Производство и рециклиране на пластмаси

Пластмасите, наречени още полимери, са изградени от дълги високомолекулярни вериги.
Основните изходни суровини за тяхното получаване са нефт и природен газ. Съществуват два основни типа пластмаси – термопластични и термоустойчиви. При синтезирането им често се използват т. нар. „добавки“ – допълнителни вещества, за да могат да се изградят различните типове връзки – „мостове“ между дългите полимерни вериги. Най-често за производство на опаковки се използват материалите: полиетилен – високо (LDPE) и ниско налягане (HDPE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), полиетилентерефталат (PET), полистирол (PS) и други. Пластмасите се използват широко и за направата на изолации – пени от полиуретан (PUR) и полиизоцианурат (PIR) при производството на електроуреди, в производството на автомобили и т.н. Те очертават пътя на нови изобретения и заменят използването на други материали във вече съществуващи продукти. Друго приложение пластмасите намират в състава на повечето композитни опаковки, в комбинация с метали, хартия, а също така и други вещества, (например CaCO3). Пластмасите обикновено са по-евтини от други използвани материали като метал, стъкло и др., притежават качества като светлоустойчивост, трайност, гъвкавост (пластичност), в същото време са устойчиви на влага, химични реагенти и процеси на разлагане. В тази връзка, пластмасите са едни от най-големите замърсители и разграждането им в природата е сравнително бавно – за период от около 300 години.
Предвид фактът, че пластмасите заемат голям обем и имат малко относително тегло, те бързо изчерпват капацитета на депата.
Пластмасите се използват широко в ежедневието ни като опаковки и изискват специално отношение от страна на потребителите. За правилното им рециклиране е необходимо след първоначалното сортиране в домакинството, да бъдат допълнително разделяни по видове, тъй като често пъти смесването на различни видове пластмаси може да
доведе до проблеми при производството на нов продукт, поради различните им свойства и състав.
Като „недостатък“ могат да бъдат посочени и по-големите разходи за събиране и транспортиране предвид малкото им специфично тегло (за получаване на 1 тон суровина, например, са необходими повече от 20 000 бутилки). От друга страна, малкото относително тегло на пластмасите позволява изработването на съответния продукт при използването
на по-малко материал.
Широко разпространен начин за оползотворяване на отпадъците от пластмаси е рециклирането им, като само в Германия годишно се преработват около 600 000 тона. Възможно е отпадъците да бъдат механично рециклирани, като новите изделия се произвеждат от отпадъци от пластмаси. Химическо рециклиране – това е разграждане до съставящите ги нискомолекулни въглеводородни съединения. По този начин пластмасите заменят природния суров петрол или въглища при производство на стомана или метанол.

Енергийно оползотворяване

Този начин на преработка също е за предпочитане пред обезвреждането, поради високата калорична стойност на пластмасовите отпадъци и се използва за производство на топло и електроенергия. Въпреки всички свои предимства, пластмасите трябва екологосъобразно да бъдат оползотворявани и/или рециклирани, за да не се създават рискове от замърсяване на околната среда.

Видове пластмаси

Термопластични – омекват при нагряване и се втвърдяват при охлаждане. Повече от 80 % от пластмасите са от този тип. Основните се произвеждат от
• Полиетилентерефталат (PET) – бутилки, опаковки за хранителни продукти, настилки, влакна за производство на дрехи;
• Полиетилен висока плътност (HDPE) – бутилки, почистващи препарати, тръби, резервоари за гориво, детски играчки, термосвиваемо фолио, фолио за оранжерии и др.
• Поливинилхлорид (PVC) – туби, бидони, маркучи, изкуствени кожи, каси на прозорци, балатум, тапети, кредитни карти, медицински продукти, телефонни кабели, все по-рядко се използва за направата на опаковки;
• Полиетилен ниска плътност (LDPE) – стреч фолио, торби, прилепващи филми, пластични
контейнери, туби, бутилки и др.;
• Полипропилен (PP) – бутилки, туби, бидони, каси за мляко и бира, играчки,>
капачки, чаши, фолио, акумулаторни касети за МПС, въжета, авто части и влакна;
• Полистирен (PS) – контейнери за млечни продукти, кофички за кисело мляко,
касети за касетофони, чаши, чинии;
Термоустойчиви пластмаси – втвърдени са със специални химически вещества и не могат да бъдат разтопявани или формовани. Поради тази причина термоустойчивите пластмаси, чието количество е приблизително 20 % от цялото количество пластмаси, са по-трудно рециклируеми, въпреки че могат да се използват навсякъде като пълнители.
Примери за термоустойчиви пластмаси са полистерополиолите:
• Полиуретан (PUR) – бои, мазилки, предавателни механизми, диафрагми на машини,
бензинови резервоари, кушетки, дюшеци и седалки за автомобилни купета;
• Разпенен полиуретан – хидро и топло изолации в строителството, ходила на обувки
и др.;
• Епоксидни смоли – адхезивни материали, спортни съоръжения, лодки, електрически
и автоматични компоненти;
• Фенолати – пещи, тостери, дръжки за ножове, автоматични части и циркулиращи
механизми;

