Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Переработка полимерных материалов во вторичное сырье и проблемы утилизации

Мировое потребление пластмасс в 1940 г. составляло 1 млн т, в 1990 — более 100 млн т, в 2000 г. — более 120 млн т. В процентном соотношении подавляющую часть составляют термопласты (87 %), 13 % приходится на реактопласты. Поэтому проблема утилизации полимерных отходов является весьма актуальной.
По данным зарубежных специалистов, в 1993 г. из общего количества отходов в мире 2,8 млрд т на долю полимерных приходилось: от электротехнической промышленности — 518 тыс. т, сельского хозяйства — 636, строительства — 753, транспорта — 842, торговли и промышленности — 2636, домашнего хозяйства — 10 928. Из всего этого количества утилизировано примерно 40 % всех полимерных отходов. Поэтому в таких странах, как Япония, Германия, Великобритания, США и ряде других, ведется интенсивный поиск путей утилизации и вторичного использования полимерных отходов.
В связи со все возрастающим потреблением полимерных материалов во всем мире, особенно в США, Японии и странах Западной Европы, одной из актуальных современных проблем является утилизация и вторичная переработка (рациклинг) различных отходов, а также уже использованных полимерных материалов. В настоящее время в США перерабатывается около 3 % полимерных отходов, в странах Западной Европы и в Японии этот показатель достигает 10%. В промышленности строительных материалов приобретает актуальность возможность использования материалов и изделий из вторичного полимерного сырья.
Специалисты японских компаний «Ниппон стил» и «Кубота» разработали технологию переработки отходов из пластмасс в топливо. После почти 30 лет совместных исследований им удалось получить из отходов смесь бензина, керосина и легких масел, которую можно использовать в качестве сырья для нефтехимической промышленности. Из каждого килограмма полимерного мусора получают 0,9 л топливной смеси.
Для вторичной переработки преимущественно используют термопластичные полимеры (поливинилхлорид полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.), применяемые в основном для производства потребительских товаров. Термореактивные конструкционные полимерные материалы, отличающиеся повышенными физико-механическими свойствами, но более высокой стоимостью, привлекают меньшее внимание. Некоторые фирмы стран Западной Европы отказываются от выпуска высококачественной продукции армированных полимерных материалов в связи со сложностью и дороговизной утилизации этих пластмасс. Нередко затраты на переработку высокопрочных полимерных материалов превышают стоимость их изготовления.
В настоящее время фирмами ряда стран, особенно США и Западной Европы, разработаны и реализуются различные технологии производства строительных материалов из вторичного полимерного сырья. В США специалистами предложены следующие материалы, изготовляемые с применением вторичного полимерного сырья; конструкционный бетон на цементном вяжущем с заполнителем из гранул пенополистирола (пенополистиролбетон), рекомендуемый для возведения стен; элементы для устройства различных ограждений, изготовляемые из полистефиновых отходов; теплоизоляционные пенопласты, получаемые на основе полиэтилентерефгалата; дренажные трубы, изготовляемые из пенополистирола и пенополивинилхдорида и др. При производстве перечисленных материалов применяют бывшую в употреблении упаковку из полимерных материалов и другие полимерные отходы.
Среди других конструкционных элементов специалисты США рекомендуют следующие: отделочные материалы, трубы, элементы для устройства перегородок различной конструкции, оконные и дверные блоки, кровельные плитки, опалубку для бетона, звукопоглощающие стеновые элементы, геотекстильные материалы, элементы подпорных стен.
Вторичные полимерные материалы целесообразно использовать для улучшения, свойств традиционных строительных материалов. Например, специалистами США разработан достав для покрытия полов, изготовленный на основе портландцемента в сочетании с полиэфирной смолой вторичной переработки. Покрытия полов из этого материала отличаются высокой износостойкостью и хорошими декоративными качествами. Кровельные плитки (шинглсы), изготовляемые из вторичного полифенилена, характеризуются хорошей прочностью, огнестойкостью и рекомендованы для обычных конструкций покрытий. Элементы опалубки, изготовляемые из вторичных термопластов, отличаются высокой влагостойкостью, легкостью, прочностью, не требуют применения смазки.
