Рециклинг строительных полимерных отходов

Промышленность стройматериалов стабильно делит 4-5 место среди отраслей промышленности по общему объему выпуска с легкой промышленностью, уступая лишь пищевой промышленности, электроэнергетике и машиностроению. Значимость промышленности стройматериалов для экономики страны обусловлена также тем, что она поставляет сырье и материалы для строительного комплекса.

Развитие промышленности стройматериалов способствует развитию стройкомплекса в целом. Успешное развитие строительного комплекса способно не только стимулировать рост во всех отраслях экономики, но и способствовать решению наиболее острых социальных задач.

Производством строительных материалов в России занимается более 9 тыс. предприятий. Отрасль по производству строительных материалов в последние годы развивается достаточно динамично, что объясняется ростом инвестиционной активности в РФ.

Строительная отрасль развивается быстрыми темпами, города разрастаются, поглощая ближайшие населенные пункты. Старые дома либо идут под снос, либо подвергаются капитальному ремонту. Подобная деятельность неизбежно порождает образование отходов, среди которых полимерные отходы занимают особое место в силу своих уникальных свойств.

Под полигоны и свалки для захоронения отходов каждый год в РФ официально выделяются около 100 квадратных километров плодородных земель, причем, эта цифра не учитывает многочисленные несанкционированные свалки. В большинстве стран Европейского Союза общее количество отходов продолжает расти. Объем отходов, содержащих полимерные включения, ежегодно увеличивается.

На протяжении многих лет в РФ наблюдается возрастание объема образования строительных отходов. Основное количество отходов утилизируют захоронением или сжиганием. Захоронение ведет к сокращению земельных угодий, известно, что отработанные изделия из полимеров практически не подвергаются естественному разложению. Если их утилизировать методом сжигания, то при этом выделяются токсичные газы: хлорид водорода, оксиды азота, аммиак, цианистые соединения и др., что вызыва- ет необходимость мероприятий по защите атмосферного воздуха. Кроме того, экономическая эффективность этого процесса является наименьшей по сравнению с другими процессами утилизации полимеров.

По большинству полимерных материалов в России имеется дефицит. Нехватка синтетических полимеров приводит к снижению эффективности хозяйства страны, первоочередной задачей является ускоренный рост производства современных полимерных материалов. В данной ситуации более целесообразно отходы полимеров использовать вторично для получения новых материалов и изделий.

Капитальные и эксплуатационные затраты по рециклингу отходов не превышают, а в ряде случаев даже ниже затрат на их уничтожение. Положительной стороной рециклинга является также и то, что получается дополнительное количество полезных продуктов для различных отраслей народного хозяйства и не происходит повторного загрязнения окружающей среды. По этим причинам рециклинг является не только экономически целесообразным, но и экологически предпочтительным решением проблемы использования отходов полиолефинов. [2]

Ежегодно из образующихся полимерных отходов рециклингу подвергается только незначительная часть. Проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов, достаточно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать неразрешимыми.

Способы переработки отходов полиолефинов зависят от марки полимера и их происхождения. Наиболее просто перерабатываются отходы производства, которые не подверглись интенсивному воздействию в процессе эксплуатации. Не требуют сложных методов подготовки и отходы потребления из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и полипропилена (ПП), так как с одной стороны изделия, изготавливаемые из этих полимеров, также не претерпевают значительных воздействий вследствие своей конструкции и назначения (толстостенные детали, тара, фурнитура и т.д.), а с другой стороны – исходные полимеры более устойчивы к воздействию атмосферных факторов, чем полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Такие отходы перед повторным использованием нуждаются только в измельчении и гранулировании.

К наиболее значимым проблемам, влияющим на развитие переработки полимерных материалов относятся:

• 1.    В России отсутствуют организационные условия и нормативнотехническая база для обеспечения требуемого качества вторичного сырья, получаемого из полимеров. На сегодняшний день в РФ не развита система селективного сбора полимерных отходов, сертификация вторичного сырья, не упорядочена маркировка полимерных материалов, необходима разработка номенклатуры изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья. В связи с этим, поступающее на рынок вторичное сырье чаще всего не имеет каких-либо подтверждающих его качество документов, а следо-

• вательно, может иметь металлические включения и фрагменты других полимеров.

