Хелен Льюис

Вторично переработанные полимерные материалы используются в производстве множества изделий: от бутылок для безалкогольных напитков до деталей автомобилей. Развитие производства на основе вторично переработанных пластмасс имеет беспрецедентный рост, стимулированный потребностями снизить затраты, насытить рынок и соответствовать требованиям ужесточающегося законодательства.

Только в США сейчас выпускается свыше 1400 видов продукции из восстановленных пластмасс. Представлены каталоги изделий, которые помогают менеджерам и потребителям находить продукцию, полученную из повторно переработанных материалов, и проверять ее соответствие законодательным нормам.

Несмотря на текущий рост, производство вторичных пластмасс страдает от множества проблем, характерных для всех новых отраслей промышленности. Среди них разработка и внедрение технологий, значительные затраты и слабая осведомленность рынка. На данной стадии участие государства, например, для финансирования программ или приобретения документации НИОКР, остается важным фактором для дальнейшего развития.

Причины использования вторично переработанных пластмасс

Восстановленные пластмассы выбираются по многим причинам. Во многих случаях они представляют материал по лучшей цене. Стандарты качества за последние годы значительно усовершенствовались, и многие поставщики вторично переработанных пластмасс теперь могут поставлять полимерные материалы отвечающие заданным спецификациям. Вторичные пластмассы часто продают по цене, на 20-25 % ниже цены за оригинальные аналоги. Экологический фактор также важен. Восстановленные материалы интересны для потребителей, которых волнуют проблемы окружающей среды. Некоторые компании получают преимущество, заявляя, что их продукция изготовлена из вторичных материалов и «экологически благоприятна». Выигрыш заключается в следующем:

• меньше отходов приходится удалять или сжигать;
• меньше тратится энергии и сырьевых материалов для производства оригинальных пластмасс;
• меньше выбросов и отходов, связанных с производством оригинальных материалов.

Например, недавно было обнаружено, что восстановление полиэтилентерефталата (ПЭТ) из бутылок снижает расход энергии на производство ПЭТ 4%.
Обязательные законы о содержании в изделиях вторичных материалов также поддерживают спрос на восстановленные пластмассы на рынке упаковки в США. Штаты Орегон и Калифорния приняли законы о 25 %-ном содержании восстановленного материала в твердых пластиковых контейнерах. В штате Висконсин действует закон о содержании 10 % восстановленного материала в твердых пластиковых контейнерах. В Европе акцент делается на восстановлении и вторичной переработке упаковок, а не на содержании вторичного материала. В 1994 Европейский парламент принял Директиву ЕС по упаковке и отходам от упаковки, согласно которой в 2001 г. должно было повторно перерабатываться 25 % упаковки, а в 2005 г. 50-65 %.

Среди рынков существуют «замкнутые» (или первичные) рынки и «каскадные» (вторичные) рынки. «Замкнутые» приложения включают использование восстановленного ПЭТ от бутылок из-под напитков или пенополиуретан из автомобильных сидений, который перерабатывается в новые сиденья. Вторичные рынки предлагают «каскады» качества - от наивысшего (из первичных продуктов) до более низкокачественных изделий. Здесь же можно встретить продукты переработки восстановленных материалов, например, композитные профили «пластик/дерево», в которых полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) получен из использованных молочных бутылок.

Восстановленные материалы часто находят применения на вторичном рынке спецификации изделий менее строгие и более широкие. Хотя некоторые поборники защиты окружающей среды утверждают, что только замкнутая переработка является истинной переработкой, эта точка зрения несправедлива. Любая повторная переработка пластмасс, независимо от их дальнейшего применения снижает количество отходов, требующих уничтожения и часто снижает потребность в оригинальных материалах. Чтобы наметить пути сокращения уничтожаемых отходов и их влияние на окружающую среду, все формы повторной переработки должны быть правильно оценены.

Препятствия для использования вторично переработанных пластмасс

Препятствия для использования вторично переработанных пластмасс включают ограничения, накладываемые стандартами и спецификациями, а также реальные или субъективные проблемы, связанные с качеством, снабжением и ценой. Многие стандарты прямо или косвенно ограничивают применение вторично переработанных материалов. В некоторых из них четко указывается на необходимость использования оригинального полимера или имеется запрет на использование восстановленного. В других заданы высокотехнологичные стандарты, которые не могут быть достигнуты при применении вторичных пластмасс.