К наиболее эффективным строительным изделиям из вторичного полимерного сырья, разработанным в США, относят элементы устройства ограждений различного назначения. По сравнению с древесиной такие элементы отличаются следующими преимуществами: их расчетная долговечность составляет 400..,600 лет, они не подвержены воздействию грибковых микроэлементов и не повреждаются насекомыми-вредителями (жуками-древоточцами), характеризуются коррозийной и химической стойкостью, легкостью, ударопрочностью. К недостаткам следует отнести незначительную теплостойкость и недостаточную огнестойкость.
Однако современные достижения ученых и специалистов в области химии полимеров позволяют улучшать требуемые свойства конструктивных элементов путем использований соответствующих добавок и наполнителей. Признано целесообразным изготовление многослойных элементов, что позволяет улучшить их качество. Основные физико-механические свойства элементов ограждений: плотность — 750 кг/м3; коэффициент температурного расширения — 1,9*10в-5; изгибная прочность — 20 МПа; прочность на сжатие в продольном направлении —12 МПа, в поперечном — 4,8 МПа; прочность на сдвиг (в продольном направлении) — 5,1 МПа; модуль упругости — 3103 МПа.
В странах Западной Европы также скапливается значительное количество различных отходов. Например, в Великобритании, которая по количеству твердых муниципальных отходов занимает в Европе второе место после Германии, в 1990 г. количество указанных отходов составило 21 млн т с долей содержания в них полимеров 6,7 % (в целом по странам ЕЭС — 7,4 %).
В настоящее время в Великобритании интенсивно проводят разработки в области применения вторичного полимерного сырья при производстве строительных материалов и изделий. Рядом фирм из вторичного полимерного сырья производятся элементы ограждений. Фирма «Аква Пайп Лимитед» (отделение фирмы «Полипайп PLC») выпускает дренажные трубы из такого сырья с одинарными н двойными стенками. Материалы, используемые для изготовления труб, на. 80 % состоят из полипропилена. Запланировано выпускать трубы больших диам — до 1,5 м.
Бельгийская фирма «Экол» ежегодно перерабатывает 3 тыс. т вторичных полимерных материалов, из которых изготовляют шумозащитные экраны, элементы ограждений, садовой мебели. Производят также оборудование, специально предназначенное для переработки вторичного полимерного сырья.
В Германии большое внимание уделено переработке бывших в употреблении поливинилхлоридных материалов для покрытия полов. Среди разработчиков такие крупные производители ПВХ, как фирмы BASF, «Хотч», «Солвэй». В настоящее время в Германии ежегодно перерабатывают около 3 тыс. т отходов, полученных из ПВХ материалов для покрытия полов; предполагается увеличить это количество до 30 тыс. т. Специалистами сконструирована автоматизированная система оборудования Recycloplast для переработки вторичного полимерного сырья производительностью 5 тыс. т в год.
В Италии специалистами фирмы «Кадаута» разработана система оборудования Revive, рекомендуемая для изготовления из полимерных отходов труб и других профилированных изделий, применяемых в строительстве.
Специалисты ряда западногерманских фирм установили, что наиболее оптимальным способом утилизации полимерных армированных материалов следует считать не захоронение, не разложение или растворение в химических растворах, а измельчение в специальных мельницах с последующим использованием полученной крошки в качестве добавки в бетоны, при устройстве дорожных полотен, насыпей и т.д. Однако лопасти мельниц, изготовленные из высокопрочных сплавов сталей, быстро выходят из строя, не выдерживая большого объема перерабатываемого материала и его высокопрочных свойств. По подсчетам немецких специалистов, затраты на такую переработку превышают суммарную стоимость изготовления полимерных материалов и эффективность их применения в строительстве. В результате было принято решение об отказе в изготовлении армированных пластмасс в больших объемах несмотря на целый ряд достоинств таких материалов (легкость, прочность, долговечность, стойкость и др.).
На одной из фирм Германии при утилизации армированных полимерных груб использовались специальные мельницы с ножами из высокопрочной стали. После переработки нескольких тонн труб эти дорогостоящие мельницы полностью выходили из строя, не выдерживая высокопрочных свойств пластмассовых труб из стеклопластика. В результате фирмой-производителем было принято решение о резком сокращении выпуска продукции и соответствующем снижении расходов на утилизацию.
