ПОЛИМЕРЫ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ

<

061914 0237 11 ПОЛИМЕРЫ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬЧеловек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Это кожа, меха, шерсть, шелк, хлопок и т.п., используемые для изготовления одежды, различные связующие (цемент, известь, глина), образующие при соответствующей обработке трехмерные полимерные тела, широко используемые как строительные материалы. Однако промышленное производство цепных полимеров началось в начале XX в., хотя предпосылки для этого создавались ранее [6].

Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях – путем переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путем получения синтетических полимеров из органических низкомолекулярных соединений.

Производство синтетических полимеров началось в 1906 г., когда Л. Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу – продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трехмерный полимер. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и т.п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество [6].

Благодаря усилиям Генри Форда, перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности сначала на основе натурального, затем также и синтетического каучука. Производство последнего было освоено накануне Второй мировой войны в Советском Союзе, Англии, Германии и США. В эти же годы было освоено промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, являющихся прекрасными электроизолирующими материалами, а также полиметилметакрилата – без органического стекла под названием «плексиглас» было бы невозможно массовое самолетостроение в годы войны [6].

После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей (капрон, нейлон), начатое еще до войны. В 50-х гг. XX в. было разработано полиэфирное волокно и освоено производство тканей на его основе под названием лавсан или полиэтилентерефталат. Полипропилен и нитрон – искусственная шерсть из полиакрилонитрила замыкают список синтетических волокон, которые использует современный человек для одежды и производственной деятельности. В первом случае эти волокна очень часто сочетаются с натуральными волокнами из целлюлозы или из белка (хлопок, шерсть, шелк). Эпохальным событием в мире полимеров явилось открытие в середине 50-х годов XX столетия и быстрое промышленное освоение катализаторов Циглера–Натта, что привело к появлению полимерных материалов на основе полиолефинов и, прежде всего, полипропилена и полиэтилена низкого давления (до этого было освоено производство полиэтилена при давлении порядка 1000 атм.), а также стереорегулярных полимеров, способных к кристаллизации. Затем были внедрены в массовое производство полиуретаны – наиболее распространенные герметики, адгезивные и пористые мягкие материалы (поролон), а также полисилоксаны – элементорганические полимеры, обладающие более высокими по сравнению с органическими полимерами термостойкостью и эластичностью [6].

Список замыкают так называемые уникальные полимеры, синтезированные в 60-70 гг. XX в. К ним относятся ароматические полиамиды, полиимиды, полиэфиры, полиэфир-кетоны и др.; непременным атрибутом этих полимеров является наличие у них ароматических циклов и (или) ароматических конденсированных структур. Для них характерно сочетание выдающихся значений прочности и термостойкости [6].

Особые механические свойства: эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки); малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло); способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок) [6].

Особенности растворов полимеров: высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера; растворение полимера происходит через стадию набухания [6].

Особые химические свойства: способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.) [6].

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством — гибкостью.

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

По составу основной цепи макромолекул полимеры разделяют на три группы:

– карбоцепные полимеры;

– гетероцепные полимеры;

– элементоорганические полимеры.

Макромолекулы могут иметь линейное, разветвленное или сетчатое (трехмерное) строение, что определяет физико-механические и химические свойства полимеров [6].

Макромолекулы линейного строения вытянуты в виде цепей, в которых атомы мономера (низкомолекулярного соединения) связаны химическими связями, разветвленные макромолекулы характерны наличием мономерных звеньев, ответвленных от основной цепи полимера. Сетчатые (трехмерные) структуры макромолекул характеризуются тем, что образуются обычно «сшивкой» отдельных линейных или разветвленных цепей полимера. [6].

