Пластик утилизация: Почему переработка пластика пока остается делом энтузиастов — Российская газета

сбор и вывоз по выгодной цене

Способы переработки полимеров

При утилизации и переработке пластика могут использоваться различные методы. Часть из них уже устарела и применяется только в крайнем случае. Все больше материалов можно подготовить для дальнейшего применения в промышленности, а не выбрасывать на свалки.

При утилизации и переработке пластмассы используют различные подходы:

• переплавка в определенные формы для дальнейшего применения в качестве технического сырья;
• измельчение для получения гранул и дальнейшее производство различных изделий;
• сжигание продукции с тонкими стенками, которую невозможно переработать лучшим образом;
• размещение на полигонах только остатков, которые невозможно уничтожить.

Такие варианты переработки пластмассовых отходов сокращают выбросы полимеров в природу. В России предприятия всех форм собственности обязаны сдавать невостребованные изделия из полимерного сырья на профессиональную обработку.

Этапы грамотной работы с отходами

Для сбора и утилизации пластика в РФ исполнитель должен обладать специальной лицензией. Цена услуги зависит от типа вывозимых отходов. Выбранные методы повлияют не только на стоимость, но и на конечный результат работы. Сегодня чаще всего применяется отправка на вторичное производство в виде подготовленных гранул.

Для этого выполняют определенный комплекс работ:

• сбор невостребованной продукции, вывоз на территорию перерабатывающей компании;
• сортировка на различные типы продукции для более эффективной обработки партии;
• очистка от посторонних включений, подготовка для дальнейших этапов;
• измельчение до размера гранул, которые применяются в производстве полимерной продукции.

Такие этапы позволяют сделать цены на вывоз пластика демократичными. Полученное сырье продается производителям, компенсируя часть затрат на утилизационный процесс. Исполнитель должен обладать достаточным опытом работы с полимерной продукцией, иначе эффективное выполнение работ невозможно.

Также важно выбрать ответственных специалистов с лицензией.

как правильно сортировать мусор / Новости города / Сайт Москвы

С 1 января столица перешла на раздельный сбор отходов. Многие москвичи поддерживают эту идею и готовы не просто разделять мусор на вторсырье и смешанные отходы, но и производить более точную сортировку. Мосприрода поддерживает желание жителей города: проводит акции по раздельному сбору отходов, тематические занятия, устанавливает специальные контейнеры. 

Грамотный сбор и переработка вторсырья способствуют решению проблемы мусорных свалок и полигонов. Сегодня некоторые фирмы уже используют переработанные отходы в изготовлении своей продукции. Например, пластиковые изделия сначала превращают в гранулы, из которых делают ПЭТ-упаковку, полиэфирное волокно, упаковочную ленту, геотекстиль. Из полиэтилена или смеси полиэтилена и полипропилена производят стройматериалы.

Акции по раздельному сбору отходов проводятся в экоцентрах «Воробьевы горы» и «Битцеский лес», экошколе «Кусково», экоклассе на Родионовской улице, дом 2, парках «Кузьминки-Люблино», «Москворецкий» и «Царицыно».  В каждом эколого-просветительском центре существуют свои правила: перечень принимаемых отходов следует уточнять в конкретной точке.

Специалисты Мосприроды подготовили памятку-пояснение о том, какие существуют виды пластика и что из них можно сдавать на переработку.

Маркировка пластика

1 PETE/