Переработка пластиковых бутылок - технологические схемы и перспективы

Экологи всего мира постоянно проводят семинары и научные конференции, пытаясь объяснить людям вред современных пластиковых материалов, которым на данный момент во многих сферах жизни нет альтернативы. Они имеют низкую себестоимость и применяются во многих отраслях, поэтому на сегодняшний день полностью отказаться от применения пластиковых материалов невозможно.

Каждая средняя семья ежегодно отправляет на свалку от 300 кг бытового мусора, большую часть которого составляют пластиковые упаковочные материалы. Для решения экологических проблем, связанных с использованием пластика, который разлагается не менее двух столетий, выделяя при этом вредные вещества, альтернативным является применение натуральных пакетов.

Но полностью заменить пластик, пока не найден более экологически чистый, с точки зрения утилизации, материал, невозможно. Переработка пластиковых отходов (особенно ПЭТ – пластиковых бутылок) является очень важным вопросом. Бутылки используются многими производителями прохладительных напитков и ежегодно тоннами пополняют мусорные свалки.

В России переработка пластиковой бутылки, к сожалению, не развита в таком же объеме, как в европейских странах, Японии или Китае. КНР совсем недавно начала развитие таких предприятий и активно закупает в России ПЭТ гранулы, которые получаются при первичной переработке бутылок.

Предприятия стремятся к созданию полного цикла производства, когда собранные пластиковые отходы перерабатываются в новые изделия и отправляются в торговые сети для продажи. Бизнес по переработке пластиковых бутылок на первоначальном этапе требует существенных для среднестатистического предпринимателя вложений. Но при этом переработка ПЭТ тары, в связи с широким распространением этой упаковки, в дальнейшем дает отличную прибыль из-за доступности сырья. Вложения быстро окупаются при правильном подходе к организации предприятия по переработке пластиковых бутылок и грамотно составленном бизнес плане.

Прежде всего, предпринимателю нужно выяснить всю информацию о существующих программах в регионе, которые могли бы помочь ему на первоначальном этапе в финансовом отношении. Государственные структуры поддерживают открытие и развитие таких предприятий, при условии получения ими экологического заключения по безопасности переработки и лицензии.

Затем заводу по переработке пластиковых бутылок нужно решить один из ключевых вопросов – сбор вторичного сырья и его сортировку. Сбор сырья затрудняется тем, что в отличие от строгих требований, соблюдаемых в европейских странах, в России нет первоначальной сортировки бытовых отходов.

Технология превращения

Для получения сырьевых материалов необходимо создать пункты приема пластиковых бутылок, организовать работу по их сбору на мусорных полигонах и непосредственно в жилых микрорайонах. Это не гарантирует получение качественного сырья. Многие виды пластиковой упаковки не подходят для одновременной переработки: молочная тара из-под кефира, упаковка от бытовой химии, тонкие пластиковые подложки для кулинарных изделий, бутылки из-под подсолнечного масла.

При этом нужно учесть, что ПЭТ – объемная и легкая тара, которая потребует существенных транспортных затрат для перевозки ее к месту переработки в том случае, если перевозить, предварительно не спрессовывая. Поэтому в пунктах приема необходимо установить малогабаритные пакетировочные прессы, что увеличивает первичные вложения, но окупается, благодаря снижению транспортных расходов, а на предприятии позволяет уменьшить площади складских помещений. При установке прессов лучше использовать оборудование, оснащенное шипами, тогда не придется для переработки пластиковых бутылок снимать с них крышки, которые мешают сжатию, вручную. Также для быстрого складирования или доставки очередной порции сырья к линии по переработке, понадобится специализированное погрузочно-разгрузочное оборудование.

Спрессованная ПЭТ тара поступает на предприятие и далее, в соответствии с технологией переработки пластиковых бутылок, подлежит строгой сортировке в зависимости от того, какого цвета было первичное сырье для выдува бутылки. Спрос и цена на первичный прозрачный флекс (продукт переработки пластиковых бутылок) выше, поскольку у него более широкий спектр применения. Зеленые и голубые бутылки ценятся меньше. Коричневый флекс, который нельзя окрасить в светлые цвета, а только в черный и коричневый, имеет самую низкую цену. Но при этом он дает самые прочные и качественные изделия. Яркие бутылки красного, желтого цветов не подлежат переработке из-за обилия красителей.