Полимеры с макромолекулами линейного или разветвленного строения плавятся при нагренании с изменением свойств и растворяются в соответствующем органическом растворителе, а при охлаждении они вновь затвердевают. Такие полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называют термопластичными (термопласты). Напротив, полимеры с макромолекулами трехмерного строения имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воздействиям, не растворяются в растворителях, а лишь набухают. Такие полимеры не могут обратимо размягчаться при повторном нагревании и носят название термореактивные полимеры (реактопласты) [3]. Полимеры в твердом состоянии имеют обычно аморфную структуру. Однако существуют полимеры с кристаллической или аморфно-кристаллической структурой. Аморфные термопластичные полимеры в зависимости от соотношений сил межмолекулярного взаимодействия и теплового движения макромолекул могут быть в стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем пластичном состояниях [3].

Актуальной проблемой для полимерной промышленности остается борьба со старением полимерных материалов. Для этого разрабатываются новые виды противостарителей (стабилизаторов, антиоксидантов и др.), предохраняющих полимер от деструкции под воздействием тепла, кислорода, ультрафиолетового облучения и т. п. Для получения определенных физико-механических и эксплуатационных свойств полимера используются специально подобранные вулканизующие агенты и ускорители. Это особенно важно для таких критических узлов, как узлы трения деталей. И чем сложнее устройство, тем критичнее эта проблема [3].

Полимеры как высокомолекулярные углеводороды усваиваются микроорганизмами хуже в силу ряда причин. Прежде всего, с ростом размера молекулы уменьшается способность их быть транспортированными внутрь микробных клеток. Молекулы полимеров, в частности, полиэтилена, разрушаются микроорганизмами только с помощью секреции экзоферментов и метаболитов. Кроме того, при высокой молекулярной массе у вещества может быть плотная структура, затрудняющая биодеградацию. Что касается полиэтилена, то биодеградация его крайне затруднена в случае разветвления углеродных цепей. Когда β-окисление «натыкается» на третичный или четвертичный углеродный атом, его дальнейшее продолжение становится невозможным. В результате образуются карбоновые изокислоты, они накапливаются и угнетают рост микроорганизмов за счёт, в частности, снижения pH. Поскольку в последнее время всё большую популярность приобретает LLDPE, имеющий сильно разветвлённую структуру, проблема утилизации полиэтилена становится ещё более острой [3].

2. ПРОДУКТЫ РАЗЛОЖЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ

 

Сохранение экологии выходит на первый план и у производителей упаковочных материалов. Основная задача учёных сегодня – изобрести полимер, который сможет сам себя утилизировать. Сегодня термин «биоразлагаемый полимер» уже стал неотъемлемой частью «зелёного словаря» [2].

Термин biodegradable polymer стал неотъемлемой частью «зеленого словаря». Если ранее усилия исследователей были направлены на создание материалов, стойких к воздействию факторов окружающей среды, то сегодня возник новый подход к разработке полимерных материалов. Его цель — получить полимеры, которые сохраняют эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а затем претерпевают физико-химические и биологические превращения под действием факторов окружающей среды и легко включаются в процессы метаболизма природных биосистем [2].

Способность полимеров разлагаться и усваиваться микроорганизмами зависит от ряда их структурных характеристик. Наиболее важными являются химическая природа полимера, молекулярная масса, разветвленность макроцепи (наличие и природа боковых групп), надмолекулярная структура [4].

Природные и синтетические полимеры, содержащие связи, которые легко подвергаются гидролизу, обладают высокой способностью к биодеструкции. Присутствие заместителей в полимерной цепи часто способствует повышению биодеструкции. Последняя зависит также от степени замещения цепи и длины ее участков между функциональными группами, гибкости макромолекул.

Под влиянием высоких температур, света, влаги и других факторов в полимерах происходят различные физико-химические процессы, приводящие к ухудшению их свойств. Еще более сложные процессы протекают в полимерных изделиях при их эксплуатации, т. к. при этом возможно совместное действия указанных выше факторов в сочетании с механическими нагрузками и т. д. Эти факторы, действующие как раздельно, так и одновременно, могут вызывать в полимерных материалах сложные радикально-цепные реакции (окисления, расщепления, сшивания), приводящие к изменению их структуры [4].