В Японии с отслужившей пластмассой много проблем. При сжигании она чрезвычайно ядовита и отравляет окружающую среду. Разложению она практически не поддается. Борьба с пластмассовыми отходами стада уже, как полагают специалисты, одной из мировых проблем. Подсчитано, что на планете в конце 1990-х годов производилось 100 млн т в год различных полимерных материалов, в настоящее время — еще больше, так как, по данным статистики, мировое производство и потребление пластмасс ежегодно увеличивается. Из них в отходы после использования уходит 70 %, точнее, остается на свалках, в отвалах, мусорных ямах, множа с каждым днем колоссальный балласт.
Японцам такая перспектива была уготована, пожалуй, в первую очередь, учитывая перенаселенность страны и земельный голод. Неслучайно именно японские специалисты стали пионерами борьбы с пластмассовой «эпидемией». Сначала отходы хоронили в океанских просторах, что было очень дорого, затем отслужившую пластмассу стали прессовать в кубы и строить искусственные острова, отвоевывая часть океана. Ho даже самая передовая технология не в состоянии угнаться за темпами, с которыми растут пластмассовые горы в Японии. Семь млн тонн в год не способен переработать ни один островной проект, даже в перспективе. Требовалось кардинальное решение, и в итоге оно было найдено, возвестив о своем появлении сенсационными заголовками практически всех японских газет.
Специалисты опытной лаборатории Министерства внешней торговли и промышленности Японии разработали качественно новый тип пластмассы, главное достоинство которой — способность полностью разлагаться в земле в короткий период времени. Новый полимерный материал всего за 2...3 мес. под воздействием микроорганизмов растворяется в земле, возвращаясь в конце концов к тому соединению, из которого был. создан, — к высокополимерным полисахаридам.
Само сырье для разработанной японскими специалистами пластмассы в изобилии существует в природе, а потому дешево и создает все условия для налаживания массового крупномасштабного производства нового материала, которое по своим параметрам лучше ныне существующих пластмасс — в два раза прочнее полиэтилена и хлорвинила; технология получения растворимой пластмассы также не слишком сложна: смешивают несколько видов раствора высокополимерных полисахаридов, после выпаривания получают полупрозрачную массу, которая ничем не угрожает окружающей природной среде. Вырабатывать пластмассу из природных полисахаридов до 1988 г. никому в мире не удавалось.
В странах Западной Европы доля различных пластмасс среди отходов следующая: полиэтилен высокого давления — 14,2 %, полипропилен — 11,7 %, поливинилхлорид — 11%, полистирол — 8,7 %, полиэтилентерефталат — 3,6 %, полиуретан — 5,7 %, прочие — 11,7 %. По данным 1992 г., общее их количество составило 15 млн т, из которых 488 тыс. т приходилось на отходы строительства и сноса зданий. К 2000 г. резко повышена доля рециклинга энергии и первичных материалов в количестве 15 % общей доли рециклинга пластмасс. Особое внимание уделяют рециклингу с процессами термического разложения и получению продуктов с низким молекулярным весом, например газов и маслянистых углеводородов. При ре-циклинге полиэтилентерефталата получают диметилтерефталат и этиленгликоль, которые можно использовать для изготовления контейнеров для продуктов питания.
Специалисты Нидерландов подсчитали, что к 2005 г, в странах Западной Европы ежегодно было произведено более 30 млн т полимеров. Если разместить их в блоки из кубов с размером стороны в 1 м, то 17 млн т будет достаточно для того, чтобы построить «китайскую стену» высотой в 2 м вокруг всей Западной Европы.
Фирма SCT (Германия) предложила использовать пластмассовые контейнеры для строительства. Для этого непригодные полимерные пестицидные контейнеры очищают, измельчают, из гранул экструдируют плиты из смеси отходов с соответствующими добавками. Такая плита размером 1200х1050х120 мм, массой 38 кг может быть отформована за 1 мин. Фирма «Инноватив Рециклинг» специализируется на изготовлении материалов J-ROCK на основе смеси полимерных отходов плотностью 1,2 r/см3. Модуль упругости при растяжении составляет 840 МПа, при сжатии — 854 МПа. Такие материалы используют вместо бетона для оформления парковых малых архитектурных форм, изготовления улучшенных железнодорожных шпал, заградительных столбов и др.
