виде мусора на свалках и в естественных средах обитания по всему миру.

Вторичная переработка является одним из наиболее важных действий, доступных в настоящее время для уменьшения этих воздействий, и представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся областей в индустрии пластмасс.Переработка дает возможность сократить использование масла, выбросы углекислого газа и количество отходов, требующих утилизации. Здесь мы вкратце сравниваем переработку отходов с другими стратегиями сокращения отходов, а именно с сокращением использования материалов за счет сокращения объемов производства или повторного использования продуктов, использования альтернативных биоразлагаемых материалов и рекуперации энергии в качестве топлива.

Хотя пластмассы перерабатываются с 1970-х годов, количество перерабатываемых материалов варьируется географически, в зависимости от типа пластика и его применения.В ряде стран за последние десятилетия переработка упаковочных материалов быстро расширилась. Достижения в области технологий и систем для сбора, сортировки и переработки пригодных для вторичной переработки пластмасс создают новые возможности для вторичной переработки, и благодаря совместным действиям общественности, промышленности и правительств можно будет направить большую часть пластиковых отходов со свалок на переработку. следующие десятилетия.

Ключевые слова: переработка пластмасс, пластиковая упаковка, воздействие на окружающую среду, управление отходами, химическая переработка, рекуперация энергии

1.Введение

Промышленность пластмасс значительно развивалась с момента изобретения различных способов производства полимеров из нефтехимических источников. Пластмассы имеют существенные преимущества с точки зрения их малого веса, долговечности и более низкой стоимости по сравнению со многими другими типами материалов (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 a ). Мировое производство полимеров оценивается в 260 миллионов метрических тонн в год в 2007 году для всех полимеров, включая термопласты, термореактивные пластмассы, клеи и покрытия, но не синтетические волокна (PlasticsEurope 2008 b ).Это указывает на исторический темп роста около 9 процентов в год. Термопластические смолы составляют около двух третей этого производства, и их использование растет примерно на 5 процентов в год. глобально (Andrady 2003).

Сегодня пластмассы почти полностью производятся из нефтехимических продуктов, производимых из ископаемых нефти и газа. Около 4% годовой добычи нефти превращается непосредственно в пластмассу из нефтехимического сырья (Британская федерация пластмасс, 2008 г.). Поскольку производство пластмасс также требует энергии, на их производство приходится потребление аналогичного дополнительного количества ископаемого топлива.Однако можно также утверждать, что использование легких пластиков может сократить использование ископаемого топлива, например, в транспортных приложениях, когда пластики заменяют более тяжелые традиционные материалы, такие как сталь (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 b ). .

Примерно 50% пластмасс используется для одноразовых применений, таких как упаковка, сельскохозяйственная пленка и одноразовые потребительские товары, от 20 до 25% для долгосрочной инфраструктуры, такой как трубы, покрытия кабелей и конструкционные материалы, а также оставшаяся часть для потребительских приложений длительного пользования с промежуточным сроком службы, например, в электронных товарах, мебели, автомобилях и т.В 2007 году в Европейском союзе (ЕС) образовалось 24,6 миллиона тонн пластиковых отходов после потребления (PlasticsEurope 2008 b ). представляет разбивку потребления пластмасс в Великобритании в 2000 г. и вклад в образование отходов (Waste Watch 2003). Это подтверждает, что упаковка является основным источником пластиковых отходов, но очевидно, что другие источники, такие как отработанное электронное и электрическое оборудование (WEEE) и отслужившие свой срок автомобили (ELV), становятся значительными источниками пластиковых отходов.

Таблица 1.

Потребление пластмасс и образование отходов по секторам в Великобритании в 2000 г. (Waste Watch 2003).

Поскольку пластмассы массово производятся только около 60 лет, их долговечность в окружающей среде с уверенностью неизвестна.Большинство видов пластмасс не поддаются биологическому разложению (Andrady, 1994) и на самом деле чрезвычайно долговечны, и поэтому большинство полимеров, производимых сегодня, прослужат по крайней мере десятилетия, а возможно, и столетия, если не тысячелетия. Даже разлагаемый пластик может сохраняться в течение значительного времени в зависимости от местных факторов окружающей среды, поскольку скорость разложения зависит от физических факторов, таких как уровни воздействия ультрафиолетового света, кислорода и температуры (Swift & Wiles 2004), в то время как биоразлагаемые пластики требуют наличия подходящих микроорганизмы.Следовательно, темпы разложения значительно различаются между свалками, наземной и морской средой (Kyrikou & Briassoulis 2007). Даже когда пластмассовый предмет разрушается под воздействием атмосферных воздействий, он сначала распадается на более мелкие кусочки пластикового мусора, но сам полимер не обязательно может полностью разрушиться в течение значимого периода времени. Как следствие, на свалках и в виде мусора в естественной среде накапливаются значительные количества пластика, отслужившего свой срок, что приводит как к проблемам с утилизацией отходов, так и к ущербу окружающей среде (см. Barnes et al. 2009; Григорий 2009; Oehlmann et al. 2009; Райан и др. 2009; Teuten et al. 2009; Томпсон и др. 2009 b ).

Переработка, несомненно, является стратегией управления отходами, но ее также можно рассматривать как один из текущих примеров реализации концепции промышленной экологии, в то время как в естественной экосистеме нет отходов, а есть только продукты (Frosch & Gallopoulos 1989; McDonough & Braungart 2002). Переработка пластмасс — один из методов снижения воздействия на окружающую среду и истощения ресурсов.По сути, высокие уровни рециркуляции, такие как сокращение использования, повторное использование и ремонт или переработка, могут обеспечить определенный уровень обслуживания продукта с меньшими материальными затратами, чем потребовалось бы в противном случае. Таким образом, переработка может снизить потребление энергии и материалов на единицу продукции и, таким образом, повысить экологическую эффективность (WBCSD 2000). Тем не менее, следует отметить, что способность поддерживать любой остаточный уровень материальных затрат, а также затраты энергии и эффекты внешних воздействий на экосистемы будут определять окончательную устойчивость всей системы.

В этой статье мы рассмотрим существующие системы и технологии переработки пластмасс, доказательства экологической эффективности переработки пластмасс на протяжении жизненного цикла и кратко рассмотрим связанные с этим вопросы экономического и общественного интереса. Мы сосредоточимся на производстве и утилизации упаковки, так как это крупнейший источник пластиковых отходов в Европе и область значительного расширения инициатив по переработке в последнее время.

2. Обращение с отходами: обзор

Даже в пределах ЕС существует широкий спектр приоритетов обращения с отходами для общего потока твердых бытовых отходов (ТБО), от тех, которые имеют большой вес для захоронения, до тех, которые ориентированы на сжигание () производительность рециркуляции также значительно различается.Среднее количество ТБО, образующихся в ЕС, составляет 520 кг на человека в год и, по прогнозам, увеличится до 680 кг на человека в год к 2020 году (EEA 2008). В Великобритании общее использование пластика как в бытовой, так и в коммерческой упаковке составляет около 40 кг на человека в год, следовательно, оно составляет примерно 7-8% по весу, но составляет большую долю по объему от потока ТБО (Waste Watch 2003).

Темпы механической переработки и рекуперации энергии как стратегии управления отходами пластмасс в европейских странах (PlasticsEurope 2008 b ).

Вообще говоря, пластмассовые отходы утилизируются, когда они вывозятся со свалок или засоряются. Пластиковая упаковка особенно заметна как мусор из-за легкости как гибкого, так и жесткого пластика. Количество материала, попадающего в систему управления отходами, можно, в первом случае, уменьшить за счет действий, которые уменьшают использование материалов в продукции (например, замена тяжелых форматов упаковки на более легкие или уменьшение объема упаковки). Разработка продуктов, позволяющих повторно использовать, ремонтировать или переработать, приведет к тому, что меньше продуктов попадет в поток отходов.

После того, как материал попадает в поток отходов, переработка — это процесс использования регенерированного материала для производства нового продукта. Для органических материалов, таких как пластмассы, концепция рекуперации также может быть расширена за счет рекуперации энергии, когда теплотворная способность материала используется путем контролируемого сжигания в качестве топлива, хотя это приводит к меньшим общим экологическим характеристикам, чем рекуперация материалов, как это происходит. не снижает спроса на новый (первичный) материал. Такое мышление лежит в основе стратегии 4Rs на языке обращения с отходами — в порядке уменьшения экологической желательности — сокращения, повторного использования, рециркуляции (материалов) и рекуперации (энергии), при этом захоронение отходов является наименее желательной стратегией управления.

Также вполне возможно, чтобы один и тот же полимер проходил каскад через несколько стадий, например. производства в контейнер многократного использования, который, попав в поток отходов, собирается и перерабатывается в долговременное применение, которое, в свою очередь, превращается в отходы, а затем восстанавливается для получения энергии.

(a) Свалка

Свалка — это традиционный подход к управлению отходами, но в некоторых странах места для свалок становится все меньше. Хорошо управляемая свалка приводит к ограниченному непосредственному ущербу окружающей среде, помимо воздействия сбора и транспортировки, хотя существуют долгосрочные риски загрязнения почвы и грунтовых вод некоторыми добавками и побочными продуктами распада пластмасс, которые могут стать стойкими органическими загрязнителями. (Oehlmann et al. 2009; Teuten и др. . 2009 г.). Главный недостаток свалок с точки зрения устойчивости заключается в том, что материальные ресурсы, используемые для производства пластика, не восстанавливаются — поток материалов является линейным, а не циклическим. В Великобритании применяется налог на захоронение отходов, который в настоящее время будет повышаться каждый год до 2010 года, чтобы усилить стимулы для перенаправления отходов с полигонов на такие меры по рекуперации, как переработка (DEFRA 2007).

(b) Сжигание и рекуперация энергии

Сжигание снижает потребность в захоронении пластмассовых отходов, однако есть опасения, что опасные вещества могут быть выброшены в атмосферу в процессе.Например, ПВХ и галогенированные добавки обычно присутствуют в смешанных пластиковых отходах, что приводит к риску выброса диоксинов, других полихлорированных бифенилов и фуранов в окружающую среду (Gilpin et al. 2003). Как следствие, в первую очередь, этого предполагаемого риска загрязнения, сжигание пластика менее распространено, чем захоронение мусора и механическая переработка в качестве стратегии управления отходами. Заметными исключениями являются Япония и некоторые европейские страны, такие как Дания и Швеция, с обширной инфраструктурой мусоросжигательного завода для обращения с ТБО, включая пластмассы.

Сжигание можно использовать с восстановлением части энергии, содержащейся в пластике. Рекуперируемая полезная энергия может значительно варьироваться в зависимости от того, используется ли она для производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии или в качестве топлива из твердых отходов для заправки доменных печей или цементных печей. Также возможно сжижение до дизельного топлива или газификация посредством пиролиза (Arvanitoyannis & Bosnea 2001), и интерес к этому подходу для производства дизельного топлива возрастает, предположительно из-за роста цен на нефть.Процессы рекуперации энергии могут быть наиболее подходящим способом обращения с сильно смешанным пластиком, таким как некоторые электронные и электрические отходы и остатки автомобильного измельчителя.

(c) Понижение стоимости

Уменьшение количества упаковки, используемой на единицу, уменьшит объем отходов. Экономика диктует, что большинство производителей уже будут использовать материал, близкий к минимуму, необходимому для данного приложения (но см. Thompson et al. 2009 b ,). Однако этот принцип противоречит эстетике, удобству и маркетинговым преимуществам, которые могут привести к чрезмерному использованию упаковки, а также эффекту существующих инвестиций в инструменты и производственный процесс, что также может привести к чрезмерной упаковке некоторых продуктов.

(d) Повторное использование пластиковой упаковки

Сорок лет назад повторное использование бытовой упаковки в виде стеклянных бутылок и банок было обычным явлением. Ограничения для более широкого применения повторного использования жестких контейнеров, по крайней мере, частично связаны с логистикой, когда пункты распределения и сбора находятся на удалении от централизованных заводов по розливу продуктов, что приведет к значительным расстояниям обратной транспортировки. Кроме того, широкий ассортимент контейнеров и упаковок для брендов и маркетинговых целей делает невозможным прямой возврат и повторное наполнение.Схемы возврата и повторного наполнения существуют в нескольких европейских странах (Institute for Local Self-Reliance 2002), включая бутылки из ПЭТ, а также стекло, но в других странах они обычно считаются нишевым видом деятельности для местных предприятий, а не реалистичной крупномасштабной стратегией. уменьшить количество отходов упаковки.

Существуют значительные возможности для повторного использования пластмасс, используемых для перевозки товаров, а также для потенциального повторного использования или повторного производства некоторых пластиковых компонентов в дорогостоящих потребительских товарах, таких как автомобили и электронное оборудование.Это очевидно в промышленных масштабах с повторным использованием контейнеров и поддонов при транспортировке (см. Thompson et al. 2009 b ). Также наблюдается некоторый переход от одноразовых пластиковых пакетов для переноски к многоразовым пакетам, как из-за программ добровольного изменения поведения, как в Австралии (Департамент окружающей среды и наследия (Австралия), 2008 г.), так и в результате принятия законодательства, например сборы с пластиковых пакетов в Ирландии (Департамент экологического наследия и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г.) или недавний запрет на легкие сумки-переноски, например, в Бангладеш и Китае.

(e) Рециркуляция пластмасс

Терминология рециркуляции пластмасс сложна и иногда сбивает с толку из-за широкого спектра операций по рециркуляции и восстановлению (). Они включают четыре категории: первичные (механическая переработка в продукт с эквивалентными свойствами), вторичные (механическая переработка в продукты, требующие более низких свойств), третичные (восстановление химических компонентов) и четвертичные (восстановление энергии). Первичная переработка часто называется переработкой с замкнутым циклом, а вторичная переработка — понижением.Третичная переработка описывается как химическая переработка или переработка сырья и применяется, когда полимер деполимеризуется до его химических компонентов (Fisher 2003). Четвертичная переработка — это рекуперация энергии, энергия из отходов или валоризация. Биоразлагаемые пластмассы также можно компостировать, и это еще один пример третичной переработки, которая также описывается как органическая или биологическая переработка (см. Song et al .2009).

Таблица 2.

Терминология, используемая в различных типах переработки и рекуперации пластмасс.

В некоторых случаях регенерированный пластик, который не подходит для вторичного использования в предыдущем применении, используется для изготовления нового пластикового продукта, вытесняющего всю или часть первичной полимерной смолы — это также можно рассматривать как первичную переработку. Примерами являются пластиковые ящики и контейнеры, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, восстановленного из молочных бутылок, и волокна ПЭТ из восстановленной упаковки из ПЭТ.Понижение статуса — это термин, который иногда используется для вторичной переработки, когда регенерированный пластик помещается в приложение, которое обычно не использует первичный полимер, например. «Пластиковые пиломатериалы» в качестве альтернативы более дорогостоящим / более коротким лесоматериалам, это вторичная переработка (стандарт ASTM D5033).

Химическая переработка или переработка сырья имеет преимущество в том, что извлекают нефтехимические составляющие полимера, которые затем можно использовать для повторного производства пластмассы или для производства других синтетических химикатов. Однако, несмотря на то, что это технически осуществимо, в целом было сочтено, что это неэкономично без значительных субсидий из-за низкой цены нефтехимического сырья по сравнению с производственными и технологическими затратами, понесенными для производства мономеров из пластиковых отходов (Patel et al. 2000). Это неудивительно, поскольку это эффективно обращает вспять энергоемкую полимеризацию, ранее проводившуюся при производстве пластмасс.

Переработка полиолефинов посредством термического крекинга производилась в Великобритании на предприятии, первоначально построенном BP, а в Германии — BASF. Однако последний завод был закрыт в 1999 г. (Aguado et al. 2007). Химическая переработка ПЭТ оказалась более успешной, поскольку возможна деполимеризация в более мягких условиях.Смола ПЭТ может быть разложена гликолизом, метанолизом или гидролизом, например, для получения ненасыщенных полиэфирных смол (Sinha et al. 2008). Его также можно превратить обратно в ПЭТ, либо после деполимеризации, либо путем простой повторной подачи хлопьев ПЭТ в реактор полимеризации, это также может удалить летучие загрязнители, поскольку реакция происходит при высокой температуре и вакууме (Uhde Inventa-Fischer 2007 ).

(f) Альтернативные материалы

Биоразлагаемые пластмассы могут решить ряд проблем обращения с отходами, особенно для одноразовой упаковки, которую нелегко отделить от органических отходов в общественном питании или в сельском хозяйстве.Можно включить биоразлагаемые пластмассы в аэробное компостирование или путем анаэробного сбраживания с улавливанием метана для использования энергии. Однако биоразлагаемые пластмассы также могут усложнить обращение с отходами, если они вводятся без соответствующих технических характеристик, систем обращения и просвещения потребителей. Кроме того, очевидно, что могут возникнуть серьезные проблемы с получением достаточного количества биомассы, чтобы заменить большую часть текущего потребления полимеров, поскольку только 5 процентов текущего европейского химического производства используют биомассу в качестве сырья (Soetaert & Vandamme 2006).Это большая тема, которую нельзя охватить в этой статье, за исключением того, что желательно, чтобы компостируемые и разлагаемые пластмассы были соответствующим образом маркированы и использовались таким образом, чтобы дополнять, а не компрометировать схемы управления отходами (см. Song et al . 2009 г.).

3. Системы для вторичной переработки пластика

Пластиковые материалы могут быть переработаны различными способами, и простота переработки зависит от типа полимера, дизайна упаковки и типа продукта. Например, жесткие контейнеры, состоящие из одного полимера, проще и экономичнее перерабатывать, чем многослойные и многокомпонентные упаковки.

Термопласты, включая ПЭТ, ПЭ и ПП, имеют высокий потенциал для механической переработки. Термореактивные полимеры, такие как ненасыщенный полиэфир или эпоксидная смола, не могут быть переработаны механически, за исключением потенциально повторного использования в качестве наполнителя после того, как они были уменьшены в размере или измельчены до мелких частиц или порошков (Rebeiz & Craft 1995). Это связано с тем, что термореактивные пластмассы постоянно сшиваются при производстве и поэтому не могут быть переплавлены и повторно сформированы. Переработка сшитой резины из автомобильных шин обратно в резиновую крошку для переработки в другие продукты действительно происходит, и ожидается, что она будет расти в связи с Директивой ЕС о захоронении отходов (1999/31 / EC), которая запрещает захоронение отходов шины и отходы шин.

Основная проблема при производстве переработанных смол из пластиковых отходов заключается в том, что большинство различных типов пластмасс несовместимы друг с другом из-за присущей им несмешиваемости на молекулярном уровне и различий в требованиях к переработке на макроуровне. Например, небольшое количество загрязнителя ПВХ, присутствующего в потоке рециркуляции ПЭТ, будет разлагать переработанную смолу ПЭТ из-за выделения газообразной соляной кислоты из ПВХ при более высокой температуре, необходимой для плавления и переработки ПЭТ.И наоборот, ПЭТ в потоке рециркулируемого ПВХ будет образовывать твердые комки недиспергированного кристаллического ПЭТ, что значительно снижает ценность переработанного материала.

Следовательно, часто технически невозможно добавить регенерированный пластик к первичному полимеру без ухудшения по крайней мере некоторых качественных характеристик первичного пластика, таких как цвет, прозрачность или механические свойства, такие как ударная вязкость. В большинстве случаев переработанная смола смешивает переработанную смолу с первичной смолой — часто используется с полиолефиновыми пленками для некритических применений, таких как мешки для мусора, ирригационные или дренажные трубы без номинального давления, или для использования в многослойных приложениях, где переработанная смола помещается между поверхностными слоями первичной смолы.

Возможность замены вторичного пластика на первичный полимер обычно зависит от чистоты регенерированного пластикового сырья и требований к свойствам пластмассового продукта, который будет производиться. Это привело к нынешним схемам переработки бытовых отходов, которые концентрируются на наиболее легко разделяемых упаковках, таких как бутылки из-под безалкогольных напитков и воды из ПЭТ, а также бутылки из-под молока из полиэтилена высокой плотности, которые можно точно идентифицировать и отсортировать из потока смешанных отходов. . Напротив, существует ограниченная рециркуляция многослойных / многокомпонентных изделий, поскольку это приводит к загрязнению между типами полимеров.Таким образом, вторичная переработка после потребителя состоит из нескольких ключевых этапов: сбор, сортировка, очистка, уменьшение размера и разделение и / или обеспечение совместимости для уменьшения загрязнения несовместимыми полимерами.

(a) Сбор

Сбор пластиковых отходов может производиться по «схемам привоза» или путем сбора на обочине. Схемы принесения, как правило, приводят к низким показателям собираемости при отсутствии либо решительного общественного поведения, либо схем возврата депозитов, которые налагают прямой экономический стимул для участия.Следовательно, общая тенденция заключается в сборе вторсырья путем сбора на тротуарах наряду с ТБО. Чтобы максимизировать рентабельность этих программ, большинство сборов на обочине представляют собой смешанные вторсырья (бумага / картон, стекло, алюминий, сталь и пластмассовые контейнеры). Хотя схемы сбора пластиковых бутылок были очень успешными при извлечении пластиковых бутылок из домов, с точки зрения общего потребления, как правило, утилизируется только 30-40% пластиковых бутылок после потребителя, поскольку большая часть такой упаковки поступает от продуктов питания и напитков. потребляется вдали от дома.По этой причине важно разработать эффективные схемы сбора отходов «на ходу» и «офисная переработка», если мы хотим увеличить общий уровень сбора пластиковой упаковки.