<

Важным фактором, который определяет стойкость полимера к биоразложению, является величина его молекул. В то время как мономеры или олигомеры могут быть поражены микроорганизмами и служат для них источником углерода, полимеры с большой молекулярной массой устойчивы к действию микроорганизмов. Биодеструкцию большинства технических полимеров, как правило, инициируют процессами небиологического характера (термическое и фотоокисление, термолиз, механическая деградация и т. п.). Упомянутые деградационные процессы приводят к снижению молекулярной массы полимера. При этом возникают низкомолекулярные биоассимилируемые фрагменты, имеющие на концах цепи гидроксильные, карбонильные или карбоксильные группы [4].

Не менее значимым фактором, оказывающим влияние на биодеградацию, является надмолекулярная структура синтетических полимеров. Компактное расположение структурных фрагментов полукристаллических и кристаллических полимеров ограничивает их набухание в воде и препятствует проникновению ферментов в полимерную матрицу. Это затрудняет воздействие ферментов не только на главную углеродную цепь полимера, но и на биоразрушаемые части цепи. Аморфная часть полимера всегда менее устойчива к биодеструкции, чем кристаллическая [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОПАСНЫЕ СИТУАЦИИ, ПРОФИЛАКТИКА

 

За один только год в России образуется почти 750 тыс. т полимерных отходов. Около 10 % перерабатывается. Переработке подвергаются, главным образом, отходы производства, и лишь некоторые отходы потребления. В чем причины, и каковы пути разрешения этой проблемы? В Советском Союзе проблем утилизацией пластиковых бутылок не было. По причине их отсутствия. Однако сегодня у нас появились одноразовые пластиковые пакеты, одноразовая посуда и пластиковые бутылки [7].

Утилизация полимерных отходов оказалось не менее сложным и дорогостоящим делом, чем производство изделий из полимеров, и, почти повсеместно, человечество идет по наиболее простому пути — складируя отходы вместе с другим мусором на грандиозных свалках.

Полимерные отходы разделяют на отходы производства (технологические) и потребления. Отходы потребления образуются в жилом секторе, на предприятиях, в торговых центрах, где происходит упаковка и распаковка различных товаров и грузов.

Рассмотрим три типа классификации отходов.

I. По сложности и цене утилизации.

1. С хорошими свойствами — чистые отходы производства (литники, обрезки, облой, брак), условно чистые отходы потребления, получаемые в местах, где сбор и сортировка или отлажены или не требуются (медицинские одноразовые изделия и системы, пленка, пластмассовые ящики, ПЭТ-бутылки). Утилизация обеспечивает сравнительно высокую рентабельность их переработки. Процент от общего количества полимерных отходов — 5 – 12 %. Использование — 70 – 90 % [7].

2. Со средними свойствами — те же виды отходов производства и потребления, содержащие допустимое количество загрязнений, а также отходы от производств пищевого назначения. Сбор и переработка таких отходов связана с издержками по сортировке, мойке и использованием более сложного оборудования по переработке и производству изделий. Однако их использование может быть рентабельным. Процент от общего количества полимерных отходов — 10 – 25 %. Использование — 20 – 30 % [7].

3). Трудно утилизируемые отходы — сильно загрязненные и смешанные отходы производства и потребления, отходы из композиционных материалов, детали бытовой и автомобильной техники. Сбор и переработка трудно утилизируемых отходов, как правило, не может быть рентабельной. Именно поэтому в России данные отходы практически не собираются и не перерабатываются. Для покрытия издержек на утилизацию таких отходов необходимы внешние финансовые ресурсы (налоговые льготы, целевые вложения, субсидии) и внеэкономические меры. Процент от общего количества полимерных отходов — 60 – 85 %. Утилизация (кроме закапывания) — до 3 %[7].