Отходы ПЭНП упрочняют конструкционными арматурными сетками из проволоки диаметром 1,6 мм и размером ячеек 10x10 мм. Полученные армированные материалы являются вполне конкурентоспособными в сравнении с традиционными железобетонными строительными конструкциями по прочностным и деформационным свойствам и превосходят их по стойкости к химически агрессивным средам.
Специалисты ряда зарубежных стран в настоящее время разрабатывают полностью биоразлагаемые полимеры. К ним относят: 1) полиэфиры, получаемые под действием микроорганизмов — Biopol фирмы ICI (Япония), полиэфиры из растений Pluran, биоцеллюлозу Gurdlan, полиаминокислоты; 2) растительные и животные полимеры, термопластичный крахмал, целлюлозо-хитозановые композиционные материалы, системы Pullulan-chitosan — полисахаридо-хитозановые, арабиногалактон, отходы пищевых производств; 3) привитые полимеры, пшеничный протеин, пластики из отходов древесины, пиломатериалов и др.
К биоразлагаемым синтетическим полимерам относят: алифитические полиэфиры, полилактиды, поливиниловый спирт, поли-масляную кислоту. К частично разлагаемым пластикам относят наполненные крахмалом полимеры, наполненные композиции с поликапролактоном.
Biopol биоразлагается в аэробной среде за 7 недель, в анаэробной среде — за 1/2 недели на глубину 50 мкм, в почве при 25 °С — за 10 недель, в морской воде при 19 °С — за 50 недель. Фирма «Зенека» (Япония) выпускает Biopol в полупромышленных условиях в количестве 500 т в год. С 1993 г. японская фирма «Шова Хайполимер» выпускает 3000 т биоразлагаемого пластика Biopol в год.
Для получения биоразлагаемых полимеров успешно используют отходы картофеля и сыров в качестве исходного сырья. Зарубежными специалистами установлено, что эти отходы содержат большое количество карбогидратов, разложением которых через глюкозу получают молочную кислоту, полимеризующуюся в полилакгиды (ПЛК).
Повилактид (полимолочная кислота) и полиглюкозная кислота синтезируются с циклизацией молочной (лактоновой), глюкозной кислот в продукты с высокой прочностью, совершенно безвредные для человеческого организма. В течение 3...12 мес. они расщепляются на исходные кислоты, CO2 и воду. Компания «Шимецу мануфактуринг» (Япония) в 1994 г. освоила производство из молочной кислоты биоразлагаемого пластика Lacty. Прочность полилактида из него в 4 раза выше полиэтилена.
В настоящее время возрос интерес ученых и специалистов к биоразлагаемым полимерам полилактидам, разлагающимся в компосте в течение месяца. Они хорошо разлагаются также и в морской воде, усваиваясь микробами. Отходы ПЛК можно утилизировать химической конверсией снова в молочную кислоту, затем ее реполимеризовать. По своим свойствам ПЛК может сравниться с полистиролом (ПС) или пластифицированным ПВХ, рекомендуемым для изготовления линолеума, отделочных или теплоизоляционных материалов. Пластики ПЛК после сушки могут перерабатываться всеми способами для термопластов, вспениваться.
Первоначально при открытии этих биоразлагаемых полимеров стоимость их достигала 250...1000 долл./кг, что сдерживало широкое внедрение. В последнее время появились усовершенствованные технологии, резко снизившие стоимость ПЛК. Три фирмы США и три фирмы Японии улучшили технологию ПЛК. Фирма «Каргилл» получает из листьев кукурузы ферментацией, а затем с помощью микробов молочную кислоту при мощности установки 4—6 тыс. т/г., планирует довести производство до 50—150 тыс. т/г, и стоимость продукта Circle-18 на этой основе до 2,2 долл./кг Японские фирмы строят пилотные установки мощностью 100 т/г., чтобы выпускать волокнистые и листовые материалы.
