Перспективные направления переработки пластмасс

Рис. 2.5. Среднестатистическая структура потребления вторичного ПЭТ [19].Рис. 2.6. Использование вторично переработанных пластмассДо 70 % всего вторичного ПЭТ в Европе перерабатывают в волокна полиэстера, используемого как утеплитель одежды, спальных мешков, наполнитель для мягких игрушек. Из волокон меньшего диаметра получают искусственную шерсть для одежды. Такие ткани могут содержать до 100 % вторичного материала. Например, для изготовления свитера из искусственной шерсти требуется около 25 переработанных ПЭТ-бутылок. Около 30% вторичного пластика в мире идет на изготовление синтетического волокна, нитей для ковров, одежды. Остальные направления включают производство листа, пленки, бандажной ленты, обивки для автомобилей. Вторичный пластик добавляют в битум и другие изделия для дорожного покрытия. Несколько лет назад голландские ученые предложили концепцию PlasticRoad — пластиковых дорог. Автомобильная трасса будет собираться из пластиковых модулей, выдерживающих такую же нагрузку, как асфальт. При этом они более легкие, чем обычные покрытия, и почва меньше подвержена оседанию, их проще транспортировать. Этот материал отличается дешевизной, долговечностью и быстротой создания из него различных конструкций. После окончания срока службы модули можно перерабатывать и вновь использовать [2]. Хорошим спросом пользуются полимерные полуфабрикаты, называемые компаундами, которые используются в производстве полимерных изделий. Компаунды могут быть различных видов и типов:-жидкости — растворы; дисперсии; полуфабрикаты, в основе которых лежат мономеры и олигомеры;-пасты — резиновые смеси; добавки, имеющие эпоксидные и полиэфирные соединительные вещества;-порошки — твёрдые смолы; пластики, как наполненные, так и не наполненные; олигомеры.-гранулы — олигомеры; смолы; не наполненные пластики; пластмассы, армированные волокнами или с дисперсными частицами.-плёнки, листы, плиты, а также блоки — резиновые смеси; пластмассы.-рыхловолокнистые композиции — волокнистые материалы (со спутанной структурой волокон, пропитанные связывающим веществом; - препреги, имеющие непрерывные волокнистые наполнители — жгуты: шпон; бумага; ткани; нити; маты; ленты.Химически модифицированные полимеры (путем прививки к волокну различных мономеров, сополимеризации, сшивки модифицированного волокна) можно использовать как связующее для склеивания фанеры, приготовления пресс-порошков [4].Для переработки полимеров в вязкотекучем состоянии преимущественно используются экструзия, литьё под давлением, прессование пресспорошков и термопластов, а также аддитивные технологии (например, изготовление прутков для 3D-принтеров).2.6. Биологические технологии переработки полимеровИспользование биологических методов для утилизации пластмасс привлекает все больше внимания как экологически чистая альтернатива другим методам переработки отходов[16].Разработка промышленных биокатализаторов разложения ПЭТ открывает большие возможности для биоконверсии и «зеленых» технологий переработки отходов, содержащих ПЭТ. Полная деполимеризация ПЭТ до мономеров может быть осуществима при использовании бактерий. Так, ферментная система бактерии Ideonellasakaiensisможет разлагать полиэфирные субстраты. Разработка мультиферментных систем и комплексов, предназначенных для деполимеризации смешанных полимерных отходов, является весьма перспективной областью. Достигнут определенный прогресс в подходах ферментной биоинженерии, используемых для получения новых биокатализаторов ПЭТ, выяснения молекулярного механизма их действия, улучшения их каталитических характеристик.По данным Д.В. Белова (2022) разработана принципиальная схема гидролиза ПЭТ на основе ферментного препарата, полученного на основе модифицированного фермента кутиназы, который был выделен из бактерий лиственного компоста. Гидролиз должен проводиться при температуре около 70°C в слабощелочной среде. После деполимеризации 90% ПЭТ центрифугированием отделяют жидкую фазу (смесь этиленгликоля и терефталата натрия) от непрореагировавшего твердого остатка. Из жидкой фазы осаждается терефталевая кислота, которая может быть вновь использована для получения ПЭТ. Из оставшегося водносолевого раствора можно выделить этиленгликоль, например, диализом с ионообменными мембранами. [20].Процессы биодеградации пластмасс требуют умеренных температур, небольшого энергопотребления, несложного аппаратурного оформления процесса и могут быть легко встроены в существующие технологические линии.Таким образом, для переработки пластмасс существует ряд технологий, позволяющих использовать их для производства широкого спектра изделий. Однако развитие переработки пластмасс тормозит дорогостоящее оборудование, сырье, химикаты, высокие расходы на сбор, сортировку и транспортировку отходов пластмасс. ЗАКЛЮЧЕНИЕНа основании проведенного исследования сделаны следующие выводы.1. Рост потребления изделий из пластмасс неизбежно приводит к росту пластиковых отходов, которые, из-за длительного периода разложения, стали большой экологической угрозой. 2. В настоящее время доля перерабатываемого пластика невелика, однако экологическая необходимость подталкивает к развитию эффективных технологий переработки. Во всем мире наблюдается рост переработки пластмассовых отходов. Наиболее развита переработка ПЭТ-отходов (пластиковых бутылок), которые составляют около 20% отходов пластмасс. 3. В настоящее время отходы пластика разделяется на три потока: твердые отходы для захоронения/удаления, переработка и сжигание. Наиболее распространенные современные методы переработки пластмасс – пиролиз, механическая обработка, сольволиз и экструзия.4. Одной из основных проблем рециклинга пластмасс является необходимостьих тщательной сортировки и очистки от посторонних примесей. Технология сортировки пластиковых отходов является ключом к эффективности как химической, так и механической переработки. Особенно чуствительна к этому механическая переработка, так как практически невозможно избежать дефектов сортировки, а загрязнители низкого уровня почти невозможно удалить, что приводит к ухудшению качества механически переработанного пластика.5. Химические методы представляются наиболее перспективными для создания замкнутой технологии переработки пластмасс, а также менее чувствительны к качеству сортировки, чем механические и физико-химические способы. Однако препятствием для их развития служит энергозатратность, дороговизна оборудования и реагентов. 6. Улучшение потребительских свойств вторичных полимеров может достигаться применением нанотехнологий. 7. Развитие биологических методов переработки полимеров с помощью бактерий или мультиферментных комплексов является перспективной технологией будущего, поскольку сможет обеспечить получение продуктов высокого качества при более низких затратах на энергию, реагенты, сортировку. Таким образом, существует ряд эффективных технологий переработки полимерных отходов, однако для более масштабной утилизации пластмасс необходимы не только технологические решения. Необходимо внедрение эффективных методов сбора и сортировки отходов, экономическая поддержка переработчиков вторичного сырья. Список использованных источников;Леонтьева, С. А. Требования к сортировке и переработке полиэтиленовых и пластиковых отходов / С. А. Леонтьева // Актуальные вопросы энергетики : матер. Всероссийск. научн.-практич. конф. / Редколлегия: П.А. Батраков (отв. ред.) [и др.]. – Омск: Омский государственный технический университет, 2022. – С. 127-132.Потапова, Е.В. Проблема утилизации пластиковых отходов / Е.В. Потапова // Известия БГУ. 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problema-utilizatsii-plastikovyh-othodov (дата обращения: 22.11.2022).Змеев, А. Д. Анализ видов пластиковых отходов и технологий их переработки / А. Д. Змеев, Д. С. Шершнев // Молодежь. Наука. Инновации. – 2021. – Т. 1. – С. 452-456.Лимова, А. А. Перспективы в области переработки пластмасс / А. А. Лимова, И. А. Бочкарева // Перспективы развития пищевой и химической промышленности в современных условиях : матер. Всероссийск. научн.-практич. конф. – Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2019. – С. 372-376.Кувардин, Н. В. Решение проблем рециклинга полимеров в рамках тенденций современного развития технологий / Н. В. Кувардин, Л. С. Агеева, Н. Е. Киреева // Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии - 2021 : сб. научн. ст. – Курск: Юго-Западный государственный университет, 2021. – С. 96-99.Хорошавин, Л. Б. Основные технологии переработки промышленных и твердых коммунальных отходов : [учеб. пособие] / Л. Б. Хорошавин, В. А. Беляков, Е. А. Свалов ; [науч. ред. А. С. Носков] ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 220 с.Смирнова, Ю.К. Переработка пластикового мусора в топливо / Ю.К.Смирнова, Д.С. Слепокуров // Материалы XIII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» URL: https://scienceforum.ru/2021/article/2018024684 (дата обращения: 24.11.2022 ).