II. По видам и типам полимеров отходы можно разбить на две группы.

1. Отходы крупнотоннажных и дорогих конструкционных пластиков. Эти отходы имеют развитый рынок сбыта вторичных материалов внутри России, частично обеспечены (технологические отходы) оборудованием для переработки во вторичные материалы: 1) полиэтилен низкой и высокой плотности (ПЭНП, ПЭВП): пленка и кусковые отходы; 2) полипропилен (ПП): кусковые отходы и пленка, отходы производства одноразовой посуды, волокна; 3) стирольные пластики (ПС, АБС): кусковые отходы, листы, отходы производства одноразовой посуды; 4) полиамиды (ПА), поликарбонат (ПК); 5) полиэтилентерафталат (ПЭТФ); 6) ПВХ пластифицированный (отходы первичного производства); 7) ПВХ жесткий (отходы первичного производства) [7].

2. Отходы упаковки, мебельного производства, строительства: в настоящее время не имеют развитого рынка сбыта, оборудование для их переработки во вторичные материалы в России и СНГ практически не производится: 1) использованная тара из ПЭТФ; 2) двух- или многослойные пленки для упаковки пищевых продуктов: ПП/ПА, ПП/ПЭТФ, ПЭ/ПЭТФ; 3) вспененные полимерные материал (ПЭНП вспененный, ПС вспененный) — одноразовая посуда «фаст-фуд», упаковочные, теплоизоляционные материалы; 4) смешанные отходы ПС, ПП, ЭНП, ПЭВП; 5) смешанные отходы ПЭТФ, АБС, ПА, ПК; 6) ПВХ пластифицированный — старая обувь, использованный кабель; 7) ПВХ жесткий — старые рамы, вагонка, сайдинг, трубы, профили; 8) пенополиуретан [7].

III. По способам утилизации и их экологическому воздействию.

1. Повторное использование для исходных полимеров, наполнителей, армирующих элементов, изготовления различных изделий (так называемый «материальный метод»). Однако лишь до 10 % от всей массы полимерных отходов могут быть повторно использованы. Даже если полимерные отходы тщательно отделены от другого мусора, их практически невозможно переработать в полимерный рециклат с удовлетворительными свойствами из-за присущей полимерам особенности — неспособности смешиваться друг с другом (термодинамической несовместимости). Таким образом, практически для повторной переработки можно направлять только однотипные полимеры, что требует сортировки и, соответственно, больших расходов. Качество и свойства вторичных полимеров оказываются иными, чем у первичных материалов. Это происходит за счет снижения их прочности, термической стабильности, пластичности и других параметров [7].

Для вторичной переработки используется схема, включающая в себя следующие стадии: 1) сбор и транспортировка полимерных отходов; 2) ручная сортировка и начальное отделение загрязнений; 3) металлодетекция и сепарация; 4) измельчение; 5) металлосепарация; 6) мойка в ваннах и центрифугах; 7) флотационнная сортировка; 8) сушка в сушилках барабанных, трубчатых, контактных; 9) воздушная очистка в циклоне; 10) штамповка на прессе; 11) очистка полимеров фильтрами непрерывного или периодического действия; 12) гранулирование с фильтрацией и без нее с помощью водных или воздушных грануляторов; 13) производство готовых изделий [7].