Рассортированная тара на линии по переработке пластиковых бутылок двигается к моющим ваннам, где посредством специальных щелочных растворов с бутылок смываются этикетки и клей для них. Пробка отделяется либо вручную, либо с потерей части бутылки на аппарате. Моющие линии решают сразу несколько задач: они измельчают тару, промывают полимерную крошку и высушивают ее. При этих процессах, как правило, теряется 1/3 от первоначального веса сырья.

Линии бывают различными. В продаже имеются моющие дробилки для переработки пластиковых бутылок, это оборудование, в зависимости от компактности и мощности, продается по цене от 58000 тысяч рублей. Моющий компактный комплекс для полимерных материалов, с возможностью комплектации по желанию заказчика, обойдется покупателю существенно дороже. Но такие комплексы включают в себя фактически все агрегаты и станки по переработке пластиковых бутылок. В него входит: роторный измельчитель, агрегаты отмывки, отжима и досушки, пневмотранспортная лента, центрифуги циклон для отделения пыли, возникшей при резке тары, и пульт управления.

При использовании комплексных линий можно снизить трудозатраты и количество обслуживающего персонала. Преимущество таких линий состоит также в том, что их размещение не требует больших площадей. Например, линия шведского производства, стоимостью около 180000 тыс. долларов размещается в обычном длинномерном контейнере. Линии китайского и российского производства имеют более доступную цену, и отлично окупаются уже на первоначальном этапе развития предприятия.

По окончанию переработки на линии, полученный флекс, промежуточный результат переработки, подвергают агломерации (спеканию) и гранулированию.

Для агломерации пластиковая масса, прошедшая предварительную очистку и дробление, подвергается более мелкому измельчению с помощью ножей вращающегося типа. Скорость вращения ножей увеличивает температуру в емкости аппарата до 100 градусов и мелкие частички полимеров спекаются. На выходе в приемочный бункер они имеют размер от 2 до 15 мм.

Агломерации как правило подвергается прозрачный пластик, который затем может перерабатываться в изделия для использования в пищевой промышленности. Его предварительная очистка проходит несколько иначе, задействуются более сильные щелочные составы, и проводится дополнительная промывка полученной смеси горячей водой.

Дальнейшим этапом переработки пластиковой бутылки является формирование гранул. Этот процесс проходит в грануляторе путем горячей резки разогретой смеси. Она направляется на головку гранулятора и на выходе срезается вращающимися ножами. После охлаждения с помощью вентиляторов, под воздействием того же воздуха готовые гранулы транспортируются наружу из аппарата.

Для получения полимерного волокна после всех процессов очистки и измельчения (а в иных технологических цепочках и агломерации сырья) используют экструдеры. Расплавленная смесь в экструдерах равномерно окрашивается, перемешивается и на выходе вытягивается в волокно, которое отрезается полосками необходимой длины и быстро охлаждается холодной водой. Такой материал в дальнейшем может использоваться для изготовления канализационных труб, различных защитных оболочек для электропроводов и других изделий.

Перспективные направления переработки

Одним из возможных направлений, аппараты для которого только проходят испытания, и не получили массовой доступности, является переработка пластиковых бутылок в топливо. Экспериментальные установки одной российской компании, где измельченная пластиковая масса проходила обработку, отличаются высокой производительностью. В ходе испытаний килограмм сырья был переработан в 900 мл бензина. Изначальный расчет был на то, что из пластикового мусора можно получить углеродистые соединения.

В этих установках, достаточно требовательных к первоначальному сырью, углеродосодержащие вещества разрушаются под воздействием высокой температуры. Затем, в зависимости от используемого катализатора, и при помощи вакуумной установки реактор синтеза водорода и углерода позволяет получить бензин любой марки, дизельное топливо, мазут.

К сожалению, цена такой установки неоправданно велика, около 17 млн. рублей и на данный момент ее промышленный выпуск не осуществляется. Несколько патентов на изобретенные мини установки переработке бутылок и прочих пластиковых отходов получили российские мастера-самоучки.

Схожие эксперименты проводили японцы, но не смогли достичь стабильного результата конечного продукта. Наиболее успешными в переработке пластикового вторсырья стали американцы, создавшие первую промышленную установку. Компания Envion, автор этого экологического проекта, утверждает, что при производстве топлива на их установке получается, что 10 000 тыс. тонн сырья используется для производства 50 000 баррелей топлива (речь идет о синтетической нефти). Установка обслуживается оператором погрузчика сырья и контролером аппаратуры. При всех положительных оценках этой линии, промышленное производство подобных аппаратов в настоящее время еще не ведется.