Организационно-экономические и технологические проблемы переработки полимерных отходов

Полимерные материалы стали неотъемлемым элементом современной экономики. По оценкам «Организации экономического сотрудничества и развития» ежегодный мировой выпуск пластмасс превышает 400 млн тонн [1]. Несмотря на накопленный научно-технический потенциал, обращение с полимерными отходами остаётся одной из наиболее острых экологических проблем. По оценкам экспертов, в 2019 году 49,2% было отправлено на по- лигоны, 19,1% сожжено, и лишь 9% переработано [2]. В 2022 г. доля переработанного пластика составляла порядка 8,9 % от совокупного глобального производства, при этом на долю Европы приходилось 21% мирового производства переработанного пластика (35,5 млн тонн) [3]. Исследования показывают, что без системных изменений к 2050 г. объем полимерных отходов возрастёт до 12 млрд тонн [4].

В долгосрочной перспективе рост производства полимеров сопряжен с существен- ными эколого-климатическими рисками. Ожидается, что годовые выбросы парниковых газов, образующиеся в результате всей цепочки производства, использования и обращения с пластиком, возрастут на 37%, достигнув 3,35 млрд тонн CO₂-экв. уже к 2050 году [5].

Переработка полимерных отходов рассматривается как ключевой инструмент смягчения этих негативных эффектов, однако её развитие сдерживается комплексом технологических и организационных барьеров. В 2023 г. объём переработки пластмасс в России достиг 7,1 млн тонн [6].

Цель исследования . Настоящая статья направлена на систематизацию ключевых организационно-экономических и технологических проблем, препятствующих масштабному внедрению вторичной переработки синтетических полимерных отходов, и на формирование целостного набора рекомендаций по их преодолению.

Методы и материалы исследования

В работе использовались открытые данные российских и зарубежных СМИ, научная литература по теме исследования, а также сводные отчёты Plastics Europe и OECD. Были проанализированы действующие российские и европейские законы и нормативы, касающиеся полимерных отходов. Комплексный анализ проблемы позволил уточнить технологические и организационно-экономические барьеры и предложить практические меры их устранения.

Результаты исследования и их обсуждение

Классификация полимерных отходов

По способности к вторичной переработке синтетические полимерные отходы условно делятся на термопластичные, термореактивные и эластомерные.

Термопласты . Линейные или разветвлённые макроцепи; многократно переходят в плав при 110-270 °С, что позволяет их механически перерабатывать без изменения химической структуры [7]. Термопласты формируют около 80-85% мирового выпуска пластмасс [8].

Термореактопласты . Сформированные при отверждении трёхмерные сетки, которые при нагреве уже не плавятся, а разрушаются. Поэтому повторная плавка невозможна и механический способ неприменим. Перспективные подходы – гликолиз, каталитическая деполимеризация или пиролиз, позволяющие вернуть мономеры либо получить нефтехимическое сырьё [9–11].

Эластомеры . Вулканизованные каучуки с редкими связями, обеспечивающими высокую упругую деформацию, но полностью исключающие повторное плавление. Основной практический способ утилизации – дробление в резиновую крошку для асфальтовых смесей, покрытий и др., либо переработка изношенных шин в топливо [12,13].

Сравнительная характеристика методов переработки

Метод	Преимущества	Недостатки	Доля применения
Механический	Сохраняет материал в хозяйственном обороте («замкнутый цикл»), экономит сырьё и энергию. Относительно низкие затраты, отлаженные технологии.	Требует сбора и сортировки по типам полимеров. Качество переработанного полимера ниже первичного. Не пригоден для сильно загрязнённых или смешанных отходов. Ограниченное число циклов переработки.	95-99% от всей переработки пластмасс приходится на механический метод.
Химический	Позволяет переработать отходы, непригодные для механического метода.	Высокая энергоёмкость и стоимость процессов. Требует сложных реакторов. Пока методы находятся в стадии развития.	<1% переработки – доля химического метода. Однако ожидается рост к 2030 г. при вводе новых мощностей.
Энергетическая утилизация	Полностью уничтожает отходы, резко сокращая их объём. Позволяет утилизировать любые виды пластика без сортировки.	Не возвращает материал в экономику (линейная утилизация). Зола от сжигания токсична и требует захоронения на специальных полигонах. Возможны выбросы парниковых газов и токсичных соединений.	В Европе доля сжигания высока: до 42% пластиковых отходов в 2020 г. В России пока сжигается малая часть ТКО, но планируется увеличить за счёт ввода новых мусоросжигающих заводов.