2. Переработка отходов полимеров в мономеры и искусственное топливо (пиролизно-сырьевой метод). Деполимеризация с последующим синтезом различных полимерных материалов не находит промышленного применения. Отходы многих полимерных материалов могут быть подвергнуты термическому рециклингу с получением полезных продуктов не полимерной природы. ПЭТФ может быть деполимеризован до исходных компонентов. Аналогичной переработке могут быть подвергнуты отходы полиуретанов. Искусственное жидкое топливо является весьма перспективным направлением их утилизации. Разработанные в последнее время технологии позволяют получать высококачественные марки бензина, керосина, дизельного и котельного топлива. Однако основным недостатком указанных технологий является высокая стоимость используемого оборудования и, соответственно, высокая стоимость производимого искусственного жидкого топлива. Существуют способы разделения полимеров из смеси собранных отходов: пенная флотация, сепарационное растворение, детекторное с проведением мониторинга, и, наконец, последний, заслуживающий внимания метод обработки смесей несовместимых полимеров ультразвуком, позволяющий получать блок-сополимеры. Ведутся работы по покрытию бутылок из ПЭТФ тончайшим барьерным слоем оксида, нитрида, карбида кремния и др., внедряется более барьерный полиэтилентерафталат для розлива пива. Устаревшие полиолефины можно добавлять к углю, карбонизировать и вводить в кокс для выплавки чугуна [7].

3. Сжигание с целью получения тепловой и электрической энергии (энергетический метод). Получение энергии за счет сжигания полимерных отходов привлекает все большее внимание из-за непрерывного роста цен на органическое топливо. При этом нет необходимости производить сортировку, требуется лишь измельчение отходов до достаточно крупных кусков, чтобы обеспечить их эффективное смешивание с добавками углеродного топлива, чаще всего, каменным углем, и необходимый для горения доступ кислорода. Опасность загрязнения окружающей среды супертоксикантами при сжигании полимерных отходов в значительной степени преувеличена и больше относится к старым мусоросжигательным установкам. При температурах 1200 – 1400° C, характерных для современных установок, эти вещества необратимо распадаются, а неразложившаяся часть поглощается в адсорбирующих фильтрах. Выбросы диоксинов достигают всего 0,6 мкг на тонну. При сжигании тонны каменного угля выделяется 1 – 10 мкг диоксина, тонны бензина — от 10 до 2000 мкг [7].

4. Захоронение на полигонах общего назначения (закапывание).

Экономические факторы утилизации. Низкий объем утилизации полимерных отходов обусловлен двумя основными факторами.

1. Объективно более низкими сырьевыми свойствами перерабатываемых отходов в сравнении с первичным сырьем и дополнительными издержками по предварительной подготовке отходов к использованию в качестве вторичного сырья, в частности, на организацию сбора, транспортировки, сортировки, дробления, мойки.

2. Для загрязненных и смешанных отходов затраты на их подготовку к использованию в качестве вторичного сырья могут превосходить стоимость первичного сырья. Увеличению затрат на сбор и переработку отходов способствуют также высокая доля ручного труда при сборе и сортировке отходов, использование во многих случаях импортного, т. е. более дорогостоящего оборудования, постоянный рост в последние годы затрат на энергоресурсы, высокий уровень налогообложения [7].

Действие этих факторов определяет то, что сбору и переработке подвергаются пока лишь чистые и несмешанные отходы, образующиеся в компактных источниках. Это, с одной стороны, позволяет экономить на подготовке отходов к использованию вторичного сырья, с другой — обеспечить приемлемое качество выпускаемой продукции [7].

Отсутствие экономических условий для сбора и переработки основной массы полимерных отходов. Более 2/3 образующихся в России полимерных отходов не имеет экономических условий для переработки, поскольку затраты на их сбор, предварительную обработку, транспортировку и последующую переработку в условиях существующих государственной и муниципальных систем сбора отходов не могут окупиться выручкой от реализации вторичного сырья, изготовленного из подобных отходов, или продукции, изготовленной с их применением [7].

В стране отсутствуют нормативно-технические условия для обеспечения сбора, сортировки и контроля качества вторичного сырья, производимого из полимерных отходов.

Главное — отсутствует система селективного сбора отходов. Нет ни государственной, ни муниципальной, лишь отдельные примеры. Нет системы маркировки и идентификации полимерных материалов. Нет центров сертификации вторичного сырья, ни государственных, ни частных.