Переработка полимерных материалов во вторичное сырье и проблемы утилизации

Покрытия из ПЛК отличаются высокой прочностью и прозрачностью, хорошим блеском, низкой температурой экструзии (217 °С), хорошо свариваются. Биоразложение ускоряется в присутствии (и с увеличением) пластификатора, срок службы увеличивается с уменьшением мономера HOCH(CН3)COOH и о ориентацией, которая повышает прочность при растяжении, модуль упругости и термостабильности. Считают, что за ПЛК будущее в решении проблемы загрязнения Земли полимерными материалами, к тому же нет проблем с рециклингом — ПЛК легко превращается гидролизом в молочную кислоту.
Проводятся исследования по разработке биоразлагаемых полимеров на основе молотых зерен хлебных злаков (отрубей, муки гpyбого помола, крупчатки), соевых протеинов, соломы. Полупрозрачный, коричневатый материал имеет прочность при растяжении 15...25 МПа, удлинение — 1,4...2,8 %, модуль Юнга — 1750...1800 МПа, улучшенную водостойкость. Добавка 10...20 % отработанной соломы улучшает физико-механические характеристики композиционного материала и ускоряет его биоразложение.
В соевых бобах содержится 30—45 % протеина — потенциального компонента для биоразлагаемых пластиков, конкурирующих по стоимости с нефтяным сырьем для пластмасс, поэтому в настоящее время за рубежом проводят интенсивные исследования соепротеиновых пластиков (СПП). Среди биоразлагаемых полимеров СПП отличаются высоким модулем упругости, водостойкостью, стабильностью при хранении и меньшей стоимостью. В почве, морской воде изделия из СПП быстро разлагаются на CO2 и H2O. Отходы отработанных изделий можно измельчать и использовать в качестве корма для животных и удобрения почв.
Исследования проводят также две германские фирмы BASF и «Бауэр» в связи с правительственными ограничениями захоронения в землю полимерных отходов. Фирма BASF уже получает защищенные патентами СО-ПЭФ на основе алифатических диолов и алифатических-ароматических-декарбоновых кислот, потенциальные возможности производства таких биоразлагаемых полимеров — 200 000 т в год. Фирма «Бауэр» специализируется на разработке полифирамидов, приближая их свойства к полиэтилену ПЭ. Сырьем для таких полимеров является капролактам, адипиновая кислота и несколько диолов. Продукция разлагается в водной среде на CO2, О2 в условиях компостирования в присутствии энзимов в течение 10 дней на биомассу, CO2 и воду.
По патенту 5308897 США для быстрого биоразложения в ПВХ, ПС и ПЭ добавляют по 10 % крахмала, 0,9...3,0 % перкислоты НООСС-ССОООН или RC6H4COOH, где R может быть СООН, -СНО, -CN-группы. В присутствии перкислоты интенсивнее протекает гидролиз крахмала от сахара, ускоряющего биоразложение, так как он нестоек к микроорганизмам. Добавка 1 % перкислоты практически не влияет на механические показатели материалов.
К Другим биоразлагаемым синтетическим полимерам можно отнести следующие: полиэталенгликоль, полипропиленгликоль, поликапролактон, олигополистирол, олигополибутадиен, полиакридонитрил и др. В нашей стране биоразлагаемые полимеры в качестве композиционных материалов на основе ацетилцеллюлозы, ацетилбутаратцеллюлозы, нитроцеллюлозы-целлулоида и других известны более 50 лет.
Финские ученые получили биоразлагаемый термопластичный полиэфируретан (ПЭУ), для чего сначала синтезировали форполимер из 98 % по объему L-молочной кислоты и 2 % по объему 1,4-бугандиола в присутствии октоата олова. Затем в присутствии 20 мл (на 250 г полученного форполимера) 1,6-гексаметилендиизоцианата получили в расплаве ПЭУ с молекулярной массой 32 000 и содержанием 1,6% лактида. ПЭУ отличается прочностью при растяжении 51 МПа, удлинение составляет 3,4 %, температура стеклования — 53 °С, гидролизуется при 37 °С в течение 55 дней до молекулярной массы 5000. Авторы считают, что такие полимеры являются перспективными материалами.