Эта проблема постепенно преодолевается, потому что мы движемся в сторону стандартов, основанных на функциональных характеристиках продукции. Использование вторично переработанных материалов ограничено в приложениях, допущенных к контакту с пищевыми продуктами, что обусловлено опасностью загрязнений. Американская Администрация по пищевым продуктам и лекарствам (FDA) контролирует использование восстановленных полимеров для упаковки пищевых продуктов, лекарств и косметики. В 1992 г. FDA выпустила директивы по использованию повторно переработанных пластмасс при упаковке пищевых продуктов. FDA дает заключение с резолюцией «Нет возражений», где указываются конкретные полимеры для конкретных применений, если заявитель может доказать, что имеется лишь ничтожный риск миграции примесей из материала контейнера в его содержимое. Существуют обязательные тесты, в которых проверяется соответствие материала указанным директивам. Компании вне США также используют процедуру FDA для предъявления резолюции местным органам надзора, чтобы подтвердить качество своих восстановленных пластмасс.

Препятствия также возникают в результате заботы о качестве и пригодности. Существует представление, частично основанное на фактах, что восстановленные полимеры уступают оригинальным и их труднее использовать. Проблемы заключаются в следующем:

• неспособность некоторых производителей вторичных продуктов обеспечить соответствие восстановленных пластмасс узкому коридору спецификаций;
• неспособность (или нежелание) некоторых производителей вторичных пластмасс обеспечить соответствие восстановленных материалов конкретным требованиям покупателя.

Однако ситуация изменяется, поскольку компании-производители вторичных материалов совершенствуют свою продукцию и технологии, вводят системы контроля качества и обслуживания покупателей. Производители теперь представляют более широкий выбор восстановленных пластмасс и компаундов, пригодных для разнообразных применений.

Исследование, предпринятое Ассоциацией производителей пластмасс в Европе (АРМЕ), показало, что потенциал спроса на вторичные пластмассы ограничен двумя ключевыми факторами - рынком и технологичностью. По утверждению авторов, рынок определяет, что желают получить производители или покупатели, основываясь на «образе» или своем восприятии «восстановленного материала», или на требованиях по охране здоровья и по технике безопасности. Технологичность определяется способностью восстановленного продукта отвечать определенным стандартам и подходить для определенного производства.

Выбор областей применения для вторично переработанных пластмасс

Вторично переработанные пластмассы можно использовать в большинстве технологических процессов, включая литье под давлением, компрессионное прессование, экструзию, экструзию с раздувом рукава, каландрование, термоформование и ротационное формование. Однако в процессы требуется внести ряд изменений. Восстановленные материалы могут отличаться по своим свойствам от оригинальных пластмасс вследствие деструкции во время их длительного использования и при повторной переработке, а также из-за наличия примесей других полимеров, загрязнений и бумаги. Определяющим фактором является источник восстановленного материала, например, это могут быть промышленные или бытовые отходы.

Инженеру важно сформулировать технические требования и критерии функциональности, предъявляемые к материалу, и установить твердые рамки качества, которым должен следовать поставщик. Необходимо учесть наличие ряда недостатков в материале с помощью:

• разработки составов, позволяющих компенсировать недостатки полимера, например, составляя смеси с оригинальным материалом и добавками;
• конструирования изделий, которые могут допускать наличие дефектов материала, например, делая утолщенные или упрочненные стенки;
• подбора приемлемых технологических процессов и/или варьирования их параметров.

Вторичные материалы в большей степени подходят для приложений, в которых цвет изделия не критичен. Пластмассы из бытовых отходов обычно имеют разнообразные цвета и вторичный полимер получается темно-зеленым или черным. При незначительной окраске можно добавлять красители, чтобы скрыть исходный цвет (например, при переработке молочных бутылок из ПЭВП). Иным решением является применение восстановленных пластмасс для изготовления деталей, скрытых от глаз окружающих.

Наиболее подходящими технологическими процессами являются те, которые имеют широкое «окно процесса» (диапазон технологических параметров), то есть отсутствует необходимость попадания в узкие рамки спецификаций. По-видимому, наиболее «снисходительными» к технологу процессами являются компрессионное литье, литье под давлением и экструзия. Другие способы формования можно применять только в тех случаях, когда вторичный полимер имеет свойства, близкие к оригинальному.
Чтобы обеспечить возможность введения большей доли материала, с применять специальные технологические приемы, среди которых:

• соэкструзия - процесс получения многослойного изделия со средним слоем из восстановленного материала, образующего «сэндвич» с боковыми слоями из оригинального полимера;
• многокомпонентное литье под давлением («сэндвич-литье»), где восстановленные полимеры образуют сердечник в толстостенном изделии, в котором стенки сделаны из оригинального материала;
• экструзия и литье под давлением вспененных полимерных материалов - здесь для образования пор в материале используются газы-порообразователи; таким образом снижается вес изделий;
• экструзия и литье под давлением «смешанных» пластмасс - технологии, которые успешно применяются при введении значительной доли ПЭ в качестве связующего.