Высокая конкурентоспособность продукции с использованием отходов из-за повышенной нормы прибыли при производстве продукции и отсутствии сертифицированной системы контроля качества производства и продукции. Качество продукции с использованием вторичного сырья ниже или неприемлемо по санитарно-гигиеническим и другим свойствам в сравнении с качеством продукции из первичного сырья при несущественном снижении цены на нее.

Рост затрат на сбор и сортировку отходов в связи с постоянным увеличением затрат на энергоресурсы и высоким уровнем налогообложения. Местные органы власти, на которые по Закону «Об отходах производства и потребления» возложена ответственность за организацию сбора и переработки отходов, как правило, не выделяют финансовых ресурсов на эти цели.

Опыт развитых стран, при всем различии подходов, показывают, что затраты возлагаются на производителя будущего отхода, т. е. по принципу «загрязнитель платит». Кто является зангрязнителем, определяет закон, причем так, чтобы потребитель не нес никакой налоговой нагрузки. С другой стороны, организация сбора ТБО по «свободному» принципу — или потребитель сам раскладывает мусор по своим мешкам, либо в общие, но с платой за утилизацию.

Основные проблемы утилизации полимерных отходов носят не технологический и не экономический характер. Продолжает действовать «советская» система — все советуют, но никто не решает, а если и решает, то для личной выгоды. Нужны законы, а высшим критерием эффективности рециклинга является экологический эффект [7].

Экологические факторы. «Вы — это то, что вы выбрасываете». Однако, несмотря на потенциально огромные технологические возможности в утилизации полимерных отходов, основным фактором все же является экологический. В России он обусловлен не только и не столько экономическими возможностями государства, но и в высшей степени халатным отношением к этой проблеме со стороны всех органов управления. Примеров этому несть числа — море инициатив, а реальных дел — капля в море [7].

Проблемы сбора (в первую очередь) и переработки полимерных отходов в России имеют, прежде всего, не технологический, но организационный и, в связи с этим, нормативно-технический и, в конце концов, экономический характер. На отечественном рынке присутствует самое разнообразное оборудование для сбора, подготовки и переработки совершенно любых полимерных отходов. Главные проблемы связаны с отсутствием необходимых организационных условий для сбора и переработки полимерных отходов, а также сбыта продукции с их использованием [7].

Применение полимерных материалов в современных автомобилях продолжает увеличиваться, однако вступает в противоречие с решением проблем утилизации отслуживших автомобилей. Для решения данной проблемы прорабатываются новые технологии для рециклинга, а также и «возможное» применение таких полимерных материалов, вторичная переработка которых экономична, что явно противоречит основным тенденциям автостроения — надежность, уменьшение веса, что предполагает использование наполненных материалов и композитов. Хотя видимость заботы об экологии проявляется даже в РФ. На новых автомобилях семейства ВАЗ маркируются детали из полимеров [7].

ПЭТ-бутылки: пиво, соки вода. Однако переработка ПЭТ превращается в опасный для экологии процесс. Существуют отработанные технологии для переработки ПЭТ-бутылок в новую ПЭТ-тару. Однако тара, которая пассивно препятствует утечке карбонатов благодаря слою нейлона между слоями ПЭТ-материалов, либо ультратонкому покрытию материала по внутренней или внешней стороне бутылки, либо также «умным» активным прослойкам, способным к химическому поглощению нежелательного кислорода, является многослойной структурой, требующий еще более тонких (и дорогостоящих) методов утилизации [7].

Форсированным способом уничтожения полимерных отходов из использованных упаковок может явиться их радиационная обработка. Необходимый результат при этом можно получить, используя гамма-излучение, нейтроны и бета-частицы, энергия которых в значительной степени превышает энергию химических связей макромолекул. При радиодеструкции полимеров образуются низкомолекулярные и олигомерные свободные радикалы, которые легко взаимодействуют с кислородом воздуха, инициируя цепные реакции фото- и термоокислительной деструкции, приводящие к разрушению полимеров [7].