Источники: составлено авторами на основе [14–18].

Совокупность технологий переработки полимерных отходов делят на механические, химические и энергетические методы.

Для оценки возможности использовать разные подходов к переработке полимерных отходов необходимо сопоставить их преимущества, недостатки и степень применения на практике (таблица).

В дополнение к перечисленным, развиваются биотехнологические методы разложения пластика (ферментативные), однако пока они не вышли за рамки лабораторных исследований и пилотных установок. Также набирают популярность биоразлагаемые полимеры, способные минерализоваться в компосте, но их распространение пока невелико [19].

Логистика и организация сбора отходов

Успешность переработки полимерных отходов определяется не только технологиями, но и организацией сбора, сортировки и ответственности производителей.

В странах Европейского союза (ЕС) эта цепочка опирается на расширенную ответственность производителя, унифицированную маркировку упаковки и депозитно-залоговые системы. В результате уже к 2022 г. на повторную переработку направлялось 41 % пластиковой упаковки против 38 % десятью годами ранее [20]. Параллельно ведутся исследования по оптимизации логистических сетей, где модели смешанного целочисленного программирования демонстрируют, что укрупнение узлов сбора и переход к мультимодальным перевозкам способны снизить удельные издержки и увеличить объём переработки отходов [21,22].

В Российской Федерации логистическая компонента остаётся узким местом. Из совокупного объёма пластмасс на рынке, лишь 900 тыс. тонн (12 % от общего количества пластиковых отходов страны) приходилось на вторичные полимеры, что является средним мировым показателем, но значительно ниже показателей ЕС [6]. Отсутствие единой национальной системы, единых стандартов маркировки и недостаточная эффективность сортировочных линий предопределяют высокие расходы на транспорт и селекцию вторсырья, что делает переработку невыгодной даже при растущем спросе.

Технологические ограничения переработки полимеров

Неоднородность сырья. Разные виды пластика несовместимы при совместном плавлении, поэтому требуется тщательная сортировка по типам полимеров [23,24]. В России эффективность мусоросортировочных комплексов пока не позволяет полностью загружать перерабатывающие предприятия всеми видами полимерного вторсырья, и переработчики вынуждены покупать отходы пластика за рубежом. Импорт пластиковых отходов в 2018 году составил 20 млн долл. США [25].

Деградация полимеров при механической переработке . Повторная переработка пластмасс сопровождается постепенным ухудшением их свойств. При каждом цикле термического переплава происходит сокращение полимерных цепей и накопление дефектов структуры, что приводит к падению прочности, ударной вязкости и других механических характеристик [26]. Например, для полиолефинов отмечено, что при повторной экструзии уже через 2–3 цикла заметно снижается молекулярная масса и прочность материала [27].

Недостаток инвестиций в современные технологии . Для преодоления указанных технологических проблем требуются значительные вложения в инфраструктуру и НИОКР, которые пока остаются ограниченными. Отсутствие достаточного финансирования приводит к тому, что переработка в основном ведётся старыми методами, с невысокой эффективностью. Низкая рентабельность переработки отпугивает инвесторов, а нехватка инвестиций не позволяет поднять эффективность отрасли.

Организационно-экономические барьеры переработки полимеров

Экономическая нецелесообразность . Производство пластиков из первичного сырья (нефти) остаётся зачастую более дешёвым вариантом, чем переработка. Так, исследования показывают, что технологические методы химической переработки пластика (включая термохимические процессы) в отсутствие субсидий генерируют низкорентабельный результат [28]. Интенсификация переработки полимерных отходов требует значительных инвестиций в оборудование и логистику, а готовая вторичная продукция часто не конкурентоспособна по цене и качеству из-за дополнительных затрат на очистку и сортировку.

Нестабильный спрос на вторсырьё и сбыт продукции. Рынок вторичных полимеров характеризуется высокой волатильно- стью. Цены на вторичное сырьё подвержены резким колебаниям, и переработчики часто не уверены, найдётся ли покупатель [29]. В результате, упаковку из вторсырья применяют в основном лидеры отраслей из имиджевых соображений, тогда как массовый рынок остаётся привержен первичному пластику [30]. Низкий платёжеспособный спрос на переработанный пластик снижает потенциал экономики переработки и делает отрасль рискованной для инвесторов.

