СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ.

Никогосов П.С., Куценко С.А., Орловский государственный технический университет

Ежегодный прирост численности населения земного шара составляет 1,5-2%, а объём мусорных свалок растет в три раза быстрее. Каждый член человеческого сообщества в настоящее время в год генерирует примерно 200 кг отходов (в США - 700 кг), из них 10 - 15% - полимерных, доля которых непрерывно возрастает. И хотя пластмассы являются достаточно инертными компонентами мусора, они также постепенно разрушаются, выделяя опасные для живых организмов вещества, в том числе сверхтоксичные соединения диоксинового и фуранового ряда. Ещё большие проблемы связаны с нарушением воздухо- и влагообмена в почвах. Эксперты высказывают предположения, что недавние наводнения в Западной Европе могли быть менее разрушительными, если бы не обширный по своей площади искусственный слой литосферы – образовавшийся за счет ранее захороненного на полигонах мусора. На многих подобных захоронениях успели вырасти целые города, но почва утратила способность к естественному влагообмену.

Таким образом, использование полимерных материалов во все возрастающих объемах привело нас к необходимости изыскания эффективных методов утилизации или уничтожения этого вида отходов. Стоимость полимерных материалов достаточно высока, поэтому и полимерные отходы рассматриваются как ценные продукты, подлежащие материальному рециклингу, то есть переработке с получением исходных полимеров, наполнителей, армирующих элементов, мономеров, других химических соединений, пригодных для использования. Наиболее экономически целесообразным представляется способ рециклирования с получением исходных полимеров, однако на пути его осуществления существуют серьезные трудности, связанные с неоднородностью подвергающихся переработке отходов, и как следствие термодинамическая несовместимость. При смешении полимеров даже близкой химической природы (например, полиэтилен и полипропилен) образуются двухфазные дисперсные системы, свойства которых чаще всего гораздо хуже, чем свойства исходных компонентов.

Разрабатываются сложнейшие промышленные системы сортировки, в которых разделение полимеров основано на небольших отличиях в их физико-химических свойствах. В одной из таких систем отходы упаковочных материалов после дробления проходят магнитную сепарацию - отделение черных металлов, электрическую сепарацию основанную на токах Фуко - отделение цветных металлов, промывку - удаление растворимых загрязнений, грохочение, электростатическую сепарацию – отделение эластомеров от термопластов, флотацию с применением специальных поверхностно-активных веществ – для разделения полиэтилена и поливинилхлорида.

В результате указанных выше трудностей сбора и сортировки получение одной тонны регенерата такого широко используемого для производства упаковки полимера как полиэтилентерефталат, в ФРГ обходится в 2100 евро, тогда как стоимость тонны исходного полимера, по данным Applied Market Information, составляет 1100 евро. Отходы многих полимерных материалов могут быть подвергнуты термическому рециклингу с получением полезных продуктов неполимерной природы. Полиэтилентерефталат может быть деполимеризован до исходных компонентов - этиленгликоля и терефталевой кислоты с использованием "сверхкритической" воды, действующей как кислотный катализатор. Терефталевая кислота отделяется при 350 - 400 град. на 100%, этиленгликоль - несколько меньше из-за протекания вторичных реакций. При критических условиях не требуется введение сильных кислот или оснований, процесс идет достаточно быстро и оказывается вполне экономичным.

Получение энергии за счет сжигания отходов, в том числе и полимерных, привлекает все большее внимание из-за непрерывного роста цен на невозобновляемое органическое топливо. При этом нет необходимости производить какую-либо сортировку, требуется, и то не всегда, лишь измельчение отходов до достаточно крупных кусков. Опасность загрязнения окружающей среды токсикантами типа галоидированных диоксинов и фуранов при сжигании полимерных отходов в значительной степени преувеличена и больше относится к старым мусоросжигательным установкам. При температурах 1200-1400С., характерных для современных установок, эти вещества необратимо распадаются, а неразложившаяся часть поглощается в адсорбирующих фильтрах. На старых мусоросжигающих станциях выбросы диоксинов достигают 300 мкг на тонну топлива, а на наиболее современных - всего 0,6 мкг на тонну, то есть, снижены в 500 раз. Для сравнения при сжигании тонны каменного угля выделяется 1 - 10 мкг диоксина, при сжигании тонны бензина - от 10 до 2000 мкг.