В результате воздействия на полимерную основу упаковки различных факторов природного и техногенного характеров макромолекула распадается на более низкомолекулярные продукты, такие, как спирты, эфиры, кислоты и карбонильные соединения, которые затем естественным образом вовлекаются в природные и биологические циклы круговорота веществ, не нанося вреда окружающей среде [7].

Итак, стоит признать, что в России нет ни государственной, ни муниципальной системы первичного сбора отходов и стимулирующих факторов для населения, есть лишь отдельные, частные инициативы, с трудом пробивающие себе дорогу к решению экологических и экономических задач по утилизации полимеров.

В то же время, в Германии выпускается порядка 8 тыс. т в год биоразлагаемого полимера под названием Ecoflex. Это композиция полистирола с крахмалом или целлюлозой, которая в течение 50 дней подвергается биодеструкции на 60 %, а спустя восемьдесят дней разлагается на 90 %. Предназначен для производства пищевой упаковки и сельскохозяйственной пленки. В связи с увеличивающимся спросом на этот пластик, компания BASF планирует значительно увеличить объемы производства. Специалисты прогнозируют увеличение спроса на подобные синтетические биоразлагаемые материалы до 100 тыс. т ежегодно.

В США производится натуральный, способный к полному разложению полимер, который можно использовать для создания различной продукции, в т. ч. упаковки хлебобулочных изделий, пищевых продуктов, оберток для конфет и др. товаров широкого потребления [7].

В Бельгии готовятся выпустить на рынок биоразрушаемую липкую пленку. Предполагается, что она станет популярной в супермаркетах для заворачивания фруктов, овощей, мяса, птицы и др. продуктов.

Биоразлагаемые полимеры наступают на многих фронтах, но нет оснований полагать, что в ближайшем будущем они смогут стать чем-то большим, чем материалы, занимающие только небольшой сегмент общего рынка пластмассовых материалов. Тем не менее, растущая экологическая озабоченность потребителей, и правительственная политика, которая поощряет сохранение естественных ресурсов, стимулируют рост продаж биоразлагаемых полимеров. Особенно много возможностей для внедрения инноваций и роста рынка создает растущая популярность использования «зеленых» упаковочных материалов [7].

Рассмотрим проблемы утилизации полимерных материалов в Краснодарском крае. На Кубани в рамках Закона Краснодарского края от 20 октября 2003 года № 617-КЗ «О программе экономического и социального развития Краснодарского края на 2003 – 2008 годы» [1] была принята Концепция обращения с муниципальными отходами в Краснодарском крае, целью которой является обоснование создания эффективной системы управления отходами, сокращением количества неутилизируемых отходов, подлежащих захоронению или уничтожению и внедрение экономически и экологически приемлемых методов захоронения или уничтожения неутилизируемых отходов. Данная цель должна быть достигнута путем совершенствования или реорганизации системы управления отходами в комплексе с созданием на территории края развитой производственной инфраструктуры по первичному селективному сбору, вторичной сортировке, повторному вовлечению в хозяйственный оборот утильных фракций, удалению и дальнейшему уничтожению либо захоронению неиспользованных отходов.

Достижение цели предусматривалось в трех направлениях:

1. Формирование комплексного управления муниципальными отходами обеспечивающего экологически безопасное и экономически эффективное обращение с отходами на территории Краснодарского края.

2. Выполнение работ и реализацию мероприятий, направленных на устранение последствий загрязнения окружающей природной среды муниципальными отходами.

3. Создание (строительство) производственных объектов, формирующих региональную индустрию переработки, повторному вовлечению в хозяйственный оборот утильных фракций и дальнейшему уничтожению либо захоронению неиспользованных отходов.