Отсутствие инфраструктуры сбора и сортировки . Организационной предпосылкой успешной переработки является налаженный сбор отходов у населения и бизнеса. В странах ЕС действуют системы раздельного сбора, депозитные системы для бутылок, контейнерные площадки для разных фракций отходов и пр. Это обеспечивает устойчивый поток относительно чистого и однородного вторсырья на переработку. В России же инфраструктура сбора всё ещё формируется. По данным Минприроды РФ, в стране действует около 80 перерабатывающих заводов полимерных отходов [25], но сырья им не хватает – из 3,6-5 млн тонн образующихся ежегодно отходов на переработку попадает лишь 7-20% [31]. Остальное по большей части захоранивается, поскольку наблюдается недостаток пунктов приёма, раздельных контейнеров и эффективной логистики сбора [32].

Низкая осведомлённость потребителей. Недостаточная информированность и вовлечённость населения остаётся одним из ключевых нефинансовых барьеров, ограничивающих поток чистого сырья в цепочку переработки. Социологические исследования показывают, что, когда население знает правила сортировки и доверяет качеству переработанных изделий, уровень участия в раздельном сборе растет. В то же время отечественные опросы выявляют, что лишь 20% россиян регулярно сортируют пластик [33,34]. Для решения проблемы необходима интенсификация формирования программ экологического просвещения в школах и ВУЗах. Кроме того, целесообразно использовать и экономические стимулы для населения, например, депозитная система тары, где в цену товара закладывается депозит, который возвращается покупателю при возврате пустой тары, скидки или вознаграждения за сдачу на переработку и др. Без изменения потребительского поведения организационные усилия по развитию переработки будут существенно затруднены.

Недостаточная нормативно-правовая база. Эффективная переработка синтетических полимеров в мировой практике опирается на жёсткое регулирование, которое создаёт ценовые и правовые стимулы к использованию переработанных материалов. В Европейском союзе действует следующий комплекс мер:

• -    Платёж 0,8 евро за кг за неперерабо-танные пластиковые упаковочные отходы, взимаемый с государств-членов в структуре бюджета ЕС с 2021 г. [35];

• -    Национальные налоги на пластик. Например, Испания с 2023 г. взимает 450 евро за тонну за непереработанную пластмассовую тару [36];

• -    Директива ЕС об ограничении использования пластиковых изделий 2019/904 требует, чтобы пластиковые бутылки из ПЭТ (изделие из полиэтилентерефталата) содержали не менее 25% переработанного пластика, а к 2030 году это содержание должно достичь не менее 30% [37];

• -    В Германии Закона об упаковке (VerpackG) вводит сборы за переработку упаковок, где сборы будут ниже, если упаковку легко переработать, и выше, если упаковка изготовлена из неперерабатываемых материалов и, соответственно, ее будет трудно переработать [38].

Эти и другие регуляторные меры делают использование вторичных полимеров как экономически, так и юридически выгодным, тем самым стимулируя инвестиции в сортировку, обработку и химическую переработку.

В России сопоставимые механизмы только формируются. Реформа расширенной ответственности производителей (РОП) стартовала лишь в 2024 г. с принятием Федерального закона от 04.08.2023 № 451-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» и отдельные законодательные акты Российской Федерации» и только к 2027 г. предусматривает 100 % норматив утилизации упаковки [39].

Отсутствуют и обязательные нормы по минимальной доле вторичного пластика в продукции, а обсуждения налога на первичный пластик и возможных поощрений за использование вторсырья пока не перешли к практической реализации, поэтому большинству производителей легче заплатить небольшой экологический сбор, чем инвестировать в системы сбора и сортировки отходов или уменьшать долю первичного полимера в своих товарах.