• 2.    Незначительная конкурентоспособность продукции из вторсырья. На данную ситуацию главным образом влияют два существенных фактора: объективно более низкие сырьевые свойства вторичного сырья (по сравнению с первичным) и дополнительные издержки, связанные с подготовкой сырья к переработке (сбор полиолефинов, аренда фронтального погрузчика и автотранспорта для погрузки и перевозки отходов, сортировка, очистка, дробление).

• 3.    Отсутствуют экономические условия, стимулирующие сбор и переработку полимеров.

• 4.    Наибольшие трудности вызывает переработка и использование смешанных отходов. Причина этого в несовместимости термопластов, входящих в состав отходов, что требует их постадийного выделения. Практически во всех случаях свойства смеси оказываются намного хуже свойств каждого компонента по отдельности. Для достижения видимых успехов в утилизации многокомпонентных отходов необходимо вести переработку с максимально коротким циклом. Задача состоит в том, чтобы, с одной стороны, избежать лишних материальных затрат, а с другой - сократить время переработки, не давая возможности полимерам, входящим в состав материала, начать разрушаться.

Использование вторичного сырья в качестве новой ресурсной базы является динамично развивающимся направлением переработки полимерных материалов в мире. В таких странах как Германия, Франция, Швеция, Япония, где охране окружающей среды придают большое значение, объемы переработки вторичных полимеров постоянно увеличиваются. Законодательство обязывает юридических и физических лиц помещать полимерные отходы в специальные контейнеры для их последующей утилизации. Сегодня на повестку дня становится не только задача утилизации отходов полимерных материалов, но и восстановления ресурсной базы. [1]

В мировой индустрии сохраняется устойчивая тенденция внедрения в строительной и промышленной сферах полимерных материалов и изделий - самых перспективных на сегодняшний день. Полиолефины обладают достаточной прочностью, легкостью, хорошими защитными свойствами, относительной дешевизной и легкостью дальнейшей переработки. Использование полимеров в качестве материала для строительства означает разнообразие методов обработки и декорирования. Рециклинг отходов полиолефинов позволит вновь использовать полученные полиэтилен и полипропилен в качестве сырья.

В научной литературе, посвященной рециклингу полимерных материалов меньше всего внимания уделяется проблеме получения вторичных материалов, состоящих из разных видов полиолефинов (например, полиэтилена и полипропилена). Рециклинг изделий, состоящих из комбинации различных полимеров, является трудоемкой, но перспективной задачей.

На кафедре «Полимерных строительных материалов и прикладной химии» МГСУ решается проблема рециклинга полимеров, в том числе и полиолефинов. Процессы теоретических и экспериментальных исследований рециклинга полимеров, как техногенные сырьевые ресурсы для получения целевых продуктов являются основополагающими для выполнения требований законодательства РФ в сфере природопользования для предприятий строительства, промышленности, машиностроения, металлообработки и жилищно-коммунального хозяйства РФ.

На сегодняшний день рециклинг полимеров актуален не только с позиции охраны окружающей среды, но и связан с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья вторичные полиолефины могут стать мощным сырьевым и энергетическим ресурсом. Используя вторичный полимер в качестве связующего, можно изготавливать строительные материалы и изделия, элементы для устройства перегородок различной конструкции, использовать при обустройстве тротуаров, улиц (например, тротуарная плитка, черепица, бордюры).

Проблемы строительного комплекса (например, опережающий рост цен на материалы, комплектующие и энергоносители, приводящий к росту цен на жилье) обусловлены недостаточной эффективностью функционирования промышленности стройматериалов. От эффективности функционирования промышленности стройматериалов зависит в конечном итоге решение проблем обновления основных фондов, модернизации предприятий, занятости, удовлетворения спроса населения в жилье.

Рециклинг полимеров способствует устранению проблемы увеличения количества отходов, а также получению новых материалов и изделий из вторичных полиолефинов. Внедрение новых технологий, отвечающих требованиям экологической безопасности и ресурсосбережения позволит модернизировать производство в РФ и снизить воздействие на окружающую среду.