(b) Сортировка

Сортировка смешанных жестких вторсырья осуществляется как автоматическими, так и ручными методами. Автоматической предварительной сортировки обычно достаточно, чтобы получить поток пластика, отделенный от стекла, металлов и бумаги (кроме наклеенных, например этикеток и крышек). Как правило, молочные бутылки из прозрачного ПЭТ и непигментированного ПЭНД идентифицируются положительно и выделяются из потока.Автоматическая сортировка контейнеров в настоящее время широко используется операторами предприятий по утилизации материалов, а также многими предприятиями по переработке пластмасс. Эти системы обычно используют спектроскопию в ближней инфракрасной области с преобразованием Фурье (FT-NIR) для анализа типа полимера, а также используют системы оптического распознавания цвета для сортировки потоков на четкие и цветные фракции. С помощью оптических сортировщиков можно различать прозрачные, голубые, темно-синие, зеленые и другие цветные ПЭТ-контейнеры. Эффективность сортировки можно повысить с помощью нескольких детекторов и последовательной сортировки.Другие технологии сортировки включают обнаружение рентгеновских лучей, которое используется для разделения контейнеров из ПВХ, которые содержат 59 процентов хлора по весу и поэтому могут быть легко различимы (Arvanitoyannis & Bosnea 2001; Fisher 2003).

Большинство местных органов власти или предприятий по рекуперации материалов не собирают активно гибкую упаковку после потребителя, поскольку в настоящее время имеется недостаток в оборудовании, которое позволяет легко отделить гибкие упаковки. Многие предприятия по переработке пластика используют троммели и системы классификации воздуха на основе плотности для удаления небольших количеств гибких материалов, таких как некоторые пленки и этикетки.Однако в этой области есть разработки и новые технологии, такие как баллистические сепараторы, сложные гидроциклоны и воздушные классификаторы, которые повысят возможности восстановления гибкой упаковки после потребителя (Fisher 2003).

(c) Уменьшение размера и очистка

Жесткие пластмассы обычно измельчают до хлопьев и очищают от остатков пищи, волокон целлюлозы и клея. В моечных установках последнего поколения используется всего 2–3 м ³ воды на тонну материала, что примерно вдвое меньше, чем у предыдущего оборудования.Инновационные технологии удаления органических веществ и поверхностных загрязнений из хлопьев включают «химическую чистку», которая очищает поверхности за счет трения без использования воды.

(d) Дальнейшее разделение

После уменьшения размера можно применить ряд методов разделения. Разделение раковина / поплавок в воде может эффективно отделить полиолефины (PP, HDPE, L / LLDPE) от PVC, PET и PS. Использование различных сред может позволить отделить ПС от ПЭТ, но ПВХ нельзя удалить из ПЭТ таким образом, поскольку их диапазоны плотности перекрываются.Другие методы разделения, такие как отмучивание воздухом, также могут использоваться для удаления пленок низкой плотности с более плотных измельченных пластиков (Chandra & Roy 2007), например в удалении этикеток с ПЭТ-хлопьев.

Технологии уменьшения загрязнения ПВХ в хлопьях ПЭТ включают пенную флотацию (Drelich et al. 1998; Marques & Tenorio 2000) [Jh2], FT-NIR или рамановские эмиссионные спектроскопические детекторы для обеспечения выброса хлопьев и использования различных электростатических свойств (Park и др. 2007).Для ПЭТ-хлопьев можно использовать термические печи для выборочного разложения незначительных количеств примесей ПВХ, так как ПВХ становится черным при нагревании, что позволяет производить сортировку по цвету.

Существуют различные методы сортировки хлопьев, но традиционные системы сортировки ПЭТ преимущественно ограничиваются разделением; (i) цветные хлопья из прозрачных хлопьев ПЭТ и (ii) материалы с различными физическими свойствами, такими как плотность из ПЭТ. Новые подходы, такие как системы лазерной сортировки, могут использоваться для удаления других примесей, таких как силиконы и нейлон.

«Лазерная сортировка» использует эмиссионную спектроскопию для различения типов полимеров. Эти системы, вероятно, значительно улучшат способность разделять сложные смеси, поскольку они могут выполнять до 860 000 спектров ^–1 и сканировать каждую отдельную чешуйку. Их преимущество в том, что их можно использовать для сортировки различного черного пластика — проблема традиционных автоматических систем. Применение систем лазерной сортировки, вероятно, увеличит разделение WEEE и автомобильного пластика.Эти системы также могут разделять полимеры по типу или марке, а также могут отделять полиолефиновые материалы, такие как полипропилен, от полиэтилена высокой плотности. Тем не менее, это все еще очень новый подход, и в настоящее время он используется лишь на небольшом количестве европейских предприятий по переработке отходов.

(e) Текущие достижения в переработке пластика

Инновации в технологиях переработки за последнее десятилетие включают в себя все более надежные детекторы и сложное программное обеспечение для принятия решений и распознавания, которые в совокупности повышают точность и производительность автоматической сортировки — например, могут работать современные детекторы FT-NIR. на период до 8000 ч между отказами извещателей.

Другая область инноваций заключалась в поиске более ценных приложений для вторичных полимеров в процессах с замкнутым циклом, которые могут напрямую заменить первичный полимер (см.). Например, в Великобритании с 2005 года большая часть листов ПЭТ для термоформования содержит 50–70% переработанного ПЭТ (rPET) за счет использования листа со слоем A / B / A, где внешние слои (A) представляют собой одобренную для контакта с пищевыми продуктами первичную смолу. , а внутренний слой (B) — это rPET. Пищевой rPET теперь также широко доступен на рынке для прямого контакта с пищевыми продуктами из-за разработки «сверхчистых» сортов.У них есть только небольшое ухудшение прозрачности по сравнению с первичным ПЭТ, и они используются при 30-50% замене первичного ПЭТ во многих областях применения и на 100% материала в некоторых бутылках.

Таблица 3.

Сравнение некоторых воздействий на окружающую среду производства товарных полимеров и текущих возможностей вторичной переработки из источников после потребителя.

Ряд европейских стран, включая Германию, Австрию, Норвегию, Италию и Испанию, уже собирают, в дополнение к своим потокам бутылок, жесткую упаковку, такую ​​как лотки, кадки и горшки, а также ограниченное количество гибкой упаковки для потребителя, такой как как пленки и обертки.Переработка этой упаковки без бутылок стала возможной благодаря улучшениям в технологиях сортировки и мойки и появлению новых рынков для вторичного сырья. В Великобритании Программа действий по утилизации отходов (WRAP) провела первоначальное исследование переработки смешанных пластмасс и в настоящее время проводит его полномасштабную валидацию (WRAP 2008 b ). Потенциальные выгоды от переработки смешанного пластика с точки зрения ресурсоэффективности, утечки со свалок и экономии выбросов очень высоки, если учесть тот факт, что в Великобритании, по оценкам, ежегодно производится более миллиона тонн пластиковой упаковки без бутылок. (WRAP 2008 a ) по сравнению с 525 000 тоннами отходов пластиковых бутылок (WRAP 2007).

4. Экологическое обоснование утилизации

Анализ жизненного цикла может быть полезным инструментом для оценки потенциальных преимуществ программ утилизации. Если переработанный пластик используется для производства товаров, которые в противном случае были бы изготовлены из нового (первичного) полимера, это напрямую сократит использование масла и выбросы парниковых газов, связанных с производством первичного полимера (за вычетом выбросов, связанных с самой деятельностью по переработке. ). Однако, если пластмассы перерабатываются в изделия, которые ранее были изготовлены из других материалов, таких как дерево или бетон, тогда не будет достигнута экономия в потребностях в производстве полимеров (Fletcher & Mackay 1996).Возможны другие экологические издержки или выгоды от использования любого такого альтернативного материала, но они отвлекают от нашего обсуждения преимуществ вторичной переработки, и их следует рассматривать в индивидуальном порядке. Здесь мы в первую очередь рассмотрим переработку пластмасс в продукты, которые в противном случае были бы произведены из первичного полимера.

Технологии рециркуляции сырья (химической) удовлетворяют общему принципу регенерации материалов, но являются более дорогостоящими, чем механическая рециркуляция, и менее энергетически выгодны, поскольку полимер необходимо деполимеризовать, а затем повторно полимеризовать.Исторически это требовало очень значительных субсидий из-за низкой цены на нефтехимические продукты в отличие от высоких производственных и производственных затрат на химическую переработку полимеров.

Рекуперация энергии из пластиковых отходов (путем преобразования в топливо или путем прямого сжигания для выработки электроэнергии, использования в цементных печах и доменных печах и т. Д.) Может использоваться для уменьшения объемов захоронения отходов, но не снижает спрос на ископаемое топливо (поскольку пластиковые отходы были получены из нефтехимических продуктов; Garforth et al. 2004). Их выбросы также вызывают опасения для окружающей среды и здоровья.

Одним из ключевых преимуществ вторичной переработки пластмасс является снижение потребности в производстве пластмасс. предоставляет данные о некоторых воздействиях на окружающую среду от производства первичных товарных пластиков (до «заводских ворот») и обобщает способность этих смол быть переработанным из бытовых отходов. Что касается использования энергии, то, как было показано, переработка позволяет экономить больше энергии, чем при рекуперации энергии, даже с учетом энергии, используемой для сбора, транспортировки и повторной обработки пластика (Morris 1996).Анализ жизненного цикла также использовался для систем переработки пластика для оценки чистого воздействия на окружающую среду (Arena et al. 2003; Perugini et al. 2005), и они выявили большие положительные экологические преимущества механической переработки по сравнению с захоронением и сжиганием с рекуперацией энергии.

Было подсчитано, что переработка ПЭТ-бутылок дает чистую выгоду в виде выбросов парниковых газов в размере 1,5 тонны CO ₂ -э на тонну переработанного ПЭТ (Департамент окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005), а также сокращение количества свалок и чистое потребление энергии.Среднее чистое сокращение на 1,45 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного пластика было оценено в качестве полезного ориентира для политики (ACRR 2004), одной из оснований для этого значения, по-видимому, послужил немецкий анализ жизненного цикла (LCA ) исследование (Patel et al. 2000), в котором также было обнаружено, что большая часть чистой энергии и выгод от выбросов возникает в результате замещения производства первичных полимеров. Недавняя оценка жизненного цикла, специально предназначенная для производства бутылок из ПЭТ, подсчитала, что использование 100% переработанного ПЭТ вместо 100% первичного ПЭТ снизит выбросы за весь жизненный цикл с 446 до 327 г CO ₂ на бутылку, в результате относительное сокращение выбросов (WRAP 2008 e ).

Смешанные пластмассы, наименее благоприятный источник вторичного полимера, все же могут обеспечить чистую выгоду от 0,5 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного продукта (WRAP 2008 c ). Более высокая экологическая эффективность переработки бутылок обусловлена ​​как более эффективным процессом переработки бутылок по сравнению с смешанными пластиками, так и особенно высоким профилем выбросов при производстве первичного ПЭТ. Тем не менее, сценарий переработки смешанных пластмасс по-прежнему имеет положительную чистую выгоду, которая считается превосходящей по сравнению с другими изученными вариантами, как в отношении захоронения отходов, так и утилизации энергии в качестве топлива из твердых отходов, при условии замещения первичного полимера.

5. Общественная поддержка утилизации

Общественность все больше осознает необходимость устойчивого производства и потребления. Это побудило местные власти организовать сбор вторсырья, побудило некоторых производителей разрабатывать продукты с вторичным содержанием, а другие предприятия удовлетворить этот общественный спрос. Маркетинговые исследования потребительских предпочтений показывают, что существует значительная, но не подавляющая часть людей, которые ценят экологические ценности в своих покупательских моделях.Для таких клиентов подтверждение вторичного содержимого и пригодности упаковки для вторичной переработки может быть положительным признаком, в то время как преувеличенные заявления о возможности вторичной переработки (где вторичная переработка является потенциальной, а не действительной) могут снизить доверие потребителей. Было отмечено, что участие в схемах рециркуляции — это экологическое поведение, которое широко используется среди населения в целом и составило 57 процентов в Великобритании в исследовании 2006 года (WRAP 2008 d ) и 80 процентов в исследовании Австралии, где коллекция kerbside существовала дольше (NEPC 2001).

Некоторые правительства используют политику поощрения вторичной переработки отходов, например Директиву ЕС по упаковке и отходам упаковки (94/62 / EC). Впоследствии это привело к тому, что Германия приняла законодательство о расширенной ответственности производителя, в результате чего была принята схема die Grüne Punkt (Зеленая точка), предусматривающая восстановление и переработку упаковки. В Великобритании ответственность производителя была введена посредством схемы создания и продажи нот для восстановления упаковки, а также недавно введенного сбора за захоронение отходов для финансирования ряда мероприятий по сокращению отходов.Вследствие всех вышеперечисленных тенденций рыночная стоимость вторичного полимера и, следовательно, возможность вторичной переработки заметно выросли за последние несколько лет.

Расширенная ответственность производителя также может быть введена посредством схем возврата депозита, например, в отношении контейнеров для напитков, аккумуляторов и автомобильных шин. Эти схемы могут быть эффективными для повышения уровня сбора, например, в одном штате Австралии есть схема сдачи контейнеров (которая включает бутылки из-под безалкогольных напитков из ПЭТ), а также схемы сбора на обочине дороги.Здесь уровень сбора ПЭТ-бутылок составил 74% продаж по сравнению с 36% продаж в других штатах, где сбор только на обочине дороги. Доля бутылок в подстилке также была уменьшена по сравнению с другими штатами (West 2007).

6. Экономические вопросы, связанные с рециклингом

Два ключевых экономических фактора влияют на жизнеспособность рециклинга термопластов. Это цена переработанного полимера по сравнению с первичным полимером и стоимость переработки по сравнению с альтернативными формами приемлемой утилизации.Есть дополнительные проблемы, связанные с различиями в количестве и качестве поставок по сравнению с первичным пластиком. Отсутствие информации о наличии переработанного пластика, его качестве и пригодности для конкретных применений также может сдерживать использование переработанного материала.

Исторически основными методами удаления отходов были захоронение или сжигание. Стоимость захоронения мусора значительно различается в зависимости от региона в зависимости от геологии и характера землепользования и может повлиять на жизнеспособность утилизации в качестве альтернативного пути захоронения.В Японии, например, раскопки, необходимые для захоронения мусора, обходятся дорого из-за твердой природы подстилающей вулканической породы; в то время как в Нидерландах это дорого из-за проницаемости с моря. Высокая стоимость утилизации является экономическим стимулом либо к переработке, либо к рекуперации энергии.

Сбор использованного пластика из домашних хозяйств более экономичен в пригородах, где плотность населения достаточно высока для достижения эффекта масштаба. Наиболее эффективная схема сбора может варьироваться в зависимости от местности, типа жилья (дома или большие многоквартирные дома) и типа имеющихся средств сортировки.В сельской местности схемы «привезти», когда население самостоятельно сдают отходы на переработку, например, когда они посещают соседний город, считаются более рентабельными, чем сбор на обочине дороги. Многие местные органы власти и некоторые супермаркеты в Великобритании используют «привозные банки» или даже торговые автоматы по обратной продаже. Эти последние методы могут быть хорошим источником относительно чистых вторсырья, но неэффективны в обеспечении высоких показателей сбора бытовых отходов. В Великобритании резкое увеличение сбора мусора из пластиковых бутылок стало очевидным только после относительно недавнего внедрения утилизации тротуаров ().

Рост сбора пластиковых бутылок по схемам доставки и тротуара в Великобритании (WRAP 2008 d ).

На цену первичного пластика влияет цена на нефть, которая является основным сырьем для производства пластика. Поскольку качество рекуперированного пластика обычно ниже, чем у первичного пластика, цена на первичный пластик устанавливает потолок для цен на рекуперированный пластик. Цена на нефть значительно выросла за последние несколько лет, с 2005 года с диапазона примерно 25 долларов США за баррель до диапазона цен в диапазоне 50–150 долларов США.Следовательно, хотя более высокие цены на нефть также в некоторой степени увеличивают стоимость сбора и переработки, переработка стала относительно более привлекательной с финансовой точки зрения.

Технологический прогресс в переработке вторичного сырья может улучшить экономические показатели двумя основными способами — за счет снижения затрат на переработку (повышение производительности / эффективности) и за счет сокращения разрыва между стоимостью переработанной смолы и первичной смолы. Последнее особенно усиливается технологиями превращения рекуперированного пластика в полимер пищевого качества путем удаления загрязнений, поддерживая рециркуляцию по замкнутому циклу.Эта технология была проверена для rPET из прозрачных бутылок (WRAP 2008 b ), а совсем недавно для rHDPE из молочных бутылок (WRAP 2006).

Итак, хотя более десяти лет назад переработка пластмасс без субсидий была в основном жизнеспособной только из постиндустриальных отходов или в местах, где стоимость альтернативных форм утилизации была высокой, теперь она становится все более жизнеспособной в гораздо более широком географическом масштабе, и для бытовых отходов.

7. Текущие тенденции в переработке пластика

В Западной Европе образование пластиковых отходов растет примерно на 3 процента в год, что примерно соответствует долгосрочному экономическому росту, в то время как объем механической переработки значительно увеличивался. примерно 7 процентов годовых.Однако в 2003 году это по-прежнему составляло лишь 14,8% образовавшихся пластиковых отходов (из всех источников). Вместе с рециркуляцией сырья (1,7 процента) и рекуперацией энергии (22,5 процента) это составило примерно 39 процентов от 21,1 миллиона тонн пластиковых отходов, образовавшихся в 2003 году (). Эта тенденция к увеличению как механической переработки, так и рекуперации энергии продолжается, хотя это тенденция к увеличению образования отходов.

Объемы пластиковых отходов, вывозимых на свалки и собираемых различными методами в Западной Европе, 1993–2003 гг. (APME 2004).

8. Проблемы и возможности для улучшения переработки пластмасс

Эффективная переработка смешанных пластиковых отходов является следующей важной задачей для сектора переработки пластмасс. Преимущество заключается в возможности рециркулировать большую часть потока пластиковых отходов за счет расширения сбора пластиковой упаковки после потребителя, чтобы охватить более широкий спектр материалов и типов упаковки. Дизайн продукта для вторичной переработки имеет большой потенциал, чтобы помочь в таких усилиях по вторичной переработке. Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что количество упаковки в обычной корзине для покупок, которая, даже если она собрана, не может быть эффективно переработана, колеблется от 21 до 40% (Ассоциация местного самоуправления (Великобритания) 2007).Следовательно, более широкая реализация политики по продвижению принципов экологического дизайна в промышленности может иметь большое влияние на эффективность переработки, увеличивая долю упаковки, которую можно экономично собирать и направлять со свалки (см. Shaxson et al. 2009). Та же логика применима к потребительским товарам длительного пользования, предназначенным для разборки, вторичной переработки, и спецификации использования переработанных смол являются ключевыми действиями для увеличения вторичной переработки.

Большинство схем сбора после потребителя предназначены для жесткой упаковки, поскольку гибкая упаковка имеет тенденцию быть проблематичной на этапах сбора и сортировки.Большинство современных предприятий по утилизации материалов испытывают трудности с обращением с гибкой пластиковой упаковкой из-за различных характеристик обращения с жесткой упаковкой. Низкое соотношение веса к объему пленок и пластиковых пакетов также снижает экономическую целесообразность инвестирования в необходимые объекты для сбора и сортировки. Однако в настоящее время пластиковые пленки перерабатываются из источников, включая вторичную упаковку, такую ​​как термоусадочная пленка для поддонов и ящиков, а также некоторые сельскохозяйственные пленки, так что это возможно при правильных условиях.Подходы к увеличению объемов вторичной переработки пленок и гибкой упаковки могут включать раздельный сбор или инвестиции в дополнительные сортировочные и перерабатывающие предприятия на предприятиях по утилизации смешанных пластиковых отходов. Для успешной переработки смешанных пластмасс необходимо выполнять высокопроизводительную сортировку исходных материалов, чтобы гарантировать, что типы пластмасс разделяются до высокого уровня чистоты; однако существует необходимость в дальнейшем развитии конечных рынков для каждого потока рециклатов полимеров.

Эффективность вторичной переработки упаковки после потребителя могла бы быть значительно увеличена, если бы разнообразие материалов было рационализировано до подмножества текущего использования. Например, если все жесткие пластиковые контейнеры, от бутылок, банок до лотков, были из ПЭТ, ПНД и ПП, без прозрачного ПВХ или ПС, которые проблематично отсортировать от смешанных вторсырья, тогда вся жесткая пластиковая упаковка могла бы быть собрана и отсортирована. производить переработанные смолы с минимальным перекрестным загрязнением. Потери отбракованного материала и стоимость переработанных смол будут увеличены.Кроме того, следует выбирать этикетки и клейкие материалы, чтобы обеспечить максимальную эффективность вторичной переработки. Улучшения в сортировке / разделении на предприятиях по переработке отходов дают дополнительный потенциал как для увеличения объемов переработки, так и для повышения экологической эффективности за счет сокращения фракций отходов, использования энергии и воды (см. §3). Целью должно быть максимальное увеличение объема и качества переработанных смол.

9. Выводы

Таким образом, вторичная переработка является одной из стратегий управления отходами пластиковых изделий в конце срока их службы.Это имеет смысл как с экономической, так и с экологической точек зрения, и последние тенденции демонстрируют существенное увеличение скорости восстановления и переработки пластиковых отходов. Эти тенденции, вероятно, сохранятся, но все еще существуют некоторые серьезные проблемы, связанные как с технологическими факторами, так и с проблемами экономического или социального поведения, связанными со сбором рециркулируемых отходов и заменой первичного материала.

Переработка более широкого ассортимента пластиковой упаковки после потребителя вместе с пластиковыми отходами от потребительских товаров и ПЗВ позволит в дальнейшем улучшить показатели утилизации пластиковых отходов и их утечки со свалок.В сочетании с усилиями по расширению использования и спецификации переработанных сортов в качестве замены первичного пластика переработка пластиковых отходов является эффективным способом улучшения экологических показателей полимерной промышленности.