Преимущество этих технологий в том, что часто они не требуют промывки материалов перед переработкой, а недостаток - низкая прочность и высокая ползучесть. Данные проблемы в значительной степени удается преодолеть, усиливая контроль за сырьевыми материалами применяя наполнители.

Маркировка изделий, которые содержат восстановленный материал, соответствовать международному стандарту, который рекомендует изображать «петлю Мебиуса» с указанием процента вторичного материала внутри логотипа или рядом с ним.

За последние 30 лет человечество потратило треть имеющихся на Земле ресурсов. С каждым годом потребление ресурсов увеличивается на полтора процента. Поэтому такое важное значение приобретает экономия природных ресурсов, поиски альтернативных ресурсов, вторичная переработка сырья, повторное использование отходов.

За последнее столетие население Земли увеличилось в 4 раза, почти в 20 раз вырос объем промышленного производства. Но современная технология не позволяет должным образом очищать воздух и воду, утилизировать отходы производства. В настоящее время в отвалах накоплено около 80 млрд. тонн мусора. И эти горы растут, потому что перерабатывается лишь треть побочных продуктов.
Всем известные удобные пластиковые бутылки. Они разлагаются в земле сотни лет, тогда как жестяной банке на это потребуется 10 лет, а картону всего 1-2 года. Вообще, время разложения полиэтилена зависит от его структуры и способно превышать несколько тысяч лет.

С каждым годом население выбрасывает все больше упаковок, покрышек, бытовой техники. Сегодня вопрос о повторном использовании отходов вновь поставлен на повестку дня. «Вторая жизнь» отходов помогает сберечь значительное количество сырья и энергии.
Сотни цветов, сделанных из пластиковых бутылок. Все это выставка под названием «Тысяча Солнц», проходящая в американском штате Мичиган

Во всем мире вторично перерабатываются макулатура, упаковка, стекло, дерево, металл, бытовые приборы - переработка отходов стала одной из самых быстро развивающихся отраслей. Мы же щедрой рукой отправляем все это на свалки.
Вот такой уникальный мотоцикл, сделанный из старых запчастей от автомобилей и велосипедов

Современный завод по переработке электронных компонент в Токио

В среднем, одна тонна компьютерного мусора содержит столько же золота, сколько 18 тонн золотосодержащей породы.

Интересное применение пластиковым бутылкам нашли в городе Рубе, Франция. Из них построили в парке вот такие шарообразные комнатки для свиданий.

Куда девать огромное количество вувузел, оставшихся после чемпионата мира по футболу 2010 в Южной Африке? Был устроен конкурс на вторичное использование этих музыкальных инструментов. В этом месте из них сделали оригинальный светильник.

Из пленки от старых видеокассет можно сделать оригинальные дизайнерский сумки.

Предприятие по переработке старых труб

Этот человек роется на свалке в Маниле, Филиппины в поисках меди и других металлов. Для многих людей, живущих здесь, это единственный источник дохода

Тигр, сделанный из всего подряд. Он принимал участие в параде в китайский Новый год в Сиднее

Моделью глобус, созданная дизайнером из пластиковых бутылок, Петах-Тиква, Тель-Авив

Выставка в Тайбэе, 9 апреля 2010. Одна из Тайваньских компаний построила трехэтажный выставочный павильон из 1.5 миллионов пластиковых бутылок вместо кирпича.

Интересная инсталляция в Сиднее, Австралия - елка из старых велосипедов

Завод по переработке алюминиевых банок в городе Лаваль, Франция

Скрипач парагвайской симфонического оркестра «Мелодии треша», чьи музыканты играют на инструментах, изготовленных из отработанных материалов

Пасхальный заяц, сделанный из пластиковых ящиков под бутылки, Кейптаун, Южная Африка, 15 апреля 2011. На его создание ушло 42 000 ящиков, связанных тросами.

Еще из пластиковых бутылок можно делать топливо для автомобилей. Это рабочий завода по переработке пластиковых отходов, держит сосуд с мазутом, Гонконг, 24 августа 2011. Здесь в будущем смогут превращать 3 тонны старого пластика в 1 000 литров топлива.
Кстати говоря, в этом году специалисты одной российской компании из города Томск представили установку, которая способна из 1 килограмма измельченных пластиковых бутылок получить целых 900 граммов топлива.

18-метровый катамаран, сделанный из 11 000сластиковых бутылок, Сидней, Австралия