Анализ показал, что развитие переработки пластиков в России ограничивают три взаимосвязанных блока факторов: техническое качество сырья, организационная слабость системы сбора и экономическая непривлекательность вторичного материала. Для перехода к устойчивой модели необходим пакет согласованных ряда мер. Государству целесообразно ввести минимальные квоты на содержание вторичного пластика в упаковке и затем поэтапно их повышать. На это прямо указывает результат модели на основе машинного обучения в рамках симуляции Монте-Карло в исследовании [40], где при требовании, чтобы не менее 40 % пластика во всех восьми секторах потребления приходилось на вторичное полимерное сырьё, объём пластиковых отходов к 2050 г. сокращается с 121 до 59 млн тонн, а валовые выбросы парниковых газов снижаются с 3,35 до 2,79 Гт CO₂-экв. При этом следует дифференцировать экологический сбор – чем сложнее переработать упаковку, тем выше платёж, – и одновременно предоставить переработчикам налоговые льготы и субсидии для обновления оборудования. Исследования показывают, что без поддержки НИОКР доля захоронения/сжигания возрастает, тогда как в инвестиции в технологии напрямую наращивают мощность и удешевляют обработку [41].

Требуется также закрепить единые санитарные и технические стандарты, ввести депозитно-залоговый механизм, бонусы за сдачу упаковки и образовательные программы для населения, а также ускорить развёртывание повсеместного раздельного накопления отходов с развитием сети приёмных автоматов для тары в торговых сетях и стандартизировать упаковку и ее компоненты. Целесообразность данных мер демонстрируют выводы международной некоммерческой организации Ellen MacArthur Foundation (EMF). По их расчетам, при сценарии «System Change», с масштабным переходом к повторному использованию в рамках общей инфраструктуры, с вовлечением 40% участников рынка, 95 % возврата потребительских упаковок, позволяющий использовать упаковку около 15 раз и универсальной упаковке, которая может быть использована для любого типа наполнителя, при инвестициях в 6,7 млрд евро, чистые затраты на многоразовые бутылки сократятся на 21-23%, общие затраты могут стать на 28% ниже, чем для одноразовых, капитальные затраты и операционные расходы сократятся на 65%, а переход от одноразовых ПЭТ-бутылок к многоразовому стеклу может сократить выбросы парниковых газов на 34% и потребление воды на 66% [42].

Для государственных органов управления крайне важно создать стабильную и предсказуемую институциональную среду, в области охраны окружающей среды и управления отходами. Например, в Германии, сумели сохранить высокие показатели доходности и создать благоприятные условия для инвестиций и инноваций. В Германии внедрили свою систему возврата депозитов в 2003 году, инвестировав около 100 миллионов евро в создание инфраструктуры. Ежегодные эксплуатационные расходы при этом составляют около 60 миллионов евро. Однако система приносит около 210 миллионов евро годового дохода от продажи вторичных материалов, что приводит к чистой экономии в размере 150 миллионов евро в год и окупается в течение 3-5 лет благодаря высокому уровню участия населения и эффективной работе системы [43].

Лишь синхронное выполнение указанных мер – улучшение логистики, модернизация технологий, мотивация населения и понятные правила для производителей – позволит сформировать экономически жизнеспособную и экологически эффективную цепочку обращения пластиков, приближая страну к полноценной циркулярной модели.

Выводы

В совокупности проведённый в статье анализ подтверждает, что ключевые ограничения российской системы обращения с полимерными отходами носят взаимосвязанный характер и затрагивают качество собираемого сырья, институциональную слабость инфраструктуры и низкую экономическую мотивацию участников рынка. Без одновременного решения технологических, организационных и нормативных вопросов переработка пластика остаётся нерентабельной, а зависимость от первичных полимеров – устойчивой.

Предлагаемый авторами пакет мер формирует взаимодополняющую цепочку сти- мулов: жёсткие минимальные квоты на долю вторичного пластика и экомодулированный сбор создают рыночный спрос, налоговые льготы и субсидии делают модернизацию мощностей финансово оправданной, единые санитарно-технические стандарты и депозитные механизмы обеспечивают прозрачность правил, тогда как раздельный сбор с сетью приёмных автоматов гарантирует стабильный поток однородного сырья. Опыт зарубежных систем, приведённых в статье, демонстрирует, что именно сочетание нормативной предсказуемости, экономических стимулов и просвещения населения позволяет быстро повысить долю переработки, снизить экологические риски и открыть новые ниши для инвестиций.

Таким образом, только синхронная реализация перечисленных мер – от стандартизации упаковки и логистики до образовательных программ – способна перевести отрасль из фрагментарного состояния в полноценную циркулярную модель, обеспечивающую как экологическую устойчивость, так и экономическую эффективность на долгосрочном горизонте.