Ссылки

• ACRR 2004 Руководство по надлежащей практике переработки пластиковых отходов Брюссель, Бельгия: Ассоциация городов и регионов по переработке [Google Scholar]
• Агуадо Дж., Серрано Д.П., Сан-Мигель Дж. 2007 г. Европейские тенденции в переработке пластикового сырья отходы.Global NEST J. 9, 12–19 [Google Scholar]
• Andrady A.1994 Оценка биоразложения синтетических полимеров в окружающей среде. Polym. Ред. 34, 25–76 (doi: 10.1080 / 1532179
  09632) [Google Scholar]
• Андради А., 2003 г. Учебник по окружающей среде. В «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 3–76. Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Андради А. Л., Нил М. А. 2009. Применение и социальные преимущества пластмасс. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1977–1984 (DOI: 10.1098 / rstb.2008.0304) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• APME 2004 Анализ потребления и восстановления пластмасс в Европе Брюссель, Бельгия: Европейская ассоциация производителей пластмасс [Google Scholar]
• Arena U., Mastellone М., Перуджини Ф. 2003 Оценка жизненного цикла системы переработки пластиковой упаковки. Int. J. Оценка жизненного цикла. 8, 92–98 (doi: 10.1007 / BF02978432) [Google Scholar]
• Арванитояннис И., Босня Л., 2001 Утилизация полимерных материалов, используемых для упаковки пищевых продуктов: текущее состояние и перспективы.Food Rev. Int. 17, 291–346 (doi: 10.1081 / FRI-100104703) [Google Scholar]
• Стандарт ASTM D5033 2000 Стандартное руководство по разработке стандартов ASTM, относящихся к переработке и использованию переработанных пластиков Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International; (DOI: 10.1520 / D5033-00) [Google Scholar]
• Британская федерация пластмасс. Расход масла. 2008. См. Http://www.bpf.co.uk/Oil_Consuming.aspx. (20 октября 2008 г.)
• Барнс Д. К., Галгани Ф., Томпсон Р. С., Барлаз М. 2009 Накопление и фрагментация пластикового мусора в глобальной окружающей среде.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1985–1998 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0205) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Чанда М., Рой С. Справочник по пластиковым технологиям, 4-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press [Google Ученый]
• DEFRA 2007 Информационные бюллетени по стратегии утилизации отходов. См. Http://www.defra.gov.uk/environment/waste/strategy/factsheets/landfilltax.htm (26 ноября 2008 г.)
• Министерство окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005 г. Преимущества утилизации Австралия: Parramatta [Google Scholar]
• Департамент окружающей среды и наследия (Австралия) 2008Пластиковые пакеты.См. Http://www.ephc.gov.au/ephc/plastic_bags.html (26 ноября 2008 г.)
• Департамент окружающей среды и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г. Пластиковые пакеты. См. Http://www.environ.ie/en/Environment/Waste/PlasticBags (26 ноября 2008 г.)
• Дрелих Дж., Пейн Дж., Ким Т., Миллер Дж. 1998 г. Селективная пенная флотация ПВХ из смесей ПВХ / ПЭТ для индустрии переработки пластмасс. Polym. Англ. Sci. 38, 1378 (doi: 10.1002 / pen.10308) [Google Scholar]
• EEA 2008 Более эффективное управление муниципальными отходами приведет к сокращению выбросов парниковых газов Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде [Google Scholar]
• Фишер М.2003 Переработка пластмасс. В книге «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 563–627 Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Флетчер Б., Маккей М. 1996 Модель переработки пластмасс: уменьшает ли переработка количество отходов ? Ресурс. Консерв. Recycling 17, 141–151 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (96) 01068-3) [Google Scholar]
• Frosch R., Gallopoulos N.1989 Стратегии производства. Sci. Являюсь. 261, 144–152 [Google Scholar]
• Гарфорт А., Али С., Эрнандес-Мартинес Дж., Аках А. 2004 Переработка сырья из полимерных отходов. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 8, 419–425 (doi: 10.1016 / j.cossms.2005.04.003) [Google Scholar]
• Gilpin R., Wagel D., Solch J, 2003 Производство, распределение и судьба полихолорированных дибензо-пара-диоксинов, дибензофуранов , и родственные галогенорганические соединения в окружающей среде. В «Диоксины и здоровье» (ред. Шектер А., Гасевич Т.), 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons Inc. [Google Scholar]
• Грегори М.Р., 2009 г. Экологические последствия пластикового мусора в морских условиях — запутывание, проглатывание, удушение, вешалки -он, автостоп и инопланетные нашествия.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2013–2025 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0265) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Институт местного самообеспечения 2002 г. Опыт Западной Европы с многоразовыми контейнерами для напитков. См. Http://www.grrn.org/beverage/refillables/Europe.html (26 ноября 2008 г.)
• Кирику И., Бриассулис Д. 2007 Биодеградация сельскохозяйственных пластиковых пленок: критический обзор. J. Polym. Environ. 15, 125–150 (doi: 10.1007 / s10924-007-0053-8) [Google Scholar]
• Ассоциация местных органов власти (Великобритания) 2007 Война с отходами: исследование упаковки пищевых продуктов Великобритания: Местные органы власти [Google Scholar]
• Marques G ., Tenorio J.2000 Использование пенной флотации для разделения смесей ПВХ / ПЭТ. Waste Management 20, 265–269 (doi: 10.1016 / S0956-053X (99) 00333-5) [Google Scholar]
• McDonough W., Braungart M.2002 От колыбели до колыбели: изменение способа производства вещей Нью-Йорк, Нью-Йорк: North Point Press [Google Scholar]
• Моррис Дж.1996 Утилизация против сжигания: анализ энергосбережения. J. Hazard. Матер. 47, 277–293 (doi: 10.1016 / 0304-3894 (95) 00116-6) [Google Scholar]
• NEPC 2001 Отчет для NEPC о выполнении Национальной меры по охране окружающей среды (использованные упаковочные материалы) в Новом Южном Уэльсе.Аделаида, Австралия: Совет по охране окружающей среды и наследию [Google Scholar]
• Oehlmann J., et al. 2009 Критический анализ биологического воздействия пластификаторов на дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2047–2062 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0242) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Park C.-H., Jeon H.-S., Park K.2007 Удаление ПВХ из смешанного пластмассы путем трибоэлектростатической сепарации. J. Hazard. Матер. 144, 470–476 (doi: 10.1016 / j.jhazmat.2006.10.060) [PubMed] [Google Scholar]
• Патель М., фон Тьенен Н., Йохем Э., Уоррелл Э. 2000. Вторичная переработка пластмасс в Германии. Ресурс., Консерв. Recycling 29, 65–90 (doi: 10.1016 / S0921-3449 (99) 00058-0) [Google Scholar]
• Perugini F., Mastellone M., Arena U.2005A Оценка жизненного цикла вариантов механической переработки и переработки сырья для управления отходов пластиковой упаковки. Environ. Прогр. 24, 137–154 (doi: 10.1002 / ep.10078) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008aЭкологические профили европейской индустрии пластмасс. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope; См. Http: // lca.plasticseurope.org/index.htm (1 ноября 2008 г.) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008b Неопровержимые факты о пластмассах 2007: анализ производства пластмасс, спроса и восстановления в 2007 году в Европе. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope [Google Scholar]
• Ребеиз К., Craft A.1995 Управление пластиковыми отходами в строительстве: технологические и институциональные вопросы. Ресурс., Консерв. Recycling 15, 245–257 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (95) 00034-8) [Google Scholar]
• Ryan P. G., Moore C.Дж., Ван Франекер Дж. А., Молони К. Л. 2009 Мониторинг количества пластикового мусора в морской среде. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1999–2012 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0207) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Шаксон Л. 2009 Структурирование политических проблем для пластмасс, окружающей среды и здоровья человека: размышления из Великобритании. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2141–2151 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0283) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Sinha V., Patel M., Patel J.2008 Управление отходами ПЭТ путем химической переработки: обзор. J. Polym. Environ. (DOI: 10.1007 / s10924-008-0106-7) [Google Scholar]
• Soetaert W., Vandamme E.2006 Влияние промышленной биотехнологии. Biotechnol. J. 1, 756–769 (doi: 10.1002 / biot.200600066) [PubMed] [Google Scholar]
• Сонг Дж. Х., Мерфи Р. Дж., Нараян Р., Дэвис Г. Б. Х. 2009 Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластмассам. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2127–2139 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0289) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Swift G., Wiles D.2004 Разлагаемые полимеры и пластмассы на свалках. Энциклопедия Полим. Sci. Technol. 9, 40–51 [Google Scholar]
• Teuten E. L., et al. 2009 г. Транспортировка и выброс химических веществ из пластмасс в окружающую среду и дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2027–2045 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0284) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Свон С. Х., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С. 2009a Наш пластический век. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1973–1976 (DOI: 10.1098 / rstb.2009.0054) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С., Свон С. Х. 2009b Пластмасса, окружающая среда и здоровье человека: текущий консенсус и будущие тенденции. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2153–2166 (doi: 10.1098 / rstb.2009.0053) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Uhde Inventa-Fischer 2007 Хлопья в смолу (FTR) — переработка с одобрения FDA. См. Http://www.uhde-inventa-fischer.com/ (3 ноября 2008 г.)
• Waste Watch 2003 Пластмассы в экономике Великобритании Лондон, Великобритания: Waste Watch & Recoup [Google Scholar]
• WBCSD 2000Экоэффективность: создание большего значение с меньшим воздействием.См. Http://www.wbcsd.org/includes/getTarget.asp?type=d&id=ODkwMQ (1 ноября 2008 г.)
• West D.2007 Контейнерные депозиты: подход здравого смысла v.2.1 Сидней, Австралия: Альянс Boomerang [ Google Scholar]
• WRAP 2006 Процесс рециркуляции HDPE пищевого качества WRAP: коммерческое технико-экономическое обоснование Лондон, Великобритания: Программа действий по утилизации отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2007. Согласно ежегодному исследованию сбора пластмасс местными властями 2007 года Лондон, Великобритания: Планы действий по сокращению отходов [Google Scholar]
• WRAP 2008aВнутренняя упаковка из смешанного пластика: варианты обращения с отходами Лондон, Великобритания: Программа действий в отношении отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2008b Крупномасштабная демонстрация жизнеспособности переработанного ПЭТ (rPET) в розничной упаковке.http://www.wrap.org.uk/retail/case_studies_research/rpet_retail.html.
• WRAP 2008cLCA вариантов управления смешанными пластиковыми отходами Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам, MDP017 [Google Scholar]
• WRAP 2008dОбследование по сбору пластмасс местными властями Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам [Google Scholar]
• WRAP 2008eStudy показывает влияние углерода на розлив австралийского вина в Великобритании в ПЭТ и стеклянные бутылки. См. Http://www.wrap.org.uk/wrap_corporate/news/study_reveals_carbon.html (19 октября 2008 г.)

Переработка пластмасс: проблемы и возможности

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 27 июля; 364 (1526): 2115–2126.

Jefferson Hopewell

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

Robert Dvorak

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Эдвард Косиор

² Nextek Ltd, уровень 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Abstract

Пластмассы — недорогие, легкие и прочные материалы, из которых можно легко изготавливать различные продукты, которые находят применение в самых разных сферах применения. Как следствие, производство пластмасс за последние 60 лет заметно увеличилось. Однако нынешние уровни их использования и утилизации создают несколько экологических проблем. Около 4% мировой добычи нефти и газа, невозобновляемых ресурсов, используется в качестве сырья для пластмасс, а еще 3–4% расходуется на обеспечение энергии для их производства.Большая часть пластика, производимого каждый год, используется для изготовления одноразовой упаковки или других недолговечных продуктов, которые выбрасываются в течение года после изготовления. Одни только эти два наблюдения указывают на то, что наше нынешнее использование пластмасс не является устойчивым. Кроме того, из-за долговечности используемых полимеров значительные количества выброшенных пластмасс с истекшим сроком службы накапливаются в виде мусора на свалках и в естественных средах обитания по всему миру.

Вторичная переработка является одним из наиболее важных действий, доступных в настоящее время для уменьшения этих воздействий, и представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся областей в индустрии пластмасс.Переработка дает возможность сократить использование масла, выбросы углекислого газа и количество отходов, требующих утилизации. Здесь мы вкратце сравниваем переработку отходов с другими стратегиями сокращения отходов, а именно с сокращением использования материалов за счет сокращения объемов производства или повторного использования продуктов, использования альтернативных биоразлагаемых материалов и рекуперации энергии в качестве топлива.

Хотя пластмассы перерабатываются с 1970-х годов, количество перерабатываемых материалов варьируется географически, в зависимости от типа пластика и его применения.В ряде стран за последние десятилетия переработка упаковочных материалов быстро расширилась. Достижения в области технологий и систем для сбора, сортировки и переработки пригодных для вторичной переработки пластмасс создают новые возможности для вторичной переработки, и благодаря совместным действиям общественности, промышленности и правительств можно будет направить большую часть пластиковых отходов со свалок на переработку. следующие десятилетия.

Ключевые слова: переработка пластмасс, пластиковая упаковка, воздействие на окружающую среду, управление отходами, химическая переработка, рекуперация энергии

1.Введение

Промышленность пластмасс значительно развивалась с момента изобретения различных способов производства полимеров из нефтехимических источников. Пластмассы имеют существенные преимущества с точки зрения их малого веса, долговечности и более низкой стоимости по сравнению со многими другими типами материалов (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 a ). Мировое производство полимеров оценивается в 260 миллионов метрических тонн в год в 2007 году для всех полимеров, включая термопласты, термореактивные пластмассы, клеи и покрытия, но не синтетические волокна (PlasticsEurope 2008 b ).Это указывает на исторический темп роста около 9 процентов в год. Термопластические смолы составляют около двух третей этого производства, и их использование растет примерно на 5 процентов в год. глобально (Andrady 2003).

Сегодня пластмассы почти полностью производятся из нефтехимических продуктов, производимых из ископаемых нефти и газа. Около 4% годовой добычи нефти превращается непосредственно в пластмассу из нефтехимического сырья (Британская федерация пластмасс, 2008 г.). Поскольку производство пластмасс также требует энергии, на их производство приходится потребление аналогичного дополнительного количества ископаемого топлива.Однако можно также утверждать, что использование легких пластиков может сократить использование ископаемого топлива, например, в транспортных приложениях, когда пластики заменяют более тяжелые традиционные материалы, такие как сталь (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 b ). .

Примерно 50% пластмасс используется для одноразовых применений, таких как упаковка, сельскохозяйственная пленка и одноразовые потребительские товары, от 20 до 25% для долгосрочной инфраструктуры, такой как трубы, покрытия кабелей и конструкционные материалы, а также оставшаяся часть для потребительских приложений длительного пользования с промежуточным сроком службы, например, в электронных товарах, мебели, автомобилях и т.В 2007 году в Европейском союзе (ЕС) образовалось 24,6 миллиона тонн пластиковых отходов после потребления (PlasticsEurope 2008 b ). представляет разбивку потребления пластмасс в Великобритании в 2000 г. и вклад в образование отходов (Waste Watch 2003). Это подтверждает, что упаковка является основным источником пластиковых отходов, но очевидно, что другие источники, такие как отработанное электронное и электрическое оборудование (WEEE) и отслужившие свой срок автомобили (ELV), становятся значительными источниками пластиковых отходов.

Таблица 1.

Потребление пластмасс и образование отходов по секторам в Великобритании в 2000 г. (Waste Watch 2003).

Поскольку пластмассы массово производятся только около 60 лет, их долговечность в окружающей среде с уверенностью неизвестна.Большинство видов пластмасс не поддаются биологическому разложению (Andrady, 1994) и на самом деле чрезвычайно долговечны, и поэтому большинство полимеров, производимых сегодня, прослужат по крайней мере десятилетия, а возможно, и столетия, если не тысячелетия. Даже разлагаемый пластик может сохраняться в течение значительного времени в зависимости от местных факторов окружающей среды, поскольку скорость разложения зависит от физических факторов, таких как уровни воздействия ультрафиолетового света, кислорода и температуры (Swift & Wiles 2004), в то время как биоразлагаемые пластики требуют наличия подходящих микроорганизмы.Следовательно, темпы разложения значительно различаются между свалками, наземной и морской средой (Kyrikou & Briassoulis 2007). Даже когда пластмассовый предмет разрушается под воздействием атмосферных воздействий, он сначала распадается на более мелкие кусочки пластикового мусора, но сам полимер не обязательно может полностью разрушиться в течение значимого периода времени. Как следствие, на свалках и в виде мусора в естественной среде накапливаются значительные количества пластика, отслужившего свой срок, что приводит как к проблемам с утилизацией отходов, так и к ущербу окружающей среде (см. Barnes et al. 2009; Григорий 2009; Oehlmann et al. 2009; Райан и др. 2009; Teuten et al. 2009; Томпсон и др. 2009 b ).

Переработка, несомненно, является стратегией управления отходами, но ее также можно рассматривать как один из текущих примеров реализации концепции промышленной экологии, в то время как в естественной экосистеме нет отходов, а есть только продукты (Frosch & Gallopoulos 1989; McDonough & Braungart 2002). Переработка пластмасс — один из методов снижения воздействия на окружающую среду и истощения ресурсов.По сути, высокие уровни рециркуляции, такие как сокращение использования, повторное использование и ремонт или переработка, могут обеспечить определенный уровень обслуживания продукта с меньшими материальными затратами, чем потребовалось бы в противном случае. Таким образом, переработка может снизить потребление энергии и материалов на единицу продукции и, таким образом, повысить экологическую эффективность (WBCSD 2000). Тем не менее, следует отметить, что способность поддерживать любой остаточный уровень материальных затрат, а также затраты энергии и эффекты внешних воздействий на экосистемы будут определять окончательную устойчивость всей системы.

В этой статье мы рассмотрим существующие системы и технологии переработки пластмасс, доказательства экологической эффективности переработки пластмасс на протяжении жизненного цикла и кратко рассмотрим связанные с этим вопросы экономического и общественного интереса. Мы сосредоточимся на производстве и утилизации упаковки, так как это крупнейший источник пластиковых отходов в Европе и область значительного расширения инициатив по переработке в последнее время.

2. Обращение с отходами: обзор

Даже в пределах ЕС существует широкий спектр приоритетов обращения с отходами для общего потока твердых бытовых отходов (ТБО), от тех, которые имеют большой вес для захоронения, до тех, которые ориентированы на сжигание () производительность рециркуляции также значительно различается.Среднее количество ТБО, образующихся в ЕС, составляет 520 кг на человека в год и, по прогнозам, увеличится до 680 кг на человека в год к 2020 году (EEA 2008). В Великобритании общее использование пластика как в бытовой, так и в коммерческой упаковке составляет около 40 кг на человека в год, следовательно, оно составляет примерно 7-8% по весу, но составляет большую долю по объему от потока ТБО (Waste Watch 2003).

Темпы механической переработки и рекуперации энергии как стратегии управления отходами пластмасс в европейских странах (PlasticsEurope 2008 b ).

Вообще говоря, пластмассовые отходы утилизируются, когда они вывозятся со свалок или засоряются. Пластиковая упаковка особенно заметна как мусор из-за легкости как гибкого, так и жесткого пластика. Количество материала, попадающего в систему управления отходами, можно, в первом случае, уменьшить за счет действий, которые уменьшают использование материалов в продукции (например, замена тяжелых форматов упаковки на более легкие или уменьшение объема упаковки). Разработка продуктов, позволяющих повторно использовать, ремонтировать или переработать, приведет к тому, что меньше продуктов попадет в поток отходов.

После того, как материал попадает в поток отходов, переработка — это процесс использования регенерированного материала для производства нового продукта. Для органических материалов, таких как пластмассы, концепция рекуперации также может быть расширена за счет рекуперации энергии, когда теплотворная способность материала используется путем контролируемого сжигания в качестве топлива, хотя это приводит к меньшим общим экологическим характеристикам, чем рекуперация материалов, как это происходит. не снижает спроса на новый (первичный) материал. Такое мышление лежит в основе стратегии 4Rs на языке обращения с отходами — в порядке уменьшения экологической желательности — сокращения, повторного использования, рециркуляции (материалов) и рекуперации (энергии), при этом захоронение отходов является наименее желательной стратегией управления.

Также вполне возможно, чтобы один и тот же полимер проходил каскад через несколько стадий, например. производства в контейнер многократного использования, который, попав в поток отходов, собирается и перерабатывается в долговременное применение, которое, в свою очередь, превращается в отходы, а затем восстанавливается для получения энергии.

(a) Свалка

Свалка — это традиционный подход к управлению отходами, но в некоторых странах места для свалок становится все меньше. Хорошо управляемая свалка приводит к ограниченному непосредственному ущербу окружающей среде, помимо воздействия сбора и транспортировки, хотя существуют долгосрочные риски загрязнения почвы и грунтовых вод некоторыми добавками и побочными продуктами распада пластмасс, которые могут стать стойкими органическими загрязнителями. (Oehlmann et al. 2009; Teuten и др. . 2009 г.). Главный недостаток свалок с точки зрения устойчивости заключается в том, что материальные ресурсы, используемые для производства пластика, не восстанавливаются — поток материалов является линейным, а не циклическим. В Великобритании применяется налог на захоронение отходов, который в настоящее время будет повышаться каждый год до 2010 года, чтобы усилить стимулы для перенаправления отходов с полигонов на такие меры по рекуперации, как переработка (DEFRA 2007).

(b) Сжигание и рекуперация энергии

Сжигание снижает потребность в захоронении пластмассовых отходов, однако есть опасения, что опасные вещества могут быть выброшены в атмосферу в процессе.Например, ПВХ и галогенированные добавки обычно присутствуют в смешанных пластиковых отходах, что приводит к риску выброса диоксинов, других полихлорированных бифенилов и фуранов в окружающую среду (Gilpin et al. 2003). Как следствие, в первую очередь, этого предполагаемого риска загрязнения, сжигание пластика менее распространено, чем захоронение мусора и механическая переработка в качестве стратегии управления отходами. Заметными исключениями являются Япония и некоторые европейские страны, такие как Дания и Швеция, с обширной инфраструктурой мусоросжигательного завода для обращения с ТБО, включая пластмассы.

Сжигание можно использовать с восстановлением части энергии, содержащейся в пластике. Рекуперируемая полезная энергия может значительно варьироваться в зависимости от того, используется ли она для производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии или в качестве топлива из твердых отходов для заправки доменных печей или цементных печей. Также возможно сжижение до дизельного топлива или газификация посредством пиролиза (Arvanitoyannis & Bosnea 2001), и интерес к этому подходу для производства дизельного топлива возрастает, предположительно из-за роста цен на нефть.Процессы рекуперации энергии могут быть наиболее подходящим способом обращения с сильно смешанным пластиком, таким как некоторые электронные и электрические отходы и остатки автомобильного измельчителя.