В мае 2004 года в Динском районе начал свою работу первый завод по переработке отходов на Кубани. Небольшой цех, под крышей которого установлено уникальное оборудование, расположен на окраине станицы Динской. На завод вокруг доставляют партии отходов из полимеров. Далее их отправляют в дробилку, далее полученную разноцветную пластиковую крошку (в качестве сырья используются разного вида и расцветки пластмассы) смешивают с просеянным сухим песком. Это и есть материал для будущего нового изделия. Затем, отмерив необходимое количество, смесь загружают в плавильный агрегат. Вещество, образующееся на выходе из него, чем-то напоминает пластилин. Эту горячую податливую массу выкладывают в форму и с помощью пресса формируют новенькую черепицу. Процесс охлаждения длится недолго, и вскоре ее доставляют в отдел готовой продукции. «Вторая жизнь у изготовленной таким способом черепицы будет очень долгой, только гарантийный срок — более сорока лет, — поясняет Михаил Мительглик, один из создателей нового производства. — Изделию не страшны вода, морозы. Снег на такой крыше просто не задерживается. В отличие от шифера пластиковая черепица не боится ударов и выдерживает большое давление. Да и на солнце она не выгорает, поскольку окрашен не только верхний ее слой, краска введена в материал в процессе плавки. Созданная из мусора черепица весит в два раза легче и стоить будет гораздо дешевле, чем ее керамическая «родственница»«. Производственные мощности былиперевести на круглосуточный режим работы. Безостановочного ритма требует не только экономическая выгода, но в первую очередь сама технология регенерации полимеров. В настоящее время был освоен выпуск нескольких видов новых изделий из полимеротходов: столбиков для винограда, тротуарной плитки и канализационных труб.

В феврале 2008 в Славянском районе Краснодарского края началось строительство первого в регионе мусороперерабатывающего комплекса, мощность которого мощность рассчитана на переработку 100 тысяч твердых отходов в год. Новая стройка — одна из крупных в Краснодарском крае, стоимость проекта составляет более 320 млн рублей. К марту 2008 года были завершены земляные работы по созданию первой карты полигона отходов, прокладывается подъездная дорога, заложен фундамент производственного помещения. К концу весныпрошлого года было завершено сооружение воздушной линии электроснабжения протяженностью 1,6 км. Ввод в эксплуатацию первой очереди полигона запланирован на апрель 2008 года. Применяемые технологии при строительстве и эксплуатации комплекса являются самыми передовыми и экологически безопасными.

В ближайшее время к строительству мусороперерабатывающих заводов приступят города Армавир, Кропоткин и Геленджик. У них один инвестор — австрийская компания ASA International GmbH, решившая вложить в этот проект 24 млн евро. Суть данных проектов — создание энергосберегающих рентабельных предприятий по приему и переработке промышленных и бытовых отходов. Появление мусороперерабатывающих заводов избавит города от проблемы утилизации отходов и позволит высвободить из-под свалок большие территории.

Как видим, на региональном уровне начинаются решаться проблемы утилизации отходов, в том числе и полимерных, что является несомненно важным фактом в повышении экологической безопасности на территории Краснодарского края.

 

 

 


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Закон Краснодарского края от 20 октября 2003 года № 617-КЗ «О программе экономического и социального развития Краснодарского края на 2003 – 2008 годы» // КонсультантПлюс. Региональный выпуск.
  2. Акимова Т. А., Хаскин. В.В. Экология. –М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007.
  3. Бабич Р. Наполнители для полимеров // Полимеры — деньги, 2006. № 3.
  4. Бабич Р. Надежнее, тверже, долговечнее // Полимеры — деньги, 2006. № 3.
  5. Дроб И. А., Лобкова Г. В. Экология. –М.: Приор-Издат, 2008.
  6. Кириллова Э. И., Шульгина Э. С. Старение и стабилизация термопластов, – Л.: Химия, 1988.
  7. Осипов П. Проблемы утилизации и переработки полимеров Бабич Р. Наполнители для полимеров // Полимеры — деньги, 2008. № 6.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


     

<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.96MB/0.00137 sec

WordPress: 22.14MB | MySQL:120 | 2,105sec