Вред пластика, способы его утилизации и переработки

Какой вред оказывает пластик при неправильной утилизации

Нельзя сказать, что человечество не задумывается об утилизации пластика совершенно. Существует много программ по переработке пластикового мусора и повторному использованию в качестве сырья для производства все тех же полимеров. Эти программы затрагивают всего 14% отходов, а на полигонах пластика находится более 12% от общего количества отходов. То есть, даже при полном прекращении производства пластика, что совершенно невозможно при современном развитии цивилизации, только на переработку существующих отходов потребуется более 10 лет. Это с учетом времени, необходимого, чтобы пластик собрать.

Количество полимеров растет в геометрической прогрессии, справиться с ними без увеличения мощностей перерабатывающих предприятий невозможно. Обычное складирование на полигонах ТБО и сжигание приносит не только пользу, но и немало вреда. При разложении пластик распадается на более мелкие частицы, которые:

• попадают в воздух, которым дышат люди и животные;
• образуют пленку на листьях растений, задерживая их развитие;
• включаются в пищевую цепочку животных, проводя к их гибели и мутациям;
• вызывают необратимые изменения биоценозов.

При сжигании в атмосферу выделяются токсичные вещества в виде дыма и смол (более 70 видов соединений, 90% из которых токсичны), которые разносятся на сотни километров вокруг мусоросжигающих заводов. Еще больше вреда приносит пластик, если его используют в качестве топлива в котельных или домашних печах. Отравление окружающих происходит медленно, но необратимо. В составе дыма от горящего пластика такой известный газ, как фосген, который является боевым отравляющим веществом, и множество канцерогенов.

При попадании в воду, большинство пластиковых изделий не тонет. Например, только одно Большое мусорное пятно в океане превышает площадь средней европейской страны — 700 000 км2 (Франция занимает 543 000 км2, а Германия – 357 000 км2). Вес мусора, плавающего в океанах, достигает 300 000 тонн. Распадаясь на мельчайшие фрагменты, пластик загрязняет поверхность океана и глубины, в которых находится основная питательная база рыб и морских животных, использующихся в пищу человеком.

Способы утилизации и переработки пластика

Задумываться об утилизации полимерных материалов ученые начали в начале 70-х годов ХХ столетия. Но активные поиски в этом направлении начались позже, когда следы распада полиэтилена и ПВХ найдены в Антарктиде и высокогорных районах Тибета и Памира, которые ранее считались свободными от антропогенного влияния. По состоянию дел на начало ХХI века разработано несколько способов переработки пластмасс, отличающихся:

• эффективностью;
• полнотой переработки;
• степенью влияния на природу;
• стоимостью.

Пока что перерабатывающие мощности не могут справиться с задачей утилизации полностью, но процессы поиска и разработки новых способов активизировались и есть надежда, что в ближайшие десятилетия проблема будет решена.

Способы переработки отходов пластика

В промышленном масштабе используют такие способы переработки пластика:

• Гидролиз, заключающийся в действии на пластик водно-кислотных растворов при нагревании. В результате получают очищенные гранулы полимеров, которые можно повторно использовать.
• Гликолиз — практически идентичный процесс, но с использованием гликоля. Температура переработки — около 250 оС. В результате получаются гранулы полимерного сырья высокой чистоты, но непригодные для производства пищевой упаковки.
• Метанолиз — расщепление пластика в присутствии метанола. Для переработки используют специальные реакторы, создающие высокое давление и температуру рабочей среды.
• Пиролиз. Деструкция пластика при высокой температуре в условиях отсутствия кислорода. Результат — мономерные вещества, которые можно использовать в полимерном синтезе или других отраслях промышленности. В процессе пиролиза также получают жидкое углеводородное топлива, аналогичное бензину.
• Обработка плазмой (газификация). При высокотемпературном воздействии из отходов получают горючие газы, которые сжигаются в котлах ТЭС, а несгораемые остатки прессуют и получают строительный материал в виде блоков.

Как видно из анализа способов переработки пластмасс, пока не изобретено способа полного обезвреживания отходов. В лучшем случае получают сырье для производства тех же пластмасс.

Еще одна проблема утилизации — сложность сбора и сортировки отходов. Во многих странах Западной Европы и Америки пластик начинают сортировать на этапе сбора ТБО. Если этот опыт распространится на другие страны, то эффективность переработки в мировом масштабе возрастет на 25 – 30%, а затраты снизятся.

Как перерабатывают разные виды пластмасс

Больше всего внимания ученых привлекают популярные виды пластмасс, которые используются в массовом количестве. Это:

• полиэтилен;
• полиэтилентерефталат;
• поливинилхлорид;
• полипропилен;
• полистирол; п
• олиамид;
• АБС.

1. Полиэтилен подразделяется на материал низкого и высокого давления. Первый (HDPE, ПНД, ПЭВП) служит для производства упаковок, поддонов, бочек, ящиков. Сжигать полимер нельзя, он выделяет угарный газ, альдегиды, формальдегид. Переработка выполняется термомеханическим методом и пиролизом. В результате термомеханической переработки получают гранулы вторичного ПЭ, а после пиролиза — бензол, толуол, водород, метан, то есть, вещества низкой токсичности.
2. Полиэтилен высокого давления перерабатывают теми же способами. При этом учитывают, что из ПВД нельзя получить вторичный ПНД, не протекает и обратный процесс. Но иногда эти материалы спешивают для повышения прочности изделий из ПНД.
3. Полиэтилентерефталат, известный под названиями PET, ПЭТ, PETE. В большей мере используется для производства бутылок и тары. Переработка производится путем механического измельчения и использования в повторном производстве тары. Сжигание доступно из-за отсутствия диоксинов в дыме, но требует дорогостоящей фильтрации летучих веществ. Деполимеризация — популярный метод, позволяющий получить мономеры и синтетическое топливо.
4. Поливинилхлорид (ПВХ) — один из самых популярных пластиков из-за дешевизны и пользовательских качеств. Из ПВХ изготавливают предметы быта, строительные панели, рамы окон и дверей, изоляцию проводов и кабелей, трубы. Сжигать полимер нельзя — в процессе окисления выделяются диоскиды, канцероген винилхлорид. Сложный для переработки материал. В основном ПВХ измельчают и пускают на вторичное производство пластмасс. При сильном загрязнении основной метод утилизации — захоронение.
5. Полипропилен. Не менее популярный, чем ПВХ, материал. используют для герметиков, производства текстиля, труб, теплоизоляционных материалов, предметов быта (ведра, совки, бочки, крышки для бутылок. Переработка, в основном, состоит из термомеханического производства гранул для вторичного использования. Сложность утилизации заключается в том, что процесс рециклинга дороже, чем производство первичного полимера РР.
6. Полистирол (PS, ПС). Часто встречается в виде пенопласта, упаковочных материалов. Утилизация усложняется выделением большого количества вредных веществ при контакте с ГСМ, сероуглеродом, химической стойкостью к щелочным и кислым растворам, чистой воде. Захоронение полистирола на полигонах ТБО запрещено, так как материал практически не разлагаются в природе. Доступные способ утилизации — сжигание, измельчение для повторного использования, термодеструкция. Наиболее эффективный, но и наиболее дорогой способ — термодеструкция, в результате которой получают экологически безопасные вещества.

Остальные группы полимеров утилизируют такими же способами. Сбор и переработка отходов пластика превращается в один из наиболее перспективных видов бизнеса.