Разделно събиране на пластмаси

В повечето европейски държави е въведено в практиката отделянето на пластмасите в домакинствата и допълнителното им сортиране преди преработването им. Процесът по допълнителното им сортиране се извършва на претоварвани станции или сортировъчни площадки, които биват изграждани в близост до депата за битови отпадъци или до предприятията за преработка. В последните години е широко разпространено маркирането на пластмасите, което създава предпоставки за правилното им сортиране по видове. Съществуват 4 основни техники за разделяне:
Механично разделяне
Сортирането се извършва ръчно чрез идентификационния им код или автоматично чрез използване на детектори, работещи в близката инфрачервена област.
Химическо определяне
Приложимо обикновено за PVC контейнери (хлорът може лесно да бъде определен).
Разделяне по плътност
Флотационни техники разделят полимерите от другите материали в зависимост от тяхната плътност. Тази техника също се използва масово за разделянето на полиетилена и полипропилена, (които са по-леки от водата), от поливинилхлорида и полиетилентерефталата, (които са по-тежки).
Електростатично разделяне
Частично използвано за разделяне на PET и PVC. Класификацията се извършва въз основа на статичните електрични заряди.
Прието е вече разделените видове пластмаси да се наричат фракции. Най-малката фракция е от разпенен полистирен (EPS), по-известен като „стирофом“ или „стиропор“. Други фракции, получавани в сортировъчните инсталации, са тези на PP, PET и PE. Днешните технологии позволяват пластмасите дори да бъдат разделяни по цвят. От технологична гледна точка всяко ниво на сепарация е изпълнимо.

Рециклиране

Преди да се премине към процеса на рециклиране на пластмасите, е необходимо да се предприемат няколко стъпки. За производството е нужно да има пречистен поток от суровини за изработката на изделия от пластмаса. Това също изисква отпадъците от пластмаса да бъдат нарязани и регранулирани. В рециклиращите предприятия първоначално отпадъците от пластмаса се шредират (грубо смилане) и след това се нарязват на по-дребни части. Последователно преминават през различни фази: миене, ново разделяне на фракции, изсушаване преди регранулирането им. Пластмасите, които са силно замърсени и не могат да бъдат почистени, се превръщат в брикети, гранули и се агломерират. Рециклирането на повечето пластмасови отпадъци се осъществява механично. В стоманодобивната индустрия, смесените пластмаси се използват за производство на чугун. Използва се редукционен процес на възстановяване на кислорода от желязната руда. При 2000 ° C пластмасите се преобразуват в CO и H, които превръщат желязната руда в чугун или стомана. По този начин се запазват ценни ресурси като газ, нефт или въглища в основните производствени процеси. От рециклираните пластмаси могат да се произвеждат различни крайни продукти – фибровлакна за текстилната промишленост, килими, дюшеци и дрехи, канализационни тръби, подметки на обувки, подови настилки, щайги и саксии за цветя, офис-принадлежности и други.
Производството от рециклирани пластмасови отпадъци вместо от „свежи“ суровини може да спести 85 – 90% от енергията.

Ограничения при рециклирането на пластмаси

Механично рециклираните смесени пластмаси се използват за изработване на домакинска мебелировка, покривни конструкции, кабелни покрития, огради, контейнери, палети, стоки за бита. Правени са проучвания относно влиянието на рециклирането върху отделянето на „зелени газове“ в атмосферата и във всички случаи то е доказало предимствата си пред останалите методи, като например енергийно оползотворяване или обезвреждане. Само в случай, че дейностите по разделното събиране, сортиране, транспортиране и обработка не са с подходяща логистика, можем да твърдим, че има частични вреди, нанесени върху околната среда. Правени са опити за замяна на  пластмасите с друг материал, но това не би могло да доведе до разрешаване на проблема с образуване на отпадъци от опаковки, тъй като в този случай ще бъдат заменени едни видове опаковъчни материали с други.
Оползотворяване на енергията
Когато е невъзможно да се отделят пластмасите от общия поток отпадъци, те могат да се използват за генериране на енергия. Възможностите за избор включват: изгаряне с отделяне на топлинна енергия, производство на гориво от отпадъци или на гориво от опаковки, тъй като калоричността на повечето пластмаси е много висока. Досега се смяташе, че се отделят много емисии на вредни газове при изгарянето на отпадъци, съдържащи пластмаси. Изследвания сочат, че при правилно управление на процесите при изгаряне, (особено отделянето на съдържащите хлор отпадъци от общия поток отпадъци, предназначени за изгаряне), високото съдържание на пластмаси в общите отпадъци води до намалени емисии на CO, по-пълно изгаряне, намалени нива на SO2 и няма увеличаване на отделеното количество диоксини и фурани.

Бъдещи насоки

Бъдещите направления за развитие на технологиите и разработването на нови видове пластмаси, ще усложни тяхното рециклиране и оползотворяване, но също така може да увеличи възможностите за по-дълго ползване на даден електроуред и т.н. В областта на производството на опаковки от пластмаса се правят опити те да се заменят с биоразградими материали. Засега новите материали са скъпи и изискват внедряването на нови технологии за опаковане. Усилията на всички потребители трябва да бъдат насочени към съхраняване на ценните суровини и материали и връщането им отново в цикъла на производство. В тази връзка, за да бъдат постигнати високи
нива на рециклиране и оползотворяване на отпадъците от пластмаси, трябва да бъдат положени усилия от цялото общество при разделното събиране и да бъде избиран само като краен вариант обезвреждането им чрез депониране.