Японские специалисты разработали пенополиуретан ППУ, который разлагается в лесной почве в течение года на 50 %. Среди компонентов полимера твердые составляющие: древесная копка, меласса, отходы кофе в количестве 30 %. Сначала их смешивают с полиэтилен- или пропиленгликолем, затем реакцией поликонденсации с дифенилметандиизоцианагом получают форполимер ПУ, в который добавляют пластификатор, силиконовое масло (ПАВ), ди-н-бутил-оловодилаурат (катализатор), по каплям вводят в воду, получая пенополиуретан. С увеличением растительных добавок физико-механические показатели ППУ улучшаются.
Более 80 % нефтепродуктов используют в качестве энергоносителей и только 4 % расходуют на получение пластмасс.
В США отходы полиолефинов (ПВХ, ПП, ПС, ПЭ, АБС и др.) в количестве до 25 % рекомендуют добавлять в строительный цементный битум. Для этого их разделяют по типу полимера, отделяют от древесины, стекла, металла, измельчают до фракции 5...10 мм, перемешивают со смесью связующее наполнитель в соотношении 1:3, добавляют воду, заливают в форму и отверждают. В качестве связующего используют портландцемент, в качестве наполнителя—песок, гравий, щебень или их комбинацию. Полученные строительные материалы отличаются прочностью при обычном нагружении более 26,8 МПа, что отвечает американскому стандарту ASTM (без использования отходов). Такие вторичные строительные материалы применяют в строительстве мостов, взлетно-посадочных площадок для вертолетов, при обустройстве тротуаров, улиц, мостовых, для конструкций фундаментов и др.
Во всем мире за год производят 240 млн м3 полимеров, т. е. по объему столько же, сколько стали, чугуна, проката и цветных металлов вместе взятых (стали — около 100 млн м3, цветных металлов — 14 млн м3 в год и т.д.). Прогнозируется, что за период 1995—2010 гг. объем производства полимеров в мире возрастет в 2 раза, а прирост производства основных металлов—только в 1,5- Поэтому проблема утилизации и вторичной переработки такого количества полимеров и с этой точки зрения является весьма актуальной.
Гидролитически разлагаемые полимеры рекомендованы для замены ПЭТФ, ПВХ, ПЭ, кристаллического ПС, ударопрочною ПС, пенополистирола. Полимеры, близкие по свойствам к ПЭНП, имеют молекулярную массу, равную 100 000—500 000, температуру стеклования 20 "С, прочность при растяжении — 10,5...21 МПа, удлинение —150...1200%, модуль упругости при растяжении — 70—350 МПа, разлагаются в окружающей среде за 3... 12 месяцев. Полимеры считаются разлагаемыми, если пленка толщиной 0,076 мм при 35 °С и влажности 95 % в течение шести или менее месяцев снижает молекулярную масcy и прочность при растяжении на 90 % и более.
Учеными в мире постоянно проводятся исследования по разработке новых биоразлагаемых пластиков. Японская фирма «Мицури Тоацу Кемикэл» запатентовала композиционный материал из молочной и гликолевой кислот, модифицированный окисленным крахмалом. Например, смешивают 40 г L-полилактида (молекулярной массой 120 000), 60 г ацетилированного крахмала, экструдируют при 180 °C просвечивающую пленку толщиной 25 мкм с гладкой поверхностью. Пленка в компосте при 40 °С растворяется и полностью исчезает за 7 дней. Пленка, полученная из смеси молочной и оксиуксуеной кислот (60 г), растворимого крахмала (30 г) и этилолеата (10 г), разлагается в компосте на куски после шести недель и исчезает в течение двух месяцев.
Специалистами также запатентованы компостируемые биоразлагаемые плиты с внутренним пенослоем (США). Средний слой состоит из смеси: 1) вспенивающегося биоразлагаемого материала: деструктурированного крахмала, его смеси с полилактидом, полиэтиленом, поливиниловым спиртом, поливинилацетатом, пластификатором (глицерином); 2) разбавляющего подимера-дилюента: а крильного, олефинового и др.; 3) вспенивателя: низкомолекулярного спирта, воды, галогенированного углеводорода, воздуха. Внешние слои могут быть из бумаги, картона, древесины, металлической фольги, полимерного листа, пленки, приклеенных или приваренных соэкструзией к пенослою. Вспененный слой отличается удельной массой 11—36 кг/м?, плотностью 0,2...2 г/см2, размером пор 0,2—1,24 мм. Такие плиты легко растворяются в воде, а приклеенная с помощью латекса бумага превращается в волокно. Известны другие примеры изготовления плит с пенослоем из деструктированного крахмала в смеси с ПЭ, ПВХ, ПВА и воды в качестве вспенивателя.