(c) Понижение стоимости

Уменьшение количества упаковки, используемой на единицу, уменьшит объем отходов. Экономика диктует, что большинство производителей уже будут использовать материал, близкий к минимуму, необходимому для данного приложения (но см. Thompson et al. 2009 b ,). Однако этот принцип противоречит эстетике, удобству и маркетинговым преимуществам, которые могут привести к чрезмерному использованию упаковки, а также эффекту существующих инвестиций в инструменты и производственный процесс, что также может привести к чрезмерной упаковке некоторых продуктов.

(d) Повторное использование пластиковой упаковки

Сорок лет назад повторное использование бытовой упаковки в виде стеклянных бутылок и банок было обычным явлением. Ограничения для более широкого применения повторного использования жестких контейнеров, по крайней мере, частично связаны с логистикой, когда пункты распределения и сбора находятся на удалении от централизованных заводов по розливу продуктов, что приведет к значительным расстояниям обратной транспортировки. Кроме того, широкий ассортимент контейнеров и упаковок для брендов и маркетинговых целей делает невозможным прямой возврат и повторное наполнение.Схемы возврата и повторного наполнения существуют в нескольких европейских странах (Institute for Local Self-Reliance 2002), включая бутылки из ПЭТ, а также стекло, но в других странах они обычно считаются нишевым видом деятельности для местных предприятий, а не реалистичной крупномасштабной стратегией. уменьшить количество отходов упаковки.

Существуют значительные возможности для повторного использования пластмасс, используемых для перевозки товаров, а также для потенциального повторного использования или повторного производства некоторых пластиковых компонентов в дорогостоящих потребительских товарах, таких как автомобили и электронное оборудование.Это очевидно в промышленных масштабах с повторным использованием контейнеров и поддонов при транспортировке (см. Thompson et al. 2009 b ). Также наблюдается некоторый переход от одноразовых пластиковых пакетов для переноски к многоразовым пакетам, как из-за программ добровольного изменения поведения, как в Австралии (Департамент окружающей среды и наследия (Австралия), 2008 г.), так и в результате принятия законодательства, например сборы с пластиковых пакетов в Ирландии (Департамент экологического наследия и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г.) или недавний запрет на легкие сумки-переноски, например, в Бангладеш и Китае.

(e) Рециркуляция пластмасс

Терминология рециркуляции пластмасс сложна и иногда сбивает с толку из-за широкого спектра операций по рециркуляции и восстановлению (). Они включают четыре категории: первичные (механическая переработка в продукт с эквивалентными свойствами), вторичные (механическая переработка в продукты, требующие более низких свойств), третичные (восстановление химических компонентов) и четвертичные (восстановление энергии). Первичная переработка часто называется переработкой с замкнутым циклом, а вторичная переработка — понижением.Третичная переработка описывается как химическая переработка или переработка сырья и применяется, когда полимер деполимеризуется до его химических компонентов (Fisher 2003). Четвертичная переработка — это рекуперация энергии, энергия из отходов или валоризация. Биоразлагаемые пластмассы также можно компостировать, и это еще один пример третичной переработки, которая также описывается как органическая или биологическая переработка (см. Song et al .2009).

Таблица 2.

Терминология, используемая в различных типах переработки и рекуперации пластмасс.

В некоторых случаях регенерированный пластик, который не подходит для вторичного использования в предыдущем применении, используется для изготовления нового пластикового продукта, вытесняющего всю или часть первичной полимерной смолы — это также можно рассматривать как первичную переработку. Примерами являются пластиковые ящики и контейнеры, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, восстановленного из молочных бутылок, и волокна ПЭТ из восстановленной упаковки из ПЭТ.Понижение статуса — это термин, который иногда используется для вторичной переработки, когда регенерированный пластик помещается в приложение, которое обычно не использует первичный полимер, например. «Пластиковые пиломатериалы» в качестве альтернативы более дорогостоящим / более коротким лесоматериалам, это вторичная переработка (стандарт ASTM D5033).

Химическая переработка или переработка сырья имеет преимущество в том, что извлекают нефтехимические составляющие полимера, которые затем можно использовать для повторного производства пластмассы или для производства других синтетических химикатов. Однако, несмотря на то, что это технически осуществимо, в целом было сочтено, что это неэкономично без значительных субсидий из-за низкой цены нефтехимического сырья по сравнению с производственными и технологическими затратами, понесенными для производства мономеров из пластиковых отходов (Patel et al. 2000). Это неудивительно, поскольку это эффективно обращает вспять энергоемкую полимеризацию, ранее проводившуюся при производстве пластмасс.

Переработка полиолефинов посредством термического крекинга производилась в Великобритании на предприятии, первоначально построенном BP, а в Германии — BASF. Однако последний завод был закрыт в 1999 г. (Aguado et al. 2007). Химическая переработка ПЭТ оказалась более успешной, поскольку возможна деполимеризация в более мягких условиях.Смола ПЭТ может быть разложена гликолизом, метанолизом или гидролизом, например, для получения ненасыщенных полиэфирных смол (Sinha et al. 2008). Его также можно превратить обратно в ПЭТ, либо после деполимеризации, либо путем простой повторной подачи хлопьев ПЭТ в реактор полимеризации, это также может удалить летучие загрязнители, поскольку реакция происходит при высокой температуре и вакууме (Uhde Inventa-Fischer 2007 ).

(f) Альтернативные материалы

Биоразлагаемые пластмассы могут решить ряд проблем обращения с отходами, особенно для одноразовой упаковки, которую нелегко отделить от органических отходов в общественном питании или в сельском хозяйстве.Можно включить биоразлагаемые пластмассы в аэробное компостирование или путем анаэробного сбраживания с улавливанием метана для использования энергии. Однако биоразлагаемые пластмассы также могут усложнить обращение с отходами, если они вводятся без соответствующих технических характеристик, систем обращения и просвещения потребителей. Кроме того, очевидно, что могут возникнуть серьезные проблемы с получением достаточного количества биомассы, чтобы заменить большую часть текущего потребления полимеров, поскольку только 5 процентов текущего европейского химического производства используют биомассу в качестве сырья (Soetaert & Vandamme 2006).Это большая тема, которую нельзя охватить в этой статье, за исключением того, что желательно, чтобы компостируемые и разлагаемые пластмассы были соответствующим образом маркированы и использовались таким образом, чтобы дополнять, а не компрометировать схемы управления отходами (см. Song et al . 2009 г.).

3. Системы для вторичной переработки пластика

Пластиковые материалы могут быть переработаны различными способами, и простота переработки зависит от типа полимера, дизайна упаковки и типа продукта. Например, жесткие контейнеры, состоящие из одного полимера, проще и экономичнее перерабатывать, чем многослойные и многокомпонентные упаковки.

Термопласты, включая ПЭТ, ПЭ и ПП, имеют высокий потенциал для механической переработки. Термореактивные полимеры, такие как ненасыщенный полиэфир или эпоксидная смола, не могут быть переработаны механически, за исключением потенциально повторного использования в качестве наполнителя после того, как они были уменьшены в размере или измельчены до мелких частиц или порошков (Rebeiz & Craft 1995). Это связано с тем, что термореактивные пластмассы постоянно сшиваются при производстве и поэтому не могут быть переплавлены и повторно сформированы. Переработка сшитой резины из автомобильных шин обратно в резиновую крошку для переработки в другие продукты действительно происходит, и ожидается, что она будет расти в связи с Директивой ЕС о захоронении отходов (1999/31 / EC), которая запрещает захоронение отходов шины и отходы шин.

Основная проблема при производстве переработанных смол из пластиковых отходов заключается в том, что большинство различных типов пластмасс несовместимы друг с другом из-за присущей им несмешиваемости на молекулярном уровне и различий в требованиях к переработке на макроуровне. Например, небольшое количество загрязнителя ПВХ, присутствующего в потоке рециркуляции ПЭТ, будет разлагать переработанную смолу ПЭТ из-за выделения газообразной соляной кислоты из ПВХ при более высокой температуре, необходимой для плавления и переработки ПЭТ.И наоборот, ПЭТ в потоке рециркулируемого ПВХ будет образовывать твердые комки недиспергированного кристаллического ПЭТ, что значительно снижает ценность переработанного материала.

Следовательно, часто технически невозможно добавить регенерированный пластик к первичному полимеру без ухудшения по крайней мере некоторых качественных характеристик первичного пластика, таких как цвет, прозрачность или механические свойства, такие как ударная вязкость. В большинстве случаев переработанная смола смешивает переработанную смолу с первичной смолой — часто используется с полиолефиновыми пленками для некритических применений, таких как мешки для мусора, ирригационные или дренажные трубы без номинального давления, или для использования в многослойных приложениях, где переработанная смола помещается между поверхностными слоями первичной смолы.

Возможность замены вторичного пластика на первичный полимер обычно зависит от чистоты регенерированного пластикового сырья и требований к свойствам пластмассового продукта, который будет производиться. Это привело к нынешним схемам переработки бытовых отходов, которые концентрируются на наиболее легко разделяемых упаковках, таких как бутылки из-под безалкогольных напитков и воды из ПЭТ, а также бутылки из-под молока из полиэтилена высокой плотности, которые можно точно идентифицировать и отсортировать из потока смешанных отходов. . Напротив, существует ограниченная рециркуляция многослойных / многокомпонентных изделий, поскольку это приводит к загрязнению между типами полимеров.Таким образом, вторичная переработка после потребителя состоит из нескольких ключевых этапов: сбор, сортировка, очистка, уменьшение размера и разделение и / или обеспечение совместимости для уменьшения загрязнения несовместимыми полимерами.

(a) Сбор

Сбор пластиковых отходов может производиться по «схемам привоза» или путем сбора на обочине. Схемы принесения, как правило, приводят к низким показателям собираемости при отсутствии либо решительного общественного поведения, либо схем возврата депозитов, которые налагают прямой экономический стимул для участия.Следовательно, общая тенденция заключается в сборе вторсырья путем сбора на тротуарах наряду с ТБО. Чтобы максимизировать рентабельность этих программ, большинство сборов на обочине представляют собой смешанные вторсырья (бумага / картон, стекло, алюминий, сталь и пластмассовые контейнеры). Хотя схемы сбора пластиковых бутылок были очень успешными при извлечении пластиковых бутылок из домов, с точки зрения общего потребления, как правило, утилизируется только 30-40% пластиковых бутылок после потребителя, поскольку большая часть такой упаковки поступает от продуктов питания и напитков. потребляется вдали от дома.По этой причине важно разработать эффективные схемы сбора отходов «на ходу» и «офисная переработка», если мы хотим увеличить общий уровень сбора пластиковой упаковки.

(b) Сортировка

Сортировка смешанных жестких вторсырья осуществляется как автоматическими, так и ручными методами. Автоматической предварительной сортировки обычно достаточно, чтобы получить поток пластика, отделенный от стекла, металлов и бумаги (кроме наклеенных, например этикеток и крышек). Как правило, молочные бутылки из прозрачного ПЭТ и непигментированного ПЭНД идентифицируются положительно и выделяются из потока.Автоматическая сортировка контейнеров в настоящее время широко используется операторами предприятий по утилизации материалов, а также многими предприятиями по переработке пластмасс. Эти системы обычно используют спектроскопию в ближней инфракрасной области с преобразованием Фурье (FT-NIR) для анализа типа полимера, а также используют системы оптического распознавания цвета для сортировки потоков на четкие и цветные фракции. С помощью оптических сортировщиков можно различать прозрачные, голубые, темно-синие, зеленые и другие цветные ПЭТ-контейнеры. Эффективность сортировки можно повысить с помощью нескольких детекторов и последовательной сортировки.Другие технологии сортировки включают обнаружение рентгеновских лучей, которое используется для разделения контейнеров из ПВХ, которые содержат 59 процентов хлора по весу и поэтому могут быть легко различимы (Arvanitoyannis & Bosnea 2001; Fisher 2003).

Большинство местных органов власти или предприятий по рекуперации материалов не собирают активно гибкую упаковку после потребителя, поскольку в настоящее время имеется недостаток в оборудовании, которое позволяет легко отделить гибкие упаковки. Многие предприятия по переработке пластика используют троммели и системы классификации воздуха на основе плотности для удаления небольших количеств гибких материалов, таких как некоторые пленки и этикетки.Однако в этой области есть разработки и новые технологии, такие как баллистические сепараторы, сложные гидроциклоны и воздушные классификаторы, которые повысят возможности восстановления гибкой упаковки после потребителя (Fisher 2003).

(c) Уменьшение размера и очистка

Жесткие пластмассы обычно измельчают до хлопьев и очищают от остатков пищи, волокон целлюлозы и клея. В моечных установках последнего поколения используется всего 2–3 м ³ воды на тонну материала, что примерно вдвое меньше, чем у предыдущего оборудования.Инновационные технологии удаления органических веществ и поверхностных загрязнений из хлопьев включают «химическую чистку», которая очищает поверхности за счет трения без использования воды.

(d) Дальнейшее разделение

После уменьшения размера можно применить ряд методов разделения. Разделение раковина / поплавок в воде может эффективно отделить полиолефины (PP, HDPE, L / LLDPE) от PVC, PET и PS. Использование различных сред может позволить отделить ПС от ПЭТ, но ПВХ нельзя удалить из ПЭТ таким образом, поскольку их диапазоны плотности перекрываются.Другие методы разделения, такие как отмучивание воздухом, также могут использоваться для удаления пленок низкой плотности с более плотных измельченных пластиков (Chandra & Roy 2007), например в удалении этикеток с ПЭТ-хлопьев.

Технологии уменьшения загрязнения ПВХ в хлопьях ПЭТ включают пенную флотацию (Drelich et al. 1998; Marques & Tenorio 2000) [Jh2], FT-NIR или рамановские эмиссионные спектроскопические детекторы для обеспечения выброса хлопьев и использования различных электростатических свойств (Park и др. 2007).Для ПЭТ-хлопьев можно использовать термические печи для выборочного разложения незначительных количеств примесей ПВХ, так как ПВХ становится черным при нагревании, что позволяет производить сортировку по цвету.

Существуют различные методы сортировки хлопьев, но традиционные системы сортировки ПЭТ преимущественно ограничиваются разделением; (i) цветные хлопья из прозрачных хлопьев ПЭТ и (ii) материалы с различными физическими свойствами, такими как плотность из ПЭТ. Новые подходы, такие как системы лазерной сортировки, могут использоваться для удаления других примесей, таких как силиконы и нейлон.

«Лазерная сортировка» использует эмиссионную спектроскопию для различения типов полимеров. Эти системы, вероятно, значительно улучшат способность разделять сложные смеси, поскольку они могут выполнять до 860 000 спектров ^–1 и сканировать каждую отдельную чешуйку. Их преимущество в том, что их можно использовать для сортировки различного черного пластика — проблема традиционных автоматических систем. Применение систем лазерной сортировки, вероятно, увеличит разделение WEEE и автомобильного пластика.Эти системы также могут разделять полимеры по типу или марке, а также могут отделять полиолефиновые материалы, такие как полипропилен, от полиэтилена высокой плотности. Тем не менее, это все еще очень новый подход, и в настоящее время он используется лишь на небольшом количестве европейских предприятий по переработке отходов.

(e) Текущие достижения в переработке пластика

Инновации в технологиях переработки за последнее десятилетие включают в себя все более надежные детекторы и сложное программное обеспечение для принятия решений и распознавания, которые в совокупности повышают точность и производительность автоматической сортировки — например, могут работать современные детекторы FT-NIR. на период до 8000 ч между отказами извещателей.

Другая область инноваций заключалась в поиске более ценных приложений для вторичных полимеров в процессах с замкнутым циклом, которые могут напрямую заменить первичный полимер (см.). Например, в Великобритании с 2005 года большая часть листов ПЭТ для термоформования содержит 50–70% переработанного ПЭТ (rPET) за счет использования листа со слоем A / B / A, где внешние слои (A) представляют собой одобренную для контакта с пищевыми продуктами первичную смолу. , а внутренний слой (B) — это rPET. Пищевой rPET теперь также широко доступен на рынке для прямого контакта с пищевыми продуктами из-за разработки «сверхчистых» сортов.У них есть только небольшое ухудшение прозрачности по сравнению с первичным ПЭТ, и они используются при 30-50% замене первичного ПЭТ во многих областях применения и на 100% материала в некоторых бутылках.

Таблица 3.

Сравнение некоторых воздействий на окружающую среду производства товарных полимеров и текущих возможностей вторичной переработки из источников после потребителя.

Ряд европейских стран, включая Германию, Австрию, Норвегию, Италию и Испанию, уже собирают, в дополнение к своим потокам бутылок, жесткую упаковку, такую ​​как лотки, кадки и горшки, а также ограниченное количество гибкой упаковки для потребителя, такой как как пленки и обертки.Переработка этой упаковки без бутылок стала возможной благодаря улучшениям в технологиях сортировки и мойки и появлению новых рынков для вторичного сырья. В Великобритании Программа действий по утилизации отходов (WRAP) провела первоначальное исследование переработки смешанных пластмасс и в настоящее время проводит его полномасштабную валидацию (WRAP 2008 b ). Потенциальные выгоды от переработки смешанного пластика с точки зрения ресурсоэффективности, утечки со свалок и экономии выбросов очень высоки, если учесть тот факт, что в Великобритании, по оценкам, ежегодно производится более миллиона тонн пластиковой упаковки без бутылок. (WRAP 2008 a ) по сравнению с 525 000 тоннами отходов пластиковых бутылок (WRAP 2007).

4. Экологическое обоснование утилизации

Анализ жизненного цикла может быть полезным инструментом для оценки потенциальных преимуществ программ утилизации. Если переработанный пластик используется для производства товаров, которые в противном случае были бы изготовлены из нового (первичного) полимера, это напрямую сократит использование масла и выбросы парниковых газов, связанных с производством первичного полимера (за вычетом выбросов, связанных с самой деятельностью по переработке. ). Однако, если пластмассы перерабатываются в изделия, которые ранее были изготовлены из других материалов, таких как дерево или бетон, тогда не будет достигнута экономия в потребностях в производстве полимеров (Fletcher & Mackay 1996).Возможны другие экологические издержки или выгоды от использования любого такого альтернативного материала, но они отвлекают от нашего обсуждения преимуществ вторичной переработки, и их следует рассматривать в индивидуальном порядке. Здесь мы в первую очередь рассмотрим переработку пластмасс в продукты, которые в противном случае были бы произведены из первичного полимера.

Технологии рециркуляции сырья (химической) удовлетворяют общему принципу регенерации материалов, но являются более дорогостоящими, чем механическая рециркуляция, и менее энергетически выгодны, поскольку полимер необходимо деполимеризовать, а затем повторно полимеризовать.Исторически это требовало очень значительных субсидий из-за низкой цены на нефтехимические продукты в отличие от высоких производственных и производственных затрат на химическую переработку полимеров.

Рекуперация энергии из пластиковых отходов (путем преобразования в топливо или путем прямого сжигания для выработки электроэнергии, использования в цементных печах и доменных печах и т. Д.) Может использоваться для уменьшения объемов захоронения отходов, но не снижает спрос на ископаемое топливо (поскольку пластиковые отходы были получены из нефтехимических продуктов; Garforth et al. 2004). Их выбросы также вызывают опасения для окружающей среды и здоровья.

Одним из ключевых преимуществ вторичной переработки пластмасс является снижение потребности в производстве пластмасс. предоставляет данные о некоторых воздействиях на окружающую среду от производства первичных товарных пластиков (до «заводских ворот») и обобщает способность этих смол быть переработанным из бытовых отходов. Что касается использования энергии, то, как было показано, переработка позволяет экономить больше энергии, чем при рекуперации энергии, даже с учетом энергии, используемой для сбора, транспортировки и повторной обработки пластика (Morris 1996).Анализ жизненного цикла также использовался для систем переработки пластика для оценки чистого воздействия на окружающую среду (Arena et al. 2003; Perugini et al. 2005), и они выявили большие положительные экологические преимущества механической переработки по сравнению с захоронением и сжиганием с рекуперацией энергии.

Было подсчитано, что переработка ПЭТ-бутылок дает чистую выгоду в виде выбросов парниковых газов в размере 1,5 тонны CO ₂ -э на тонну переработанного ПЭТ (Департамент окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005), а также сокращение количества свалок и чистое потребление энергии.Среднее чистое сокращение на 1,45 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного пластика было оценено в качестве полезного ориентира для политики (ACRR 2004), одной из оснований для этого значения, по-видимому, послужил немецкий анализ жизненного цикла (LCA ) исследование (Patel et al. 2000), в котором также было обнаружено, что большая часть чистой энергии и выгод от выбросов возникает в результате замещения производства первичных полимеров. Недавняя оценка жизненного цикла, специально предназначенная для производства бутылок из ПЭТ, подсчитала, что использование 100% переработанного ПЭТ вместо 100% первичного ПЭТ снизит выбросы за весь жизненный цикл с 446 до 327 г CO ₂ на бутылку, в результате относительное сокращение выбросов (WRAP 2008 e ).

Смешанные пластмассы, наименее благоприятный источник вторичного полимера, все же могут обеспечить чистую выгоду от 0,5 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного продукта (WRAP 2008 c ). Более высокая экологическая эффективность переработки бутылок обусловлена ​​как более эффективным процессом переработки бутылок по сравнению с смешанными пластиками, так и особенно высоким профилем выбросов при производстве первичного ПЭТ. Тем не менее, сценарий переработки смешанных пластмасс по-прежнему имеет положительную чистую выгоду, которая считается превосходящей по сравнению с другими изученными вариантами, как в отношении захоронения отходов, так и утилизации энергии в качестве топлива из твердых отходов, при условии замещения первичного полимера.

5. Общественная поддержка утилизации

Общественность все больше осознает необходимость устойчивого производства и потребления. Это побудило местные власти организовать сбор вторсырья, побудило некоторых производителей разрабатывать продукты с вторичным содержанием, а другие предприятия удовлетворить этот общественный спрос. Маркетинговые исследования потребительских предпочтений показывают, что существует значительная, но не подавляющая часть людей, которые ценят экологические ценности в своих покупательских моделях.Для таких клиентов подтверждение вторичного содержимого и пригодности упаковки для вторичной переработки может быть положительным признаком, в то время как преувеличенные заявления о возможности вторичной переработки (где вторичная переработка является потенциальной, а не действительной) могут снизить доверие потребителей. Было отмечено, что участие в схемах рециркуляции — это экологическое поведение, которое широко используется среди населения в целом и составило 57 процентов в Великобритании в исследовании 2006 года (WRAP 2008 d ) и 80 процентов в исследовании Австралии, где коллекция kerbside существовала дольше (NEPC 2001).

Некоторые правительства используют политику поощрения вторичной переработки отходов, например Директиву ЕС по упаковке и отходам упаковки (94/62 / EC). Впоследствии это привело к тому, что Германия приняла законодательство о расширенной ответственности производителя, в результате чего была принята схема die Grüne Punkt (Зеленая точка), предусматривающая восстановление и переработку упаковки. В Великобритании ответственность производителя была введена посредством схемы создания и продажи нот для восстановления упаковки, а также недавно введенного сбора за захоронение отходов для финансирования ряда мероприятий по сокращению отходов.Вследствие всех вышеперечисленных тенденций рыночная стоимость вторичного полимера и, следовательно, возможность вторичной переработки заметно выросли за последние несколько лет.

Расширенная ответственность производителя также может быть введена посредством схем возврата депозита, например, в отношении контейнеров для напитков, аккумуляторов и автомобильных шин. Эти схемы могут быть эффективными для повышения уровня сбора, например, в одном штате Австралии есть схема сдачи контейнеров (которая включает бутылки из-под безалкогольных напитков из ПЭТ), а также схемы сбора на обочине дороги.Здесь уровень сбора ПЭТ-бутылок составил 74% продаж по сравнению с 36% продаж в других штатах, где сбор только на обочине дороги. Доля бутылок в подстилке также была уменьшена по сравнению с другими штатами (West 2007).

6. Экономические вопросы, связанные с рециклингом

Два ключевых экономических фактора влияют на жизнеспособность рециклинга термопластов. Это цена переработанного полимера по сравнению с первичным полимером и стоимость переработки по сравнению с альтернативными формами приемлемой утилизации.Есть дополнительные проблемы, связанные с различиями в количестве и качестве поставок по сравнению с первичным пластиком. Отсутствие информации о наличии переработанного пластика, его качестве и пригодности для конкретных применений также может сдерживать использование переработанного материала.

Исторически основными методами удаления отходов были захоронение или сжигание. Стоимость захоронения мусора значительно различается в зависимости от региона в зависимости от геологии и характера землепользования и может повлиять на жизнеспособность утилизации в качестве альтернативного пути захоронения.В Японии, например, раскопки, необходимые для захоронения мусора, обходятся дорого из-за твердой природы подстилающей вулканической породы; в то время как в Нидерландах это дорого из-за проницаемости с моря. Высокая стоимость утилизации является экономическим стимулом либо к переработке, либо к рекуперации энергии.

Сбор использованного пластика из домашних хозяйств более экономичен в пригородах, где плотность населения достаточно высока для достижения эффекта масштаба. Наиболее эффективная схема сбора может варьироваться в зависимости от местности, типа жилья (дома или большие многоквартирные дома) и типа имеющихся средств сортировки.В сельской местности схемы «привезти», когда население самостоятельно сдают отходы на переработку, например, когда они посещают соседний город, считаются более рентабельными, чем сбор на обочине дороги. Многие местные органы власти и некоторые супермаркеты в Великобритании используют «привозные банки» или даже торговые автоматы по обратной продаже. Эти последние методы могут быть хорошим источником относительно чистых вторсырья, но неэффективны в обеспечении высоких показателей сбора бытовых отходов. В Великобритании резкое увеличение сбора мусора из пластиковых бутылок стало очевидным только после относительно недавнего внедрения утилизации тротуаров ().

Рост сбора пластиковых бутылок по схемам доставки и тротуара в Великобритании (WRAP 2008 d ).

На цену первичного пластика влияет цена на нефть, которая является основным сырьем для производства пластика. Поскольку качество рекуперированного пластика обычно ниже, чем у первичного пластика, цена на первичный пластик устанавливает потолок для цен на рекуперированный пластик. Цена на нефть значительно выросла за последние несколько лет, с 2005 года с диапазона примерно 25 долларов США за баррель до диапазона цен в диапазоне 50–150 долларов США.Следовательно, хотя более высокие цены на нефть также в некоторой степени увеличивают стоимость сбора и переработки, переработка стала относительно более привлекательной с финансовой точки зрения.

Технологический прогресс в переработке вторичного сырья может улучшить экономические показатели двумя основными способами — за счет снижения затрат на переработку (повышение производительности / эффективности) и за счет сокращения разрыва между стоимостью переработанной смолы и первичной смолы. Последнее особенно усиливается технологиями превращения рекуперированного пластика в полимер пищевого качества путем удаления загрязнений, поддерживая рециркуляцию по замкнутому циклу.Эта технология была проверена для rPET из прозрачных бутылок (WRAP 2008 b ), а совсем недавно для rHDPE из молочных бутылок (WRAP 2006).

Итак, хотя более десяти лет назад переработка пластмасс без субсидий была в основном жизнеспособной только из постиндустриальных отходов или в местах, где стоимость альтернативных форм утилизации была высокой, теперь она становится все более жизнеспособной в гораздо более широком географическом масштабе, и для бытовых отходов.

7. Текущие тенденции в переработке пластика

В Западной Европе образование пластиковых отходов растет примерно на 3 процента в год, что примерно соответствует долгосрочному экономическому росту, в то время как объем механической переработки значительно увеличивался. примерно 7 процентов годовых.Однако в 2003 году это по-прежнему составляло лишь 14,8% образовавшихся пластиковых отходов (из всех источников). Вместе с рециркуляцией сырья (1,7 процента) и рекуперацией энергии (22,5 процента) это составило примерно 39 процентов от 21,1 миллиона тонн пластиковых отходов, образовавшихся в 2003 году (). Эта тенденция к увеличению как механической переработки, так и рекуперации энергии продолжается, хотя это тенденция к увеличению образования отходов.

Объемы пластиковых отходов, вывозимых на свалки и собираемых различными методами в Западной Европе, 1993–2003 гг. (APME 2004).

8. Проблемы и возможности для улучшения переработки пластмасс

Эффективная переработка смешанных пластиковых отходов является следующей важной задачей для сектора переработки пластмасс. Преимущество заключается в возможности рециркулировать большую часть потока пластиковых отходов за счет расширения сбора пластиковой упаковки после потребителя, чтобы охватить более широкий спектр материалов и типов упаковки. Дизайн продукта для вторичной переработки имеет большой потенциал, чтобы помочь в таких усилиях по вторичной переработке. Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что количество упаковки в обычной корзине для покупок, которая, даже если она собрана, не может быть эффективно переработана, колеблется от 21 до 40% (Ассоциация местного самоуправления (Великобритания) 2007).Следовательно, более широкая реализация политики по продвижению принципов экологического дизайна в промышленности может иметь большое влияние на эффективность переработки, увеличивая долю упаковки, которую можно экономично собирать и направлять со свалки (см. Shaxson et al. 2009). Та же логика применима к потребительским товарам длительного пользования, предназначенным для разборки, вторичной переработки, и спецификации использования переработанных смол являются ключевыми действиями для увеличения вторичной переработки.

Большинство схем сбора после потребителя предназначены для жесткой упаковки, поскольку гибкая упаковка имеет тенденцию быть проблематичной на этапах сбора и сортировки.Большинство современных предприятий по утилизации материалов испытывают трудности с обращением с гибкой пластиковой упаковкой из-за различных характеристик обращения с жесткой упаковкой. Низкое соотношение веса к объему пленок и пластиковых пакетов также снижает экономическую целесообразность инвестирования в необходимые объекты для сбора и сортировки. Однако в настоящее время пластиковые пленки перерабатываются из источников, включая вторичную упаковку, такую ​​как термоусадочная пленка для поддонов и ящиков, а также некоторые сельскохозяйственные пленки, так что это возможно при правильных условиях.Подходы к увеличению объемов вторичной переработки пленок и гибкой упаковки могут включать раздельный сбор или инвестиции в дополнительные сортировочные и перерабатывающие предприятия на предприятиях по утилизации смешанных пластиковых отходов. Для успешной переработки смешанных пластмасс необходимо выполнять высокопроизводительную сортировку исходных материалов, чтобы гарантировать, что типы пластмасс разделяются до высокого уровня чистоты; однако существует необходимость в дальнейшем развитии конечных рынков для каждого потока рециклатов полимеров.

Эффективность вторичной переработки упаковки после потребителя могла бы быть значительно увеличена, если бы разнообразие материалов было рационализировано до подмножества текущего использования. Например, если все жесткие пластиковые контейнеры, от бутылок, банок до лотков, были из ПЭТ, ПНД и ПП, без прозрачного ПВХ или ПС, которые проблематично отсортировать от смешанных вторсырья, тогда вся жесткая пластиковая упаковка могла бы быть собрана и отсортирована. производить переработанные смолы с минимальным перекрестным загрязнением. Потери отбракованного материала и стоимость переработанных смол будут увеличены.Кроме того, следует выбирать этикетки и клейкие материалы, чтобы обеспечить максимальную эффективность вторичной переработки. Улучшения в сортировке / разделении на предприятиях по переработке отходов дают дополнительный потенциал как для увеличения объемов переработки, так и для повышения экологической эффективности за счет сокращения фракций отходов, использования энергии и воды (см. §3). Целью должно быть максимальное увеличение объема и качества переработанных смол.

9. Выводы

Таким образом, вторичная переработка является одной из стратегий управления отходами пластиковых изделий в конце срока их службы.Это имеет смысл как с экономической, так и с экологической точек зрения, и последние тенденции демонстрируют существенное увеличение скорости восстановления и переработки пластиковых отходов. Эти тенденции, вероятно, сохранятся, но все еще существуют некоторые серьезные проблемы, связанные как с технологическими факторами, так и с проблемами экономического или социального поведения, связанными со сбором рециркулируемых отходов и заменой первичного материала.

Переработка более широкого ассортимента пластиковой упаковки после потребителя вместе с пластиковыми отходами от потребительских товаров и ПЗВ позволит в дальнейшем улучшить показатели утилизации пластиковых отходов и их утечки со свалок.В сочетании с усилиями по расширению использования и спецификации переработанных сортов в качестве замены первичного пластика переработка пластиковых отходов является эффективным способом улучшения экологических показателей полимерной промышленности.

Ссылки

• ACRR 2004 Руководство по надлежащей практике переработки пластиковых отходов Брюссель, Бельгия: Ассоциация городов и регионов по переработке [Google Scholar]
• Агуадо Дж., Серрано Д.П., Сан-Мигель Дж. 2007 г. Европейские тенденции в переработке пластикового сырья отходы.Global NEST J. 9, 12–19 [Google Scholar]
• Andrady A.1994 Оценка биоразложения синтетических полимеров в окружающей среде. Polym. Ред. 34, 25–76 (doi: 10.1080 / 1532179
  09632) [Google Scholar]
• Андради А., 2003 г. Учебник по окружающей среде. В «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 3–76. Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Андради А. Л., Нил М. А. 2009. Применение и социальные преимущества пластмасс. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1977–1984 (DOI: 10.1098 / rstb.2008.0304) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• APME 2004 Анализ потребления и восстановления пластмасс в Европе Брюссель, Бельгия: Европейская ассоциация производителей пластмасс [Google Scholar]
• Arena U., Mastellone М., Перуджини Ф. 2003 Оценка жизненного цикла системы переработки пластиковой упаковки. Int. J. Оценка жизненного цикла. 8, 92–98 (doi: 10.1007 / BF02978432) [Google Scholar]
• Арванитояннис И., Босня Л., 2001 Утилизация полимерных материалов, используемых для упаковки пищевых продуктов: текущее состояние и перспективы.Food Rev. Int. 17, 291–346 (doi: 10.1081 / FRI-100104703) [Google Scholar]
• Стандарт ASTM D5033 2000 Стандартное руководство по разработке стандартов ASTM, относящихся к переработке и использованию переработанных пластиков Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International; (DOI: 10.1520 / D5033-00) [Google Scholar]
• Британская федерация пластмасс. Расход масла. 2008. См. Http://www.bpf.co.uk/Oil_Consuming.aspx. (20 октября 2008 г.)
• Барнс Д. К., Галгани Ф., Томпсон Р. С., Барлаз М. 2009 Накопление и фрагментация пластикового мусора в глобальной окружающей среде.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1985–1998 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0205) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Чанда М., Рой С. Справочник по пластиковым технологиям, 4-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press [Google Ученый]
• DEFRA 2007 Информационные бюллетени по стратегии утилизации отходов. См. Http://www.defra.gov.uk/environment/waste/strategy/factsheets/landfilltax.htm (26 ноября 2008 г.)
• Министерство окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005 г. Преимущества утилизации Австралия: Parramatta [Google Scholar]
• Департамент окружающей среды и наследия (Австралия) 2008Пластиковые пакеты.См. Http://www.ephc.gov.au/ephc/plastic_bags.html (26 ноября 2008 г.)
• Департамент окружающей среды и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г. Пластиковые пакеты. См. Http://www.environ.ie/en/Environment/Waste/PlasticBags (26 ноября 2008 г.)
• Дрелих Дж., Пейн Дж., Ким Т., Миллер Дж. 1998 г. Селективная пенная флотация ПВХ из смесей ПВХ / ПЭТ для индустрии переработки пластмасс. Polym. Англ. Sci. 38, 1378 (doi: 10.1002 / pen.10308) [Google Scholar]
• EEA 2008 Более эффективное управление муниципальными отходами приведет к сокращению выбросов парниковых газов Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде [Google Scholar]
• Фишер М.2003 Переработка пластмасс. В книге «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 563–627 Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Флетчер Б., Маккей М. 1996 Модель переработки пластмасс: уменьшает ли переработка количество отходов ? Ресурс. Консерв. Recycling 17, 141–151 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (96) 01068-3) [Google Scholar]
• Frosch R., Gallopoulos N.1989 Стратегии производства. Sci. Являюсь. 261, 144–152 [Google Scholar]
• Гарфорт А., Али С., Эрнандес-Мартинес Дж., Аках А. 2004 Переработка сырья из полимерных отходов. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 8, 419–425 (doi: 10.1016 / j.cossms.2005.04.003) [Google Scholar]
• Gilpin R., Wagel D., Solch J, 2003 Производство, распределение и судьба полихолорированных дибензо-пара-диоксинов, дибензофуранов , и родственные галогенорганические соединения в окружающей среде. В «Диоксины и здоровье» (ред. Шектер А., Гасевич Т.), 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons Inc. [Google Scholar]
• Грегори М.Р., 2009 г. Экологические последствия пластикового мусора в морских условиях — запутывание, проглатывание, удушение, вешалки -он, автостоп и инопланетные нашествия.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2013–2025 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0265) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Институт местного самообеспечения 2002 г. Опыт Западной Европы с многоразовыми контейнерами для напитков. См. Http://www.grrn.org/beverage/refillables/Europe.html (26 ноября 2008 г.)
• Кирику И., Бриассулис Д. 2007 Биодеградация сельскохозяйственных пластиковых пленок: критический обзор. J. Polym. Environ. 15, 125–150 (doi: 10.1007 / s10924-007-0053-8) [Google Scholar]
• Ассоциация местных органов власти (Великобритания) 2007 Война с отходами: исследование упаковки пищевых продуктов Великобритания: Местные органы власти [Google Scholar]
• Marques G ., Tenorio J.2000 Использование пенной флотации для разделения смесей ПВХ / ПЭТ. Waste Management 20, 265–269 (doi: 10.1016 / S0956-053X (99) 00333-5) [Google Scholar]
• McDonough W., Braungart M.2002 От колыбели до колыбели: изменение способа производства вещей Нью-Йорк, Нью-Йорк: North Point Press [Google Scholar]
• Моррис Дж.1996 Утилизация против сжигания: анализ энергосбережения. J. Hazard. Матер. 47, 277–293 (doi: 10.1016 / 0304-3894 (95) 00116-6) [Google Scholar]
• NEPC 2001 Отчет для NEPC о выполнении Национальной меры по охране окружающей среды (использованные упаковочные материалы) в Новом Южном Уэльсе.Аделаида, Австралия: Совет по охране окружающей среды и наследию [Google Scholar]
• Oehlmann J., et al. 2009 Критический анализ биологического воздействия пластификаторов на дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2047–2062 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0242) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Park C.-H., Jeon H.-S., Park K.2007 Удаление ПВХ из смешанного пластмассы путем трибоэлектростатической сепарации. J. Hazard. Матер. 144, 470–476 (doi: 10.1016 / j.jhazmat.2006.10.060) [PubMed] [Google Scholar]
• Патель М., фон Тьенен Н., Йохем Э., Уоррелл Э. 2000. Вторичная переработка пластмасс в Германии. Ресурс., Консерв. Recycling 29, 65–90 (doi: 10.1016 / S0921-3449 (99) 00058-0) [Google Scholar]
• Perugini F., Mastellone M., Arena U.2005A Оценка жизненного цикла вариантов механической переработки и переработки сырья для управления отходов пластиковой упаковки. Environ. Прогр. 24, 137–154 (doi: 10.1002 / ep.10078) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008aЭкологические профили европейской индустрии пластмасс. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope; См. Http: // lca.plasticseurope.org/index.htm (1 ноября 2008 г.) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008b Неопровержимые факты о пластмассах 2007: анализ производства пластмасс, спроса и восстановления в 2007 году в Европе. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope [Google Scholar]
• Ребеиз К., Craft A.1995 Управление пластиковыми отходами в строительстве: технологические и институциональные вопросы. Ресурс., Консерв. Recycling 15, 245–257 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (95) 00034-8) [Google Scholar]
• Ryan P. G., Moore C.Дж., Ван Франекер Дж. А., Молони К. Л. 2009 Мониторинг количества пластикового мусора в морской среде. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1999–2012 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0207) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Шаксон Л. 2009 Структурирование политических проблем для пластмасс, окружающей среды и здоровья человека: размышления из Великобритании. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2141–2151 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0283) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Sinha V., Patel M., Patel J.2008 Управление отходами ПЭТ путем химической переработки: обзор. J. Polym. Environ. (DOI: 10.1007 / s10924-008-0106-7) [Google Scholar]
• Soetaert W., Vandamme E.2006 Влияние промышленной биотехнологии. Biotechnol. J. 1, 756–769 (doi: 10.1002 / biot.200600066) [PubMed] [Google Scholar]
• Сонг Дж. Х., Мерфи Р. Дж., Нараян Р., Дэвис Г. Б. Х. 2009 Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластмассам. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2127–2139 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0289) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Swift G., Wiles D.2004 Разлагаемые полимеры и пластмассы на свалках. Энциклопедия Полим. Sci. Technol. 9, 40–51 [Google Scholar]
• Teuten E. L., et al. 2009 г. Транспортировка и выброс химических веществ из пластмасс в окружающую среду и дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2027–2045 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0284) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Свон С. Х., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С. 2009a Наш пластический век. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1973–1976 (DOI: 10.1098 / rstb.2009.0054) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С., Свон С. Х. 2009b Пластмасса, окружающая среда и здоровье человека: текущий консенсус и будущие тенденции. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2153–2166 (doi: 10.1098 / rstb.2009.0053) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Uhde Inventa-Fischer 2007 Хлопья в смолу (FTR) — переработка с одобрения FDA. См. Http://www.uhde-inventa-fischer.com/ (3 ноября 2008 г.)
• Waste Watch 2003 Пластмассы в экономике Великобритании Лондон, Великобритания: Waste Watch & Recoup [Google Scholar]
• WBCSD 2000Экоэффективность: создание большего значение с меньшим воздействием.См. Http://www.wbcsd.org/includes/getTarget.asp?type=d&id=ODkwMQ (1 ноября 2008 г.)
• West D.2007 Контейнерные депозиты: подход здравого смысла v.2.1 Сидней, Австралия: Альянс Boomerang [ Google Scholar]
• WRAP 2006 Процесс рециркуляции HDPE пищевого качества WRAP: коммерческое технико-экономическое обоснование Лондон, Великобритания: Программа действий по утилизации отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2007. Согласно ежегодному исследованию сбора пластмасс местными властями 2007 года Лондон, Великобритания: Планы действий по сокращению отходов [Google Scholar]
• WRAP 2008aВнутренняя упаковка из смешанного пластика: варианты обращения с отходами Лондон, Великобритания: Программа действий в отношении отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2008b Крупномасштабная демонстрация жизнеспособности переработанного ПЭТ (rPET) в розничной упаковке.http://www.wrap.org.uk/retail/case_studies_research/rpet_retail.html.
• WRAP 2008cLCA вариантов управления смешанными пластиковыми отходами Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам, MDP017 [Google Scholar]
• WRAP 2008dОбследование по сбору пластмасс местными властями Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам [Google Scholar]
• WRAP 2008eStudy показывает влияние углерода на розлив австралийского вина в Великобритании в ПЭТ и стеклянные бутылки. См. Http://www.wrap.org.uk/wrap_corporate/news/study_reveals_carbon.html (19 октября 2008 г.)

Переработка пластмасс: проблемы и возможности

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 27 июля; 364 (1526): 2115–2126.

Jefferson Hopewell

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

Robert Dvorak

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Эдвард Косиор

² Nextek Ltd, уровень 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

¹ Eco Products Agency, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

² Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Abstract

Пластмассы — недорогие, легкие и прочные материалы, из которых можно легко изготавливать различные продукты, которые находят применение в самых разных сферах применения. Как следствие, производство пластмасс за последние 60 лет заметно увеличилось. Однако нынешние уровни их использования и утилизации создают несколько экологических проблем. Около 4% мировой добычи нефти и газа, невозобновляемых ресурсов, используется в качестве сырья для пластмасс, а еще 3–4% расходуется на обеспечение энергии для их производства.Большая часть пластика, производимого каждый год, используется для изготовления одноразовой упаковки или других недолговечных продуктов, которые выбрасываются в течение года после изготовления. Одни только эти два наблюдения указывают на то, что наше нынешнее использование пластмасс не является устойчивым. Кроме того, из-за долговечности используемых полимеров значительные количества выброшенных пластмасс с истекшим сроком службы накапливаются в виде мусора на свалках и в естественных средах обитания по всему миру.

Вторичная переработка является одним из наиболее важных действий, доступных в настоящее время для уменьшения этих воздействий, и представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся областей в индустрии пластмасс.Переработка дает возможность сократить использование масла, выбросы углекислого газа и количество отходов, требующих утилизации. Здесь мы вкратце сравниваем переработку отходов с другими стратегиями сокращения отходов, а именно с сокращением использования материалов за счет сокращения объемов производства или повторного использования продуктов, использования альтернативных биоразлагаемых материалов и рекуперации энергии в качестве топлива.

Хотя пластмассы перерабатываются с 1970-х годов, количество перерабатываемых материалов варьируется географически, в зависимости от типа пластика и его применения.В ряде стран за последние десятилетия переработка упаковочных материалов быстро расширилась. Достижения в области технологий и систем для сбора, сортировки и переработки пригодных для вторичной переработки пластмасс создают новые возможности для вторичной переработки, и благодаря совместным действиям общественности, промышленности и правительств можно будет направить большую часть пластиковых отходов со свалок на переработку. следующие десятилетия.

Ключевые слова: переработка пластмасс, пластиковая упаковка, воздействие на окружающую среду, управление отходами, химическая переработка, рекуперация энергии

1.Введение

Промышленность пластмасс значительно развивалась с момента изобретения различных способов производства полимеров из нефтехимических источников. Пластмассы имеют существенные преимущества с точки зрения их малого веса, долговечности и более низкой стоимости по сравнению со многими другими типами материалов (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 a ). Мировое производство полимеров оценивается в 260 миллионов метрических тонн в год в 2007 году для всех полимеров, включая термопласты, термореактивные пластмассы, клеи и покрытия, но не синтетические волокна (PlasticsEurope 2008 b ).Это указывает на исторический темп роста около 9 процентов в год. Термопластические смолы составляют около двух третей этого производства, и их использование растет примерно на 5 процентов в год. глобально (Andrady 2003).

Сегодня пластмассы почти полностью производятся из нефтехимических продуктов, производимых из ископаемых нефти и газа. Около 4% годовой добычи нефти превращается непосредственно в пластмассу из нефтехимического сырья (Британская федерация пластмасс, 2008 г.). Поскольку производство пластмасс также требует энергии, на их производство приходится потребление аналогичного дополнительного количества ископаемого топлива.Однако можно также утверждать, что использование легких пластиков может сократить использование ископаемого топлива, например, в транспортных приложениях, когда пластики заменяют более тяжелые традиционные материалы, такие как сталь (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 b ). .

Примерно 50% пластмасс используется для одноразовых применений, таких как упаковка, сельскохозяйственная пленка и одноразовые потребительские товары, от 20 до 25% для долгосрочной инфраструктуры, такой как трубы, покрытия кабелей и конструкционные материалы, а также оставшаяся часть для потребительских приложений длительного пользования с промежуточным сроком службы, например, в электронных товарах, мебели, автомобилях и т.В 2007 году в Европейском союзе (ЕС) образовалось 24,6 миллиона тонн пластиковых отходов после потребления (PlasticsEurope 2008 b ). представляет разбивку потребления пластмасс в Великобритании в 2000 г. и вклад в образование отходов (Waste Watch 2003). Это подтверждает, что упаковка является основным источником пластиковых отходов, но очевидно, что другие источники, такие как отработанное электронное и электрическое оборудование (WEEE) и отслужившие свой срок автомобили (ELV), становятся значительными источниками пластиковых отходов.

Таблица 1.

Потребление пластмасс и образование отходов по секторам в Великобритании в 2000 г. (Waste Watch 2003).

Поскольку пластмассы массово производятся только около 60 лет, их долговечность в окружающей среде с уверенностью неизвестна.Большинство видов пластмасс не поддаются биологическому разложению (Andrady, 1994) и на самом деле чрезвычайно долговечны, и поэтому большинство полимеров, производимых сегодня, прослужат по крайней мере десятилетия, а возможно, и столетия, если не тысячелетия. Даже разлагаемый пластик может сохраняться в течение значительного времени в зависимости от местных факторов окружающей среды, поскольку скорость разложения зависит от физических факторов, таких как уровни воздействия ультрафиолетового света, кислорода и температуры (Swift & Wiles 2004), в то время как биоразлагаемые пластики требуют наличия подходящих микроорганизмы.Следовательно, темпы разложения значительно различаются между свалками, наземной и морской средой (Kyrikou & Briassoulis 2007). Даже когда пластмассовый предмет разрушается под воздействием атмосферных воздействий, он сначала распадается на более мелкие кусочки пластикового мусора, но сам полимер не обязательно может полностью разрушиться в течение значимого периода времени. Как следствие, на свалках и в виде мусора в естественной среде накапливаются значительные количества пластика, отслужившего свой срок, что приводит как к проблемам с утилизацией отходов, так и к ущербу окружающей среде (см. Barnes et al. 2009; Григорий 2009; Oehlmann et al. 2009; Райан и др. 2009; Teuten et al. 2009; Томпсон и др. 2009 b ).

Переработка, несомненно, является стратегией управления отходами, но ее также можно рассматривать как один из текущих примеров реализации концепции промышленной экологии, в то время как в естественной экосистеме нет отходов, а есть только продукты (Frosch & Gallopoulos 1989; McDonough & Braungart 2002). Переработка пластмасс — один из методов снижения воздействия на окружающую среду и истощения ресурсов.По сути, высокие уровни рециркуляции, такие как сокращение использования, повторное использование и ремонт или переработка, могут обеспечить определенный уровень обслуживания продукта с меньшими материальными затратами, чем потребовалось бы в противном случае. Таким образом, переработка может снизить потребление энергии и материалов на единицу продукции и, таким образом, повысить экологическую эффективность (WBCSD 2000). Тем не менее, следует отметить, что способность поддерживать любой остаточный уровень материальных затрат, а также затраты энергии и эффекты внешних воздействий на экосистемы будут определять окончательную устойчивость всей системы.

В этой статье мы рассмотрим существующие системы и технологии переработки пластмасс, доказательства экологической эффективности переработки пластмасс на протяжении жизненного цикла и кратко рассмотрим связанные с этим вопросы экономического и общественного интереса. Мы сосредоточимся на производстве и утилизации упаковки, так как это крупнейший источник пластиковых отходов в Европе и область значительного расширения инициатив по переработке в последнее время.

2. Обращение с отходами: обзор

Даже в пределах ЕС существует широкий спектр приоритетов обращения с отходами для общего потока твердых бытовых отходов (ТБО), от тех, которые имеют большой вес для захоронения, до тех, которые ориентированы на сжигание () производительность рециркуляции также значительно различается.Среднее количество ТБО, образующихся в ЕС, составляет 520 кг на человека в год и, по прогнозам, увеличится до 680 кг на человека в год к 2020 году (EEA 2008). В Великобритании общее использование пластика как в бытовой, так и в коммерческой упаковке составляет около 40 кг на человека в год, следовательно, оно составляет примерно 7-8% по весу, но составляет большую долю по объему от потока ТБО (Waste Watch 2003).

Темпы механической переработки и рекуперации энергии как стратегии управления отходами пластмасс в европейских странах (PlasticsEurope 2008 b ).

Вообще говоря, пластмассовые отходы утилизируются, когда они вывозятся со свалок или засоряются. Пластиковая упаковка особенно заметна как мусор из-за легкости как гибкого, так и жесткого пластика. Количество материала, попадающего в систему управления отходами, можно, в первом случае, уменьшить за счет действий, которые уменьшают использование материалов в продукции (например, замена тяжелых форматов упаковки на более легкие или уменьшение объема упаковки). Разработка продуктов, позволяющих повторно использовать, ремонтировать или переработать, приведет к тому, что меньше продуктов попадет в поток отходов.

После того, как материал попадает в поток отходов, переработка — это процесс использования регенерированного материала для производства нового продукта. Для органических материалов, таких как пластмассы, концепция рекуперации также может быть расширена за счет рекуперации энергии, когда теплотворная способность материала используется путем контролируемого сжигания в качестве топлива, хотя это приводит к меньшим общим экологическим характеристикам, чем рекуперация материалов, как это происходит. не снижает спроса на новый (первичный) материал. Такое мышление лежит в основе стратегии 4Rs на языке обращения с отходами — в порядке уменьшения экологической желательности — сокращения, повторного использования, рециркуляции (материалов) и рекуперации (энергии), при этом захоронение отходов является наименее желательной стратегией управления.

Также вполне возможно, чтобы один и тот же полимер проходил каскад через несколько стадий, например. производства в контейнер многократного использования, который, попав в поток отходов, собирается и перерабатывается в долговременное применение, которое, в свою очередь, превращается в отходы, а затем восстанавливается для получения энергии.

(a) Свалка

Свалка — это традиционный подход к управлению отходами, но в некоторых странах места для свалок становится все меньше. Хорошо управляемая свалка приводит к ограниченному непосредственному ущербу окружающей среде, помимо воздействия сбора и транспортировки, хотя существуют долгосрочные риски загрязнения почвы и грунтовых вод некоторыми добавками и побочными продуктами распада пластмасс, которые могут стать стойкими органическими загрязнителями. (Oehlmann et al. 2009; Teuten и др. . 2009 г.). Главный недостаток свалок с точки зрения устойчивости заключается в том, что материальные ресурсы, используемые для производства пластика, не восстанавливаются — поток материалов является линейным, а не циклическим. В Великобритании применяется налог на захоронение отходов, который в настоящее время будет повышаться каждый год до 2010 года, чтобы усилить стимулы для перенаправления отходов с полигонов на такие меры по рекуперации, как переработка (DEFRA 2007).

(b) Сжигание и рекуперация энергии

Сжигание снижает потребность в захоронении пластмассовых отходов, однако есть опасения, что опасные вещества могут быть выброшены в атмосферу в процессе.Например, ПВХ и галогенированные добавки обычно присутствуют в смешанных пластиковых отходах, что приводит к риску выброса диоксинов, других полихлорированных бифенилов и фуранов в окружающую среду (Gilpin et al. 2003). Как следствие, в первую очередь, этого предполагаемого риска загрязнения, сжигание пластика менее распространено, чем захоронение мусора и механическая переработка в качестве стратегии управления отходами. Заметными исключениями являются Япония и некоторые европейские страны, такие как Дания и Швеция, с обширной инфраструктурой мусоросжигательного завода для обращения с ТБО, включая пластмассы.

Сжигание можно использовать с восстановлением части энергии, содержащейся в пластике. Рекуперируемая полезная энергия может значительно варьироваться в зависимости от того, используется ли она для производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии или в качестве топлива из твердых отходов для заправки доменных печей или цементных печей. Также возможно сжижение до дизельного топлива или газификация посредством пиролиза (Arvanitoyannis & Bosnea 2001), и интерес к этому подходу для производства дизельного топлива возрастает, предположительно из-за роста цен на нефть.Процессы рекуперации энергии могут быть наиболее подходящим способом обращения с сильно смешанным пластиком, таким как некоторые электронные и электрические отходы и остатки автомобильного измельчителя.

(c) Понижение стоимости

Уменьшение количества упаковки, используемой на единицу, уменьшит объем отходов. Экономика диктует, что большинство производителей уже будут использовать материал, близкий к минимуму, необходимому для данного приложения (но см. Thompson et al. 2009 b ,). Однако этот принцип противоречит эстетике, удобству и маркетинговым преимуществам, которые могут привести к чрезмерному использованию упаковки, а также эффекту существующих инвестиций в инструменты и производственный процесс, что также может привести к чрезмерной упаковке некоторых продуктов.

(d) Повторное использование пластиковой упаковки

Сорок лет назад повторное использование бытовой упаковки в виде стеклянных бутылок и банок было обычным явлением. Ограничения для более широкого применения повторного использования жестких контейнеров, по крайней мере, частично связаны с логистикой, когда пункты распределения и сбора находятся на удалении от централизованных заводов по розливу продуктов, что приведет к значительным расстояниям обратной транспортировки. Кроме того, широкий ассортимент контейнеров и упаковок для брендов и маркетинговых целей делает невозможным прямой возврат и повторное наполнение.Схемы возврата и повторного наполнения существуют в нескольких европейских странах (Institute for Local Self-Reliance 2002), включая бутылки из ПЭТ, а также стекло, но в других странах они обычно считаются нишевым видом деятельности для местных предприятий, а не реалистичной крупномасштабной стратегией. уменьшить количество отходов упаковки.

Существуют значительные возможности для повторного использования пластмасс, используемых для перевозки товаров, а также для потенциального повторного использования или повторного производства некоторых пластиковых компонентов в дорогостоящих потребительских товарах, таких как автомобили и электронное оборудование.Это очевидно в промышленных масштабах с повторным использованием контейнеров и поддонов при транспортировке (см. Thompson et al. 2009 b ). Также наблюдается некоторый переход от одноразовых пластиковых пакетов для переноски к многоразовым пакетам, как из-за программ добровольного изменения поведения, как в Австралии (Департамент окружающей среды и наследия (Австралия), 2008 г.), так и в результате принятия законодательства, например сборы с пластиковых пакетов в Ирландии (Департамент экологического наследия и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г.) или недавний запрет на легкие сумки-переноски, например, в Бангладеш и Китае.

(e) Рециркуляция пластмасс

Терминология рециркуляции пластмасс сложна и иногда сбивает с толку из-за широкого спектра операций по рециркуляции и восстановлению (). Они включают четыре категории: первичные (механическая переработка в продукт с эквивалентными свойствами), вторичные (механическая переработка в продукты, требующие более низких свойств), третичные (восстановление химических компонентов) и четвертичные (восстановление энергии). Первичная переработка часто называется переработкой с замкнутым циклом, а вторичная переработка — понижением.Третичная переработка описывается как химическая переработка или переработка сырья и применяется, когда полимер деполимеризуется до его химических компонентов (Fisher 2003). Четвертичная переработка — это рекуперация энергии, энергия из отходов или валоризация. Биоразлагаемые пластмассы также можно компостировать, и это еще один пример третичной переработки, которая также описывается как органическая или биологическая переработка (см. Song et al .2009).

Таблица 2.

Терминология, используемая в различных типах переработки и рекуперации пластмасс.

В некоторых случаях регенерированный пластик, который не подходит для вторичного использования в предыдущем применении, используется для изготовления нового пластикового продукта, вытесняющего всю или часть первичной полимерной смолы — это также можно рассматривать как первичную переработку. Примерами являются пластиковые ящики и контейнеры, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, восстановленного из молочных бутылок, и волокна ПЭТ из восстановленной упаковки из ПЭТ.Понижение статуса — это термин, который иногда используется для вторичной переработки, когда регенерированный пластик помещается в приложение, которое обычно не использует первичный полимер, например. «Пластиковые пиломатериалы» в качестве альтернативы более дорогостоящим / более коротким лесоматериалам, это вторичная переработка (стандарт ASTM D5033).

Химическая переработка или переработка сырья имеет преимущество в том, что извлекают нефтехимические составляющие полимера, которые затем можно использовать для повторного производства пластмассы или для производства других синтетических химикатов. Однако, несмотря на то, что это технически осуществимо, в целом было сочтено, что это неэкономично без значительных субсидий из-за низкой цены нефтехимического сырья по сравнению с производственными и технологическими затратами, понесенными для производства мономеров из пластиковых отходов (Patel et al. 2000). Это неудивительно, поскольку это эффективно обращает вспять энергоемкую полимеризацию, ранее проводившуюся при производстве пластмасс.

Переработка полиолефинов посредством термического крекинга производилась в Великобритании на предприятии, первоначально построенном BP, а в Германии — BASF. Однако последний завод был закрыт в 1999 г. (Aguado et al. 2007). Химическая переработка ПЭТ оказалась более успешной, поскольку возможна деполимеризация в более мягких условиях.Смола ПЭТ может быть разложена гликолизом, метанолизом или гидролизом, например, для получения ненасыщенных полиэфирных смол (Sinha et al. 2008). Его также можно превратить обратно в ПЭТ, либо после деполимеризации, либо путем простой повторной подачи хлопьев ПЭТ в реактор полимеризации, это также может удалить летучие загрязнители, поскольку реакция происходит при высокой температуре и вакууме (Uhde Inventa-Fischer 2007 ).

(f) Альтернативные материалы

Биоразлагаемые пластмассы могут решить ряд проблем обращения с отходами, особенно для одноразовой упаковки, которую нелегко отделить от органических отходов в общественном питании или в сельском хозяйстве.Можно включить биоразлагаемые пластмассы в аэробное компостирование или путем анаэробного сбраживания с улавливанием метана для использования энергии. Однако биоразлагаемые пластмассы также могут усложнить обращение с отходами, если они вводятся без соответствующих технических характеристик, систем обращения и просвещения потребителей. Кроме того, очевидно, что могут возникнуть серьезные проблемы с получением достаточного количества биомассы, чтобы заменить большую часть текущего потребления полимеров, поскольку только 5 процентов текущего европейского химического производства используют биомассу в качестве сырья (Soetaert & Vandamme 2006).Это большая тема, которую нельзя охватить в этой статье, за исключением того, что желательно, чтобы компостируемые и разлагаемые пластмассы были соответствующим образом маркированы и использовались таким образом, чтобы дополнять, а не компрометировать схемы управления отходами (см. Song et al . 2009 г.).

3. Системы для вторичной переработки пластика

Пластиковые материалы могут быть переработаны различными способами, и простота переработки зависит от типа полимера, дизайна упаковки и типа продукта. Например, жесткие контейнеры, состоящие из одного полимера, проще и экономичнее перерабатывать, чем многослойные и многокомпонентные упаковки.

Термопласты, включая ПЭТ, ПЭ и ПП, имеют высокий потенциал для механической переработки. Термореактивные полимеры, такие как ненасыщенный полиэфир или эпоксидная смола, не могут быть переработаны механически, за исключением потенциально повторного использования в качестве наполнителя после того, как они были уменьшены в размере или измельчены до мелких частиц или порошков (Rebeiz & Craft 1995). Это связано с тем, что термореактивные пластмассы постоянно сшиваются при производстве и поэтому не могут быть переплавлены и повторно сформированы. Переработка сшитой резины из автомобильных шин обратно в резиновую крошку для переработки в другие продукты действительно происходит, и ожидается, что она будет расти в связи с Директивой ЕС о захоронении отходов (1999/31 / EC), которая запрещает захоронение отходов шины и отходы шин.

Основная проблема при производстве переработанных смол из пластиковых отходов заключается в том, что большинство различных типов пластмасс несовместимы друг с другом из-за присущей им несмешиваемости на молекулярном уровне и различий в требованиях к переработке на макроуровне. Например, небольшое количество загрязнителя ПВХ, присутствующего в потоке рециркуляции ПЭТ, будет разлагать переработанную смолу ПЭТ из-за выделения газообразной соляной кислоты из ПВХ при более высокой температуре, необходимой для плавления и переработки ПЭТ.И наоборот, ПЭТ в потоке рециркулируемого ПВХ будет образовывать твердые комки недиспергированного кристаллического ПЭТ, что значительно снижает ценность переработанного материала.

Следовательно, часто технически невозможно добавить регенерированный пластик к первичному полимеру без ухудшения по крайней мере некоторых качественных характеристик первичного пластика, таких как цвет, прозрачность или механические свойства, такие как ударная вязкость. В большинстве случаев переработанная смола смешивает переработанную смолу с первичной смолой — часто используется с полиолефиновыми пленками для некритических применений, таких как мешки для мусора, ирригационные или дренажные трубы без номинального давления, или для использования в многослойных приложениях, где переработанная смола помещается между поверхностными слоями первичной смолы.

Возможность замены вторичного пластика на первичный полимер обычно зависит от чистоты регенерированного пластикового сырья и требований к свойствам пластмассового продукта, который будет производиться. Это привело к нынешним схемам переработки бытовых отходов, которые концентрируются на наиболее легко разделяемых упаковках, таких как бутылки из-под безалкогольных напитков и воды из ПЭТ, а также бутылки из-под молока из полиэтилена высокой плотности, которые можно точно идентифицировать и отсортировать из потока смешанных отходов. . Напротив, существует ограниченная рециркуляция многослойных / многокомпонентных изделий, поскольку это приводит к загрязнению между типами полимеров.Таким образом, вторичная переработка после потребителя состоит из нескольких ключевых этапов: сбор, сортировка, очистка, уменьшение размера и разделение и / или обеспечение совместимости для уменьшения загрязнения несовместимыми полимерами.

(a) Сбор

Сбор пластиковых отходов может производиться по «схемам привоза» или путем сбора на обочине. Схемы принесения, как правило, приводят к низким показателям собираемости при отсутствии либо решительного общественного поведения, либо схем возврата депозитов, которые налагают прямой экономический стимул для участия.Следовательно, общая тенденция заключается в сборе вторсырья путем сбора на тротуарах наряду с ТБО. Чтобы максимизировать рентабельность этих программ, большинство сборов на обочине представляют собой смешанные вторсырья (бумага / картон, стекло, алюминий, сталь и пластмассовые контейнеры). Хотя схемы сбора пластиковых бутылок были очень успешными при извлечении пластиковых бутылок из домов, с точки зрения общего потребления, как правило, утилизируется только 30-40% пластиковых бутылок после потребителя, поскольку большая часть такой упаковки поступает от продуктов питания и напитков. потребляется вдали от дома.По этой причине важно разработать эффективные схемы сбора отходов «на ходу» и «офисная переработка», если мы хотим увеличить общий уровень сбора пластиковой упаковки.

(b) Сортировка

Сортировка смешанных жестких вторсырья осуществляется как автоматическими, так и ручными методами. Автоматической предварительной сортировки обычно достаточно, чтобы получить поток пластика, отделенный от стекла, металлов и бумаги (кроме наклеенных, например этикеток и крышек). Как правило, молочные бутылки из прозрачного ПЭТ и непигментированного ПЭНД идентифицируются положительно и выделяются из потока.Автоматическая сортировка контейнеров в настоящее время широко используется операторами предприятий по утилизации материалов, а также многими предприятиями по переработке пластмасс. Эти системы обычно используют спектроскопию в ближней инфракрасной области с преобразованием Фурье (FT-NIR) для анализа типа полимера, а также используют системы оптического распознавания цвета для сортировки потоков на четкие и цветные фракции. С помощью оптических сортировщиков можно различать прозрачные, голубые, темно-синие, зеленые и другие цветные ПЭТ-контейнеры. Эффективность сортировки можно повысить с помощью нескольких детекторов и последовательной сортировки.Другие технологии сортировки включают обнаружение рентгеновских лучей, которое используется для разделения контейнеров из ПВХ, которые содержат 59 процентов хлора по весу и поэтому могут быть легко различимы (Arvanitoyannis & Bosnea 2001; Fisher 2003).

Большинство местных органов власти или предприятий по рекуперации материалов не собирают активно гибкую упаковку после потребителя, поскольку в настоящее время имеется недостаток в оборудовании, которое позволяет легко отделить гибкие упаковки. Многие предприятия по переработке пластика используют троммели и системы классификации воздуха на основе плотности для удаления небольших количеств гибких материалов, таких как некоторые пленки и этикетки.Однако в этой области есть разработки и новые технологии, такие как баллистические сепараторы, сложные гидроциклоны и воздушные классификаторы, которые повысят возможности восстановления гибкой упаковки после потребителя (Fisher 2003).

(c) Уменьшение размера и очистка

Жесткие пластмассы обычно измельчают до хлопьев и очищают от остатков пищи, волокон целлюлозы и клея. В моечных установках последнего поколения используется всего 2–3 м ³ воды на тонну материала, что примерно вдвое меньше, чем у предыдущего оборудования.Инновационные технологии удаления органических веществ и поверхностных загрязнений из хлопьев включают «химическую чистку», которая очищает поверхности за счет трения без использования воды.

(d) Дальнейшее разделение

После уменьшения размера можно применить ряд методов разделения. Разделение раковина / поплавок в воде может эффективно отделить полиолефины (PP, HDPE, L / LLDPE) от PVC, PET и PS. Использование различных сред может позволить отделить ПС от ПЭТ, но ПВХ нельзя удалить из ПЭТ таким образом, поскольку их диапазоны плотности перекрываются.Другие методы разделения, такие как отмучивание воздухом, также могут использоваться для удаления пленок низкой плотности с более плотных измельченных пластиков (Chandra & Roy 2007), например в удалении этикеток с ПЭТ-хлопьев.

Технологии уменьшения загрязнения ПВХ в хлопьях ПЭТ включают пенную флотацию (Drelich et al. 1998; Marques & Tenorio 2000) [Jh2], FT-NIR или рамановские эмиссионные спектроскопические детекторы для обеспечения выброса хлопьев и использования различных электростатических свойств (Park и др. 2007).Для ПЭТ-хлопьев можно использовать термические печи для выборочного разложения незначительных количеств примесей ПВХ, так как ПВХ становится черным при нагревании, что позволяет производить сортировку по цвету.

Существуют различные методы сортировки хлопьев, но традиционные системы сортировки ПЭТ преимущественно ограничиваются разделением; (i) цветные хлопья из прозрачных хлопьев ПЭТ и (ii) материалы с различными физическими свойствами, такими как плотность из ПЭТ. Новые подходы, такие как системы лазерной сортировки, могут использоваться для удаления других примесей, таких как силиконы и нейлон.

«Лазерная сортировка» использует эмиссионную спектроскопию для различения типов полимеров. Эти системы, вероятно, значительно улучшат способность разделять сложные смеси, поскольку они могут выполнять до 860 000 спектров ^–1 и сканировать каждую отдельную чешуйку. Их преимущество в том, что их можно использовать для сортировки различного черного пластика — проблема традиционных автоматических систем. Применение систем лазерной сортировки, вероятно, увеличит разделение WEEE и автомобильного пластика.Эти системы также могут разделять полимеры по типу или марке, а также могут отделять полиолефиновые материалы, такие как полипропилен, от полиэтилена высокой плотности. Тем не менее, это все еще очень новый подход, и в настоящее время он используется лишь на небольшом количестве европейских предприятий по переработке отходов.

(e) Текущие достижения в переработке пластика

Инновации в технологиях переработки за последнее десятилетие включают в себя все более надежные детекторы и сложное программное обеспечение для принятия решений и распознавания, которые в совокупности повышают точность и производительность автоматической сортировки — например, могут работать современные детекторы FT-NIR. на период до 8000 ч между отказами извещателей.

Другая область инноваций заключалась в поиске более ценных приложений для вторичных полимеров в процессах с замкнутым циклом, которые могут напрямую заменить первичный полимер (см.). Например, в Великобритании с 2005 года большая часть листов ПЭТ для термоформования содержит 50–70% переработанного ПЭТ (rPET) за счет использования листа со слоем A / B / A, где внешние слои (A) представляют собой одобренную для контакта с пищевыми продуктами первичную смолу. , а внутренний слой (B) — это rPET. Пищевой rPET теперь также широко доступен на рынке для прямого контакта с пищевыми продуктами из-за разработки «сверхчистых» сортов.У них есть только небольшое ухудшение прозрачности по сравнению с первичным ПЭТ, и они используются при 30-50% замене первичного ПЭТ во многих областях применения и на 100% материала в некоторых бутылках.

Таблица 3.

Сравнение некоторых воздействий на окружающую среду производства товарных полимеров и текущих возможностей вторичной переработки из источников после потребителя.

Ряд европейских стран, включая Германию, Австрию, Норвегию, Италию и Испанию, уже собирают, в дополнение к своим потокам бутылок, жесткую упаковку, такую ​​как лотки, кадки и горшки, а также ограниченное количество гибкой упаковки для потребителя, такой как как пленки и обертки.Переработка этой упаковки без бутылок стала возможной благодаря улучшениям в технологиях сортировки и мойки и появлению новых рынков для вторичного сырья. В Великобритании Программа действий по утилизации отходов (WRAP) провела первоначальное исследование переработки смешанных пластмасс и в настоящее время проводит его полномасштабную валидацию (WRAP 2008 b ). Потенциальные выгоды от переработки смешанного пластика с точки зрения ресурсоэффективности, утечки со свалок и экономии выбросов очень высоки, если учесть тот факт, что в Великобритании, по оценкам, ежегодно производится более миллиона тонн пластиковой упаковки без бутылок. (WRAP 2008 a ) по сравнению с 525 000 тоннами отходов пластиковых бутылок (WRAP 2007).

4. Экологическое обоснование утилизации

Анализ жизненного цикла может быть полезным инструментом для оценки потенциальных преимуществ программ утилизации. Если переработанный пластик используется для производства товаров, которые в противном случае были бы изготовлены из нового (первичного) полимера, это напрямую сократит использование масла и выбросы парниковых газов, связанных с производством первичного полимера (за вычетом выбросов, связанных с самой деятельностью по переработке. ). Однако, если пластмассы перерабатываются в изделия, которые ранее были изготовлены из других материалов, таких как дерево или бетон, тогда не будет достигнута экономия в потребностях в производстве полимеров (Fletcher & Mackay 1996).Возможны другие экологические издержки или выгоды от использования любого такого альтернативного материала, но они отвлекают от нашего обсуждения преимуществ вторичной переработки, и их следует рассматривать в индивидуальном порядке. Здесь мы в первую очередь рассмотрим переработку пластмасс в продукты, которые в противном случае были бы произведены из первичного полимера.

Технологии рециркуляции сырья (химической) удовлетворяют общему принципу регенерации материалов, но являются более дорогостоящими, чем механическая рециркуляция, и менее энергетически выгодны, поскольку полимер необходимо деполимеризовать, а затем повторно полимеризовать.Исторически это требовало очень значительных субсидий из-за низкой цены на нефтехимические продукты в отличие от высоких производственных и производственных затрат на химическую переработку полимеров.

Рекуперация энергии из пластиковых отходов (путем преобразования в топливо или путем прямого сжигания для выработки электроэнергии, использования в цементных печах и доменных печах и т. Д.) Может использоваться для уменьшения объемов захоронения отходов, но не снижает спрос на ископаемое топливо (поскольку пластиковые отходы были получены из нефтехимических продуктов; Garforth et al. 2004). Их выбросы также вызывают опасения для окружающей среды и здоровья.

Одним из ключевых преимуществ вторичной переработки пластмасс является снижение потребности в производстве пластмасс. предоставляет данные о некоторых воздействиях на окружающую среду от производства первичных товарных пластиков (до «заводских ворот») и обобщает способность этих смол быть переработанным из бытовых отходов. Что касается использования энергии, то, как было показано, переработка позволяет экономить больше энергии, чем при рекуперации энергии, даже с учетом энергии, используемой для сбора, транспортировки и повторной обработки пластика (Morris 1996).Анализ жизненного цикла также использовался для систем переработки пластика для оценки чистого воздействия на окружающую среду (Arena et al. 2003; Perugini et al. 2005), и они выявили большие положительные экологические преимущества механической переработки по сравнению с захоронением и сжиганием с рекуперацией энергии.

Было подсчитано, что переработка ПЭТ-бутылок дает чистую выгоду в виде выбросов парниковых газов в размере 1,5 тонны CO ₂ -э на тонну переработанного ПЭТ (Департамент окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005), а также сокращение количества свалок и чистое потребление энергии.Среднее чистое сокращение на 1,45 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного пластика было оценено в качестве полезного ориентира для политики (ACRR 2004), одной из оснований для этого значения, по-видимому, послужил немецкий анализ жизненного цикла (LCA ) исследование (Patel et al. 2000), в котором также было обнаружено, что большая часть чистой энергии и выгод от выбросов возникает в результате замещения производства первичных полимеров. Недавняя оценка жизненного цикла, специально предназначенная для производства бутылок из ПЭТ, подсчитала, что использование 100% переработанного ПЭТ вместо 100% первичного ПЭТ снизит выбросы за весь жизненный цикл с 446 до 327 г CO ₂ на бутылку, в результате относительное сокращение выбросов (WRAP 2008 e ).

Смешанные пластмассы, наименее благоприятный источник вторичного полимера, все же могут обеспечить чистую выгоду от 0,5 тонны CO ₂ -экв на тонну переработанного продукта (WRAP 2008 c ). Более высокая экологическая эффективность переработки бутылок обусловлена ​​как более эффективным процессом переработки бутылок по сравнению с смешанными пластиками, так и особенно высоким профилем выбросов при производстве первичного ПЭТ. Тем не менее, сценарий переработки смешанных пластмасс по-прежнему имеет положительную чистую выгоду, которая считается превосходящей по сравнению с другими изученными вариантами, как в отношении захоронения отходов, так и утилизации энергии в качестве топлива из твердых отходов, при условии замещения первичного полимера.

5. Общественная поддержка утилизации

Общественность все больше осознает необходимость устойчивого производства и потребления. Это побудило местные власти организовать сбор вторсырья, побудило некоторых производителей разрабатывать продукты с вторичным содержанием, а другие предприятия удовлетворить этот общественный спрос. Маркетинговые исследования потребительских предпочтений показывают, что существует значительная, но не подавляющая часть людей, которые ценят экологические ценности в своих покупательских моделях.Для таких клиентов подтверждение вторичного содержимого и пригодности упаковки для вторичной переработки может быть положительным признаком, в то время как преувеличенные заявления о возможности вторичной переработки (где вторичная переработка является потенциальной, а не действительной) могут снизить доверие потребителей. Было отмечено, что участие в схемах рециркуляции — это экологическое поведение, которое широко используется среди населения в целом и составило 57 процентов в Великобритании в исследовании 2006 года (WRAP 2008 d ) и 80 процентов в исследовании Австралии, где коллекция kerbside существовала дольше (NEPC 2001).

Некоторые правительства используют политику поощрения вторичной переработки отходов, например Директиву ЕС по упаковке и отходам упаковки (94/62 / EC). Впоследствии это привело к тому, что Германия приняла законодательство о расширенной ответственности производителя, в результате чего была принята схема die Grüne Punkt (Зеленая точка), предусматривающая восстановление и переработку упаковки. В Великобритании ответственность производителя была введена посредством схемы создания и продажи нот для восстановления упаковки, а также недавно введенного сбора за захоронение отходов для финансирования ряда мероприятий по сокращению отходов.Вследствие всех вышеперечисленных тенденций рыночная стоимость вторичного полимера и, следовательно, возможность вторичной переработки заметно выросли за последние несколько лет.

Расширенная ответственность производителя также может быть введена посредством схем возврата депозита, например, в отношении контейнеров для напитков, аккумуляторов и автомобильных шин. Эти схемы могут быть эффективными для повышения уровня сбора, например, в одном штате Австралии есть схема сдачи контейнеров (которая включает бутылки из-под безалкогольных напитков из ПЭТ), а также схемы сбора на обочине дороги.Здесь уровень сбора ПЭТ-бутылок составил 74% продаж по сравнению с 36% продаж в других штатах, где сбор только на обочине дороги. Доля бутылок в подстилке также была уменьшена по сравнению с другими штатами (West 2007).

6. Экономические вопросы, связанные с рециклингом

Два ключевых экономических фактора влияют на жизнеспособность рециклинга термопластов. Это цена переработанного полимера по сравнению с первичным полимером и стоимость переработки по сравнению с альтернативными формами приемлемой утилизации.Есть дополнительные проблемы, связанные с различиями в количестве и качестве поставок по сравнению с первичным пластиком. Отсутствие информации о наличии переработанного пластика, его качестве и пригодности для конкретных применений также может сдерживать использование переработанного материала.

Исторически основными методами удаления отходов были захоронение или сжигание. Стоимость захоронения мусора значительно различается в зависимости от региона в зависимости от геологии и характера землепользования и может повлиять на жизнеспособность утилизации в качестве альтернативного пути захоронения.В Японии, например, раскопки, необходимые для захоронения мусора, обходятся дорого из-за твердой природы подстилающей вулканической породы; в то время как в Нидерландах это дорого из-за проницаемости с моря. Высокая стоимость утилизации является экономическим стимулом либо к переработке, либо к рекуперации энергии.

Сбор использованного пластика из домашних хозяйств более экономичен в пригородах, где плотность населения достаточно высока для достижения эффекта масштаба. Наиболее эффективная схема сбора может варьироваться в зависимости от местности, типа жилья (дома или большие многоквартирные дома) и типа имеющихся средств сортировки.В сельской местности схемы «привезти», когда население самостоятельно сдают отходы на переработку, например, когда они посещают соседний город, считаются более рентабельными, чем сбор на обочине дороги. Многие местные органы власти и некоторые супермаркеты в Великобритании используют «привозные банки» или даже торговые автоматы по обратной продаже. Эти последние методы могут быть хорошим источником относительно чистых вторсырья, но неэффективны в обеспечении высоких показателей сбора бытовых отходов. В Великобритании резкое увеличение сбора мусора из пластиковых бутылок стало очевидным только после относительно недавнего внедрения утилизации тротуаров ().

Рост сбора пластиковых бутылок по схемам доставки и тротуара в Великобритании (WRAP 2008 d ).

На цену первичного пластика влияет цена на нефть, которая является основным сырьем для производства пластика. Поскольку качество рекуперированного пластика обычно ниже, чем у первичного пластика, цена на первичный пластик устанавливает потолок для цен на рекуперированный пластик. Цена на нефть значительно выросла за последние несколько лет, с 2005 года с диапазона примерно 25 долларов США за баррель до диапазона цен в диапазоне 50–150 долларов США.Следовательно, хотя более высокие цены на нефть также в некоторой степени увеличивают стоимость сбора и переработки, переработка стала относительно более привлекательной с финансовой точки зрения.

Технологический прогресс в переработке вторичного сырья может улучшить экономические показатели двумя основными способами — за счет снижения затрат на переработку (повышение производительности / эффективности) и за счет сокращения разрыва между стоимостью переработанной смолы и первичной смолы. Последнее особенно усиливается технологиями превращения рекуперированного пластика в полимер пищевого качества путем удаления загрязнений, поддерживая рециркуляцию по замкнутому циклу.Эта технология была проверена для rPET из прозрачных бутылок (WRAP 2008 b ), а совсем недавно для rHDPE из молочных бутылок (WRAP 2006).

Итак, хотя более десяти лет назад переработка пластмасс без субсидий была в основном жизнеспособной только из постиндустриальных отходов или в местах, где стоимость альтернативных форм утилизации была высокой, теперь она становится все более жизнеспособной в гораздо более широком географическом масштабе, и для бытовых отходов.

7. Текущие тенденции в переработке пластика

В Западной Европе образование пластиковых отходов растет примерно на 3 процента в год, что примерно соответствует долгосрочному экономическому росту, в то время как объем механической переработки значительно увеличивался. примерно 7 процентов годовых.Однако в 2003 году это по-прежнему составляло лишь 14,8% образовавшихся пластиковых отходов (из всех источников). Вместе с рециркуляцией сырья (1,7 процента) и рекуперацией энергии (22,5 процента) это составило примерно 39 процентов от 21,1 миллиона тонн пластиковых отходов, образовавшихся в 2003 году (). Эта тенденция к увеличению как механической переработки, так и рекуперации энергии продолжается, хотя это тенденция к увеличению образования отходов.

Объемы пластиковых отходов, вывозимых на свалки и собираемых различными методами в Западной Европе, 1993–2003 гг. (APME 2004).

8. Проблемы и возможности для улучшения переработки пластмасс

Эффективная переработка смешанных пластиковых отходов является следующей важной задачей для сектора переработки пластмасс. Преимущество заключается в возможности рециркулировать большую часть потока пластиковых отходов за счет расширения сбора пластиковой упаковки после потребителя, чтобы охватить более широкий спектр материалов и типов упаковки. Дизайн продукта для вторичной переработки имеет большой потенциал, чтобы помочь в таких усилиях по вторичной переработке. Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что количество упаковки в обычной корзине для покупок, которая, даже если она собрана, не может быть эффективно переработана, колеблется от 21 до 40% (Ассоциация местного самоуправления (Великобритания) 2007).Следовательно, более широкая реализация политики по продвижению принципов экологического дизайна в промышленности может иметь большое влияние на эффективность переработки, увеличивая долю упаковки, которую можно экономично собирать и направлять со свалки (см. Shaxson et al. 2009). Та же логика применима к потребительским товарам длительного пользования, предназначенным для разборки, вторичной переработки, и спецификации использования переработанных смол являются ключевыми действиями для увеличения вторичной переработки.

Большинство схем сбора после потребителя предназначены для жесткой упаковки, поскольку гибкая упаковка имеет тенденцию быть проблематичной на этапах сбора и сортировки.Большинство современных предприятий по утилизации материалов испытывают трудности с обращением с гибкой пластиковой упаковкой из-за различных характеристик обращения с жесткой упаковкой. Низкое соотношение веса к объему пленок и пластиковых пакетов также снижает экономическую целесообразность инвестирования в необходимые объекты для сбора и сортировки. Однако в настоящее время пластиковые пленки перерабатываются из источников, включая вторичную упаковку, такую ​​как термоусадочная пленка для поддонов и ящиков, а также некоторые сельскохозяйственные пленки, так что это возможно при правильных условиях.Подходы к увеличению объемов вторичной переработки пленок и гибкой упаковки могут включать раздельный сбор или инвестиции в дополнительные сортировочные и перерабатывающие предприятия на предприятиях по утилизации смешанных пластиковых отходов. Для успешной переработки смешанных пластмасс необходимо выполнять высокопроизводительную сортировку исходных материалов, чтобы гарантировать, что типы пластмасс разделяются до высокого уровня чистоты; однако существует необходимость в дальнейшем развитии конечных рынков для каждого потока рециклатов полимеров.

Эффективность вторичной переработки упаковки после потребителя могла бы быть значительно увеличена, если бы разнообразие материалов было рационализировано до подмножества текущего использования. Например, если все жесткие пластиковые контейнеры, от бутылок, банок до лотков, были из ПЭТ, ПНД и ПП, без прозрачного ПВХ или ПС, которые проблематично отсортировать от смешанных вторсырья, тогда вся жесткая пластиковая упаковка могла бы быть собрана и отсортирована. производить переработанные смолы с минимальным перекрестным загрязнением. Потери отбракованного материала и стоимость переработанных смол будут увеличены.Кроме того, следует выбирать этикетки и клейкие материалы, чтобы обеспечить максимальную эффективность вторичной переработки. Улучшения в сортировке / разделении на предприятиях по переработке отходов дают дополнительный потенциал как для увеличения объемов переработки, так и для повышения экологической эффективности за счет сокращения фракций отходов, использования энергии и воды (см. §3). Целью должно быть максимальное увеличение объема и качества переработанных смол.

9. Выводы

Таким образом, вторичная переработка является одной из стратегий управления отходами пластиковых изделий в конце срока их службы.Это имеет смысл как с экономической, так и с экологической точек зрения, и последние тенденции демонстрируют существенное увеличение скорости восстановления и переработки пластиковых отходов. Эти тенденции, вероятно, сохранятся, но все еще существуют некоторые серьезные проблемы, связанные как с технологическими факторами, так и с проблемами экономического или социального поведения, связанными со сбором рециркулируемых отходов и заменой первичного материала.

Переработка более широкого ассортимента пластиковой упаковки после потребителя вместе с пластиковыми отходами от потребительских товаров и ПЗВ позволит в дальнейшем улучшить показатели утилизации пластиковых отходов и их утечки со свалок.В сочетании с усилиями по расширению использования и спецификации переработанных сортов в качестве замены первичного пластика переработка пластиковых отходов является эффективным способом улучшения экологических показателей полимерной промышленности.

Ссылки

• ACRR 2004 Руководство по надлежащей практике переработки пластиковых отходов Брюссель, Бельгия: Ассоциация городов и регионов по переработке [Google Scholar]
• Агуадо Дж., Серрано Д.П., Сан-Мигель Дж. 2007 г. Европейские тенденции в переработке пластикового сырья отходы.Global NEST J. 9, 12–19 [Google Scholar]
• Andrady A.1994 Оценка биоразложения синтетических полимеров в окружающей среде. Polym. Ред. 34, 25–76 (doi: 10.1080 / 1532179
  09632) [Google Scholar]
• Андради А., 2003 г. Учебник по окружающей среде. В «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 3–76. Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Андради А. Л., Нил М. А. 2009. Применение и социальные преимущества пластмасс. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1977–1984 (DOI: 10.1098 / rstb.2008.0304) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• APME 2004 Анализ потребления и восстановления пластмасс в Европе Брюссель, Бельгия: Европейская ассоциация производителей пластмасс [Google Scholar]
• Arena U., Mastellone М., Перуджини Ф. 2003 Оценка жизненного цикла системы переработки пластиковой упаковки. Int. J. Оценка жизненного цикла. 8, 92–98 (doi: 10.1007 / BF02978432) [Google Scholar]
• Арванитояннис И., Босня Л., 2001 Утилизация полимерных материалов, используемых для упаковки пищевых продуктов: текущее состояние и перспективы.Food Rev. Int. 17, 291–346 (doi: 10.1081 / FRI-100104703) [Google Scholar]
• Стандарт ASTM D5033 2000 Стандартное руководство по разработке стандартов ASTM, относящихся к переработке и использованию переработанных пластиков Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International; (DOI: 10.1520 / D5033-00) [Google Scholar]
• Британская федерация пластмасс. Расход масла. 2008. См. Http://www.bpf.co.uk/Oil_Consuming.aspx. (20 октября 2008 г.)
• Барнс Д. К., Галгани Ф., Томпсон Р. С., Барлаз М. 2009 Накопление и фрагментация пластикового мусора в глобальной окружающей среде.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1985–1998 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0205) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Чанда М., Рой С. Справочник по пластиковым технологиям, 4-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press [Google Ученый]
• DEFRA 2007 Информационные бюллетени по стратегии утилизации отходов. См. Http://www.defra.gov.uk/environment/waste/strategy/factsheets/landfilltax.htm (26 ноября 2008 г.)
• Министерство окружающей среды и охраны окружающей среды (NSW) 2005 г. Преимущества утилизации Австралия: Parramatta [Google Scholar]
• Департамент окружающей среды и наследия (Австралия) 2008Пластиковые пакеты.См. Http://www.ephc.gov.au/ephc/plastic_bags.html (26 ноября 2008 г.)
• Департамент окружающей среды и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г. Пластиковые пакеты. См. Http://www.environ.ie/en/Environment/Waste/PlasticBags (26 ноября 2008 г.)
• Дрелих Дж., Пейн Дж., Ким Т., Миллер Дж. 1998 г. Селективная пенная флотация ПВХ из смесей ПВХ / ПЭТ для индустрии переработки пластмасс. Polym. Англ. Sci. 38, 1378 (doi: 10.1002 / pen.10308) [Google Scholar]
• EEA 2008 Более эффективное управление муниципальными отходами приведет к сокращению выбросов парниковых газов Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде [Google Scholar]
• Фишер М.2003 Переработка пластмасс. В книге «Пластмассы и окружающая среда» (ред. Андради А.), стр. 563–627 Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
• Флетчер Б., Маккей М. 1996 Модель переработки пластмасс: уменьшает ли переработка количество отходов ? Ресурс. Консерв. Recycling 17, 141–151 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (96) 01068-3) [Google Scholar]
• Frosch R., Gallopoulos N.1989 Стратегии производства. Sci. Являюсь. 261, 144–152 [Google Scholar]
• Гарфорт А., Али С., Эрнандес-Мартинес Дж., Аках А. 2004 Переработка сырья из полимерных отходов. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 8, 419–425 (doi: 10.1016 / j.cossms.2005.04.003) [Google Scholar]
• Gilpin R., Wagel D., Solch J, 2003 Производство, распределение и судьба полихолорированных дибензо-пара-диоксинов, дибензофуранов , и родственные галогенорганические соединения в окружающей среде. В «Диоксины и здоровье» (ред. Шектер А., Гасевич Т.), 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons Inc. [Google Scholar]
• Грегори М.Р., 2009 г. Экологические последствия пластикового мусора в морских условиях — запутывание, проглатывание, удушение, вешалки -он, автостоп и инопланетные нашествия.Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2013–2025 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0265) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Институт местного самообеспечения 2002 г. Опыт Западной Европы с многоразовыми контейнерами для напитков. См. Http://www.grrn.org/beverage/refillables/Europe.html (26 ноября 2008 г.)
• Кирику И., Бриассулис Д. 2007 Биодеградация сельскохозяйственных пластиковых пленок: критический обзор. J. Polym. Environ. 15, 125–150 (doi: 10.1007 / s10924-007-0053-8) [Google Scholar]
• Ассоциация местных органов власти (Великобритания) 2007 Война с отходами: исследование упаковки пищевых продуктов Великобритания: Местные органы власти [Google Scholar]
• Marques G ., Tenorio J.2000 Использование пенной флотации для разделения смесей ПВХ / ПЭТ. Waste Management 20, 265–269 (doi: 10.1016 / S0956-053X (99) 00333-5) [Google Scholar]
• McDonough W., Braungart M.2002 От колыбели до колыбели: изменение способа производства вещей Нью-Йорк, Нью-Йорк: North Point Press [Google Scholar]
• Моррис Дж.1996 Утилизация против сжигания: анализ энергосбережения. J. Hazard. Матер. 47, 277–293 (doi: 10.1016 / 0304-3894 (95) 00116-6) [Google Scholar]
• NEPC 2001 Отчет для NEPC о выполнении Национальной меры по охране окружающей среды (использованные упаковочные материалы) в Новом Южном Уэльсе.Аделаида, Австралия: Совет по охране окружающей среды и наследию [Google Scholar]
• Oehlmann J., et al. 2009 Критический анализ биологического воздействия пластификаторов на дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2047–2062 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0242) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Park C.-H., Jeon H.-S., Park K.2007 Удаление ПВХ из смешанного пластмассы путем трибоэлектростатической сепарации. J. Hazard. Матер. 144, 470–476 (doi: 10.1016 / j.jhazmat.2006.10.060) [PubMed] [Google Scholar]
• Патель М., фон Тьенен Н., Йохем Э., Уоррелл Э. 2000. Вторичная переработка пластмасс в Германии. Ресурс., Консерв. Recycling 29, 65–90 (doi: 10.1016 / S0921-3449 (99) 00058-0) [Google Scholar]
• Perugini F., Mastellone M., Arena U.2005A Оценка жизненного цикла вариантов механической переработки и переработки сырья для управления отходов пластиковой упаковки. Environ. Прогр. 24, 137–154 (doi: 10.1002 / ep.10078) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008aЭкологические профили европейской индустрии пластмасс. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope; См. Http: // lca.plasticseurope.org/index.htm (1 ноября 2008 г.) [Google Scholar]
• PlasticsEurope 2008b Неопровержимые факты о пластмассах 2007: анализ производства пластмасс, спроса и восстановления в 2007 году в Европе. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope [Google Scholar]
• Ребеиз К., Craft A.1995 Управление пластиковыми отходами в строительстве: технологические и институциональные вопросы. Ресурс., Консерв. Recycling 15, 245–257 (doi: 10.1016 / 0921-3449 (95) 00034-8) [Google Scholar]
• Ryan P. G., Moore C.Дж., Ван Франекер Дж. А., Молони К. Л. 2009 Мониторинг количества пластикового мусора в морской среде. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1999–2012 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0207) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Шаксон Л. 2009 Структурирование политических проблем для пластмасс, окружающей среды и здоровья человека: размышления из Великобритании. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2141–2151 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0283) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Sinha V., Patel M., Patel J.2008 Управление отходами ПЭТ путем химической переработки: обзор. J. Polym. Environ. (DOI: 10.1007 / s10924-008-0106-7) [Google Scholar]
• Soetaert W., Vandamme E.2006 Влияние промышленной биотехнологии. Biotechnol. J. 1, 756–769 (doi: 10.1002 / biot.200600066) [PubMed] [Google Scholar]
• Сонг Дж. Х., Мерфи Р. Дж., Нараян Р., Дэвис Г. Б. Х. 2009 Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластмассам. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2127–2139 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0289) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Swift G., Wiles D.2004 Разлагаемые полимеры и пластмассы на свалках. Энциклопедия Полим. Sci. Technol. 9, 40–51 [Google Scholar]
• Teuten E. L., et al. 2009 г. Транспортировка и выброс химических веществ из пластмасс в окружающую среду и дикую природу. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2027–2045 (doi: 10.1098 / rstb.2008.0284) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Свон С. Х., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С. 2009a Наш пластический век. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 1973–1976 (DOI: 10.1098 / rstb.2009.0054) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Томпсон Р. К., Мур К. Дж., Вом Заал Ф. С., Свон С. Х. 2009b Пластмасса, окружающая среда и здоровье человека: текущий консенсус и будущие тенденции. Фил. Пер. R. Soc. B 364, 2153–2166 (doi: 10.1098 / rstb.2009.0053) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Uhde Inventa-Fischer 2007 Хлопья в смолу (FTR) — переработка с одобрения FDA. См. Http://www.uhde-inventa-fischer.com/ (3 ноября 2008 г.)
• Waste Watch 2003 Пластмассы в экономике Великобритании Лондон, Великобритания: Waste Watch & Recoup [Google Scholar]
• WBCSD 2000Экоэффективность: создание большего значение с меньшим воздействием.См. Http://www.wbcsd.org/includes/getTarget.asp?type=d&id=ODkwMQ (1 ноября 2008 г.)
• West D.2007 Контейнерные депозиты: подход здравого смысла v.2.1 Сидней, Австралия: Альянс Boomerang [ Google Scholar]
• WRAP 2006 Процесс рециркуляции HDPE пищевого качества WRAP: коммерческое технико-экономическое обоснование Лондон, Великобритания: Программа действий по утилизации отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2007. Согласно ежегодному исследованию сбора пластмасс местными властями 2007 года Лондон, Великобритания: Планы действий по сокращению отходов [Google Scholar]
• WRAP 2008aВнутренняя упаковка из смешанного пластика: варианты обращения с отходами Лондон, Великобритания: Программа действий в отношении отходов и ресурсов [Google Scholar]
• WRAP 2008b Крупномасштабная демонстрация жизнеспособности переработанного ПЭТ (rPET) в розничной упаковке.http://www.wrap.org.uk/retail/case_studies_research/rpet_retail.html.
• WRAP 2008cLCA вариантов управления смешанными пластиковыми отходами Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам, MDP017 [Google Scholar]
• WRAP 2008dОбследование по сбору пластмасс местными властями Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам [Google Scholar]
• WRAP 2008eStudy показывает влияние углерода на розлив австралийского вина в Великобритании в ПЭТ и стеклянные бутылки. См. Http://www.wrap.org.uk/wrap_corporate/news/study_reveals_carbon.html (19 октября 2008 г.)

15 прибыльных предприятий по переработке вторсырья, которые можно начать в 2021 году

США — одна из стран мира, наиболее экологически сознательных, и, по данным Агентства по охране окружающей среды США, переработка неуклонно растет. увеличивается с годами.

Объем твердых бытовых отходов (ТБО) в 2017 году составил 267,8 миллиона тонн, или 4,51 фунта на человека в день. Из образовавшихся ТБО около 67 миллионов тонн были переработаны, а 27 миллионов — компостированы.

Если вы хотите начать свой бизнес по переработке вторсырья в 2021 году, правительство США ввело огромные налоговые вычеты в зависимости от штата вашего проживания.

Федеральное правительство предлагает предприятиям налоговую скидку на амортизацию машин и оборудования для переработки.

Однако, по данным Агентства по охране окружающей среды США, 25 штатов предлагают налогов на недвижимость, продажи и прибыль для предприятий, которые покупают оборудования для вторичной переработки.

В общей сложности более 94 миллиона тонн ТБО были переработаны и компостированы, что эквивалентно 35,2% степени переработки и компостирования.

Кроме того, 34 миллиона тонн ТБО (12,7% от общего количества) было сожжено с использованием рекуперации энергии .

Несмотря на важность внесения вклада в защиту окружающей среды, предприятия, занимающиеся переработкой и переработкой отходов, процветают.

Сейчас лучшее время, чтобы объединить твердый этический выбор с прибыльным предприятием и начать свой собственный бизнес по переработке вторичного сырья!

Цифры просто невероятные , как ясно показывает диаграмма ниже:

• Индустрия вторичной переработки является мощным локомотивом, обеспечивая более 500 000 рабочих мест в США.S.
• Вся отрасль в США приносит доход более 100 миллиардов долларов.
  
• В 2019 году Goldman Sachs, Citi, Google и Engie инвестировали более 210 миллионов долларов в компании, которые строят экономику замкнутого цикла (на основе вторичной переработки).
• Такие материалы, как ПЭТ, используемый в бутылках для воды, продаются по цене около 310 долларов за тонну.
  
• Такие материалы, как прозрачный полиэтилен высокой плотности, используемый в молочниках, продаются по цене около 735 долларов за тонну.
  
• Из-за нестабильности нефтяного рынка все больше и больше компаний обращаются к более надежным средствам получения побочных продуктов нефти: т.е.предприятия по переработке вторсырья.
  

Принцип, лежащий в основе бизнеса по переработке, очень прост : возьмите ненужный продукт, который никому не нужен, обработайте его и превратите в нечто ценное, которое вы можете продать с огромной прибылью.

Прелесть вторичной переработки в том, что ваше сырье невероятно дешево . В некоторых случаях люди даже будут платить вам за то, чтобы вы приходили и избавлялись от этих вторсырья!

В то же время, открытие бизнеса по переработке отходов — это сложный вопрос, , многие вещи необходимо продумать, прежде чем даже начинать, а начальные затраты могут быть значительными.Вам понадобятся:

• Специализированные машины для переработки вторсырья, цена которых варьируется от 10 000 до 100 000 долларов.
• Физическое место для открытия вашего бизнеса площадью примерно 500 кв. Футов или более.
• Сотрудники, как и станочники, админ. и специалисты по вторичной переработке (ключевые!).
• Транспортные средства для сбора отходов и доставки переработанного продукта.
  

Какой бы бизнес вы ни выбрали, вы будете уверены, что вносите значимый вклад в жизнь общества.

И даже если идея о том, что ваш бизнес пользуется уважением среди местного населения, вас не слишком привлекает, будьте уверены, что все больше и больше инвесторов начали вкладывать деньги в бизнес по переработке отходов.

Есть много разных видов бизнеса, которыми вы можете заниматься. Некоторые могут понравиться вам больше, чем другие, но каждая из этих идей
работает в соответствии с теми же основными принципами бизнеса по переработке отходов…

1) Переработка пластика

Одним из наиболее распространенных предприятий по переработке пластмасс является переработка пластика. Пластиковые отходы легко достать, и они представляют собой источник вашего дохода.

Сегодня более 94% американцев могут перерабатывать пластиковые бутылки на месте, и более 70% из нас могут перерабатывать гибкие упаковки и пакеты в 18000 продуктовых магазинах по всей территории США.S.

Вы также можете превратить переработанный пластик во что-то, что вы можете перепродать, и именно там можно найти основные источники дохода:

Товарная стоимость пластиковых отходов может составлять более 300 долларов за тонну при использовании в процессах производства ценных химических продуктов. Как говорится в статье 2019 года, «переработка — это не о планете, а о прибыли».

В статье Гринпис высказывается предположение, что в США недостаточно предприятий по переработке пластмасс из-за того, что Китай прекратил импорт отходов , а местных предприятий недостаточно для переработки невероятного количества пластиковых отходов.

Вот где придет ваш новый бизнес и воспользуйтесь преимуществами обилия пластиковых отходов. В 2020 году вы никогда не исчерпаете вашего основного источника дохода: вы легко можете получить правительственный грант на открытие своего бизнеса!

2) Вторичная переработка бумаги

После того, как Китай запретил импорт отходов в США, другой региональной экономикой, которая процветает, является переработка бумаги.

Например, фабрика Pratt Industries в Вапаконете, штат Огайо, была создана в октябре 2019 года и переработала 180 000 тонн смешанной бумаги за первый год своего существования.

Деловая сделка с государственными учреждениями или любым крупным потребителем бумаги в вашем городе может позволить вам получить ваш основной ресурс бесплатно, а переработка и перепродажа смешанной бумаги имеет потенциал стремительного роста в 2020-х годах.

Собрав бумагу, вы просто загружаете ее в машины и получаете целлюлозу
. Эта методика требует много воды , так что об этом следует помнить при составлении бизнес-плана.

Цены на рекуперированную бумагу выросли во время пандемии COVID-19, как видно на видео ниже.

3) Переработка ПВХ

В процессе производства ПВХ обрабатывается химическими веществами, которые используются в качестве ткани для дома или строительных трубопроводов. Добавки , использованные при его создании, и высокое содержание хлора делают ПВХ более сложным в переработке, чем другие пластмассы.

Тем не менее, , ПВХ пластик является третьим по распространенности типом, используемым в производстве бутылок в США, с долей рынка 0,8% (после пластика ПЭТ и полипропилена).

Ежегодно в США выбрасывается более 7 миллиардов фунтов ПВХ.С., и только от 0,1% до 3% из них переработано . Это дает инвестированию в переработку ПВХ невероятную рентабельность инвестиций!

ПВХ обычно используется для изготовления труб, резервуаров и других промышленных принадлежностей , хотя даже в повседневных предметах, например, в некоторых бутылках для домашних моющих средств или оконных рамах, или даже в детских игрушках используется ПВХ.

Чтобы переработать ПВХ, вам понадобится другое оборудование и другая стратегия
маркетинга и продаж.

Итак, вы можете решить расширить свой бизнес по переработке пластиковых бутылок, включив в него новое оборудование для переработки ПВХ.Подразделение ПВХ идеально подходит для расширения существующих предприятий по переработке вторсырья или в качестве отдельного предприятия с большой рентабельностью.

4. Вторичная переработка картона

Вы могли подумать, что переработка бумаги и картона будет очень похожа в процессе, но вы ошибаетесь!

Больше, чем бумага, сначала нужно уплотнить картон пресс-подборщиком или компрессором.

При этом необходимость вторичного использования картона столь же актуальна, как и вторичная переработка бумаги, и эти два бизнеса часто идут рука об руку.Вот почему переработка картона так популярна.

• На переработку картона уходит 75% энергии, необходимой для изготовления нового картона.
• При переработке картона производится на 50% меньше диоксида серы, чем при производстве картона из сырья.
• Коробки из гофрированного картона на 75% состоят из переработанного материала и могут быть преобразованы из переработанного материала в готовый продукт всего за 14 дней.
  
• Переработка всего одной тонны картона сэкономит 46 галлонов масла, 4000 кВт электроэнергии, 6.6 миллионов британских тепловых единиц энергии, 9 кубических ярдов свалки, 17 деревьев и 7000 галлонов воды.
• В 1993 году национальная программа, известная как «Восстановление бумаги США», сэкономила более 90 000 000 кубических ярдов свалки за счет утилизации бумаги и картона, выброшенных потребителями.
  

В 2020 году 80% продуктов , проданных в США, упакованы в картон, и вместе картон и бумага составляют 41% твердых отходов. В США ежегодно выбрасывается 850 миллионов тонн бумаги и картона.

Это безумное изобилие перерабатываемых материалов должно заставить вас серьезно задуматься о начале бизнеса по переработке картона, и, получая прибыль, вы также поможете спасти 1 миллиард деревьев , которые ежегодно вырубаются, чтобы создать достаточно бумаги и картона для все США!

5) Переработка и переработка металлолома

Металлолом, возможно, является наиболее прибыльной нишей в сфере переработки отходов: Агентство по охране окружающей среды очень внимательно следит за переработкой лома, и исследование 2017 года показывает очень интересные данные.

В том году уровень переработки всех материалов в бытовой технике, включая черные металлы, составил 60,3% . В целом, по оценкам Агентства, переработка черных металлов в 2017 году составила 27,8% ( 4,7 миллиона тонн, ).

Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как небольшое предприятие по переработке металлолома расширилось до многомиллионного бизнеса за менее чем 30 лет!

Конечно, вы можете расширить свой бизнес за счет цветных металлов, таких как медь, алюминий и свинец.На самом деле, по данным сайта Scrap Monster, медь и алюминий могут быть материалами, которые в конечном итоге сделают вас богатым.

Сталь — еще один победитель: EPA подсчитало, что степень переработки стальных банок составит 70,9 процента (1,1 миллиона тонн) в 2017 году. Кроме того, анализ выявил переработку примерно 420 000 тонн другой стальной упаковки в том же году.

Эти 7 самых ценных металлолома обновлены до Май 2020 могут дать вам представление о том, что делать! (Источник: переработка металлов)

• Медь : обнаружена в кабелях, старых электроприборах и сантехнических работах.
• Латунь : любой предмет, который выглядит как золото, но, как вы знаете, нет, например подсвечники, тарелки, трофеи и каркасы кроватей.
• Серебро : старые украшения, столовое серебро, медали или старинные вазы, которые вы можете найти.
• Алюминий : используется не только в канистрах, но и в компьютерных компонентах и ​​велосипедах.
• Нержавеющая сталь : один из наиболее часто перерабатываемых материалов, его можно найти в кухонном оборудовании, заводском оборудовании и, конечно же, в автомобилях.
• Золото : в небольших количествах содержится в деталях компьютеров и других высокотехнологичных продуктах.

6) Утилизируйте старые компьютеры и электронные отходы

«Электронные отходы» — это общий термин, который охватывает все электронные отходы, такие как
микроволновые печи, калькуляторы, блендеры, мобильные телефоны, планшеты и многие другие.