Японские специалисты интенсивно разрабатывают биоразлагаемые соепротеиновые пластики. Компания «Шова Хайдолимер» строит завод мощностью несколько тысяч тонн в год аминопротеиновых полимеров (АЛП), разлагающихся в почве аналогично древесине, близких по механическим свойствам к обычным термореактивным смолам; изделия изготовляют литьем под давлением. АГГП отличаются прочностью при изгибе 8 МПа, теплостойкостью в нагруженном состоянии — 130...140 °С и др.
Во многих странах организован сбор устаревших оконных рам из ПВХ, которые измельчают и снова превращают в профили экструзионным методом. Вторичные материалы По свойствам не хуже исходных, но отличаются по цвету. Отходы выдерживают 10 рециклов без изменения качества. Для рецикла внутреннюю часть оконных рам получают из рециклата, а внешнюю — соэкструзией из исходного ПВХ. В Австрии и Германии организовано соответственно 80 и 50 пунктов сбора бывших в эксплуатации оконных блоков из ПВХ. В Германии в 1996 г. было собрано и рецикдовано около 150 000 старых оконных рам. В Австрии для аналогичных целей за три года было собрано 10 000 рам из ПВХ В процессе рецикла изделия отделяют от стекла, металла с помощью магнита, резины, дерева. Измельченные отходы промывают водой, сушат и снова направляют в рецикл.
Австрийская фирма «Века» за 35 Млн марок изготовила рецикловую установку ПВХ рам мощностью 2 т/ч, а германская фирма «Ладен» имеет установку мощностью 3000 т/ч.
Специалисты японской фирмы «Тошиба» разработали способ переработки полимерных материалов, содержащих до 50 % ПВХ, в керосин, легкие и тяжелые масла. Дробленые отходы пластиков непрерывно подают в экструдер, нагревают до 250 °С с выделением и улавливанием до 95 % хлористого водорода, который через вентиль возвращается в абсорбционную колонну. Оставшиеся 5 % HCl удаляют из расплава при 250...300 °С. Затем дехлорированный пластах транспортируют в деструкционный аппарат, где нагревают до 400 °C при давлении 1 атм. Пластик разлагается до масла, из которого отделяют керосин. Из 1 т отходов с 50 %-ным содержанием ПВХ получают 470 кг масла, 160 кг остатка, который можно использовать как горючее топливо, 650 кг HCl, в том числе 235 кг воды. Возможности установки составляют 2000 т/г. переработки отходов пластиков с 10 %-ным содержанием ПВХ. Получаемое масло стоит 8 центов за литр, сама установка — 10 млн долл.
В настоящее время во всех странах мира очень остро обозначилась проблема утилизации автопокрышек. Если в начале XX в. ежегодно потреблялось 500 т натурального каучука, то к 2000 г. потребление натурального и синтетического каучуков достигло более 12 млн т в год. Ежегодно образуется около 800 млн изношенных автопокрышек. В мае 1997 г. в США состоялась сессия отделения Американского химического общества, на которой обсуждалась ситуация, сложившаяся с резиновыми отходами в Северной Америке. Наиболее широкое применение трубоизмельченная шинная резина находит в гражданском строительстве. Одна использована в 150 проектах дорожного строительства в качестве легкого химически инертного заполнителя.
Считаемся, что большие перспективы есть у резинопластов — смесей резиновых порошков с отходами полиолефинов, ПЭТ и полистирола, известными под названием «искусственное дерево». Подобные материалы используют для изготовления черепицы, тротуарной плитки, бордюров, ограждений и др.
Смеси измельченной шинной резины с ПВХ и полиуретаном используют в качестве покрытия на беговых дорожках, в конно-спортивных комплексах, полов для коровников, полов заводских помещений, в качестве звукоизолирующих материалов.
На основе вторичных резиновых порошков, битумов и полимерных связующих изготовляют водонепроницаемые экраны и гидроизоляционные материалы.
В США и Европе из резиновой крошки производят шумозащитные экраны на высокоскоростных магистралях, в России — подкладки под рельсы. Из нее изготовляют также фильтрующие слои для очистки Сточных вод, газоулавливающие защитные слои, используемые при захоронении мусора и бытовых отходов.
В связи с экологическим кризисом Аральского моря обсуждается проект модернизации каналов (арыков) в среднеазиатских республиках. Фирма «Берсторфф» (Германия) разработала для этой цели технологию, основанную на использовании изношенных шин и ПЭ отходов. Из смеси резинового порошка с ПЭ изготовляют листы, которые можно сваривать на месте, формируя профиль арыка. Толщина и прочность листов достаточны для выдерживания удара камней, копыт овец и т. д.
В Австралии в 1997 г. получен патент № 680804 на изготовление железнодорожных шпал методом прессования отходов и вторсырья из полимерных материалов: полимеров со стекловолокном, углеродным, графитовым и арамидным волокном «Кевлар». Отходы предварительно очищают от мусора, пыли путем обычной промывки водой или специальными растворителями. Затем производят их дробление в молотковой дробилке до частиц толщиной до 2S мм, данной 150 мм, просеивают, отделяют пылевидную фракцию, для рециклинга отбирают фракцию 12...38 мм. Очищенные и измельченные отходы смешивают с термореактивными смолами, пропитывают и после соответствующей обработки получают готовое изделие.
На факультете экономики и сельского хозяйства Университета Огайо (США) на протяжении нескольких лет проводят исследования по разработке биоразлагаемых пластиков на основе кукурузного крахмала.
В 1992 г в США было изготовлено 2700 т биоразлагаемых (мастаков, что составляет 0,008 % от всех 37 млн т пластмасс, из них ПЭНП — 19 %, ПЭВП — 16, ПВХ — 15, ПС — 8 и более и 18 % других материалов. При разложении биоразлагаемые материалы выделяют метан, СОг, воду, азот, образуют минералы, биомассу при воздействии компоста, микроорганизмов. Применяют такие полимеры для изготовления пленок в покрытии теплиц, парников, оранжерей.
Биоразлагаемые пластики отличаются высокой стоимостью — 3...8 долл. за кг, содержат более 50 % кукурузного крахмала, стоимость ПЭ из нефтяных газов — 1,2 долл. за кг. Поэтому американское правительство оказывает производителям биоразлагаемых пластиков помощь в виде субсидии из расчета 2 долл. за кг и уже затратило свыше 500 млн долл. на получение кукурузного крахмала и пластиков. Из 115 кг кукурузы получают 67...72 кг крахмала. В настоящее время появилось много недорогих пластиков: полилактиды, поликапролактоны, соепротеиновые и др.
Аналогичные исследования по разработке биоразлагаемых полиэфирэфиров (ПЭЭФ) проводит фирма BASF AY (Германия).
Во Франции для вторичной переработки изделий из ПВХ с 1995 г. собирают по 200 мл и пластиковых бутылок, что составляет примерно 8000 т полимера. В 1997 г. собрано 300 000 т отходов высокого качества без бумаги, клея и этикеток. Из 200 000 йогуртовых баночек получают 1 т пластика. Фирма «Реси PVC» из половины собранных бутылей производит трубы, из остального — профили, фитинги, линолеум, листа для кровли. Во Франции в 1997 г. переработано 450 млн бутылей в 20 000 км труб. Для улучшения абразивостойкости и гашения шума в краски вводят 10 % рециклового ПВХ, что позволяет получить звукоизоляционные стены для домов (коэффициент поглощения звука 0,7).
Германская фирма AgPR перерабатывает кровельные листы, линолеум, получая листы для тоннельных конструкций, содержащие 70 % переработанного ПВХ.
Из оконных блоков после 22 лет эксплуатации изготовляют центральный слой рам с дну сторонним покрытием соэкструзией из чистого исходного ПВХ. После этого рамы могут служить 40 лет и более. Внутренний слой может быть вспененным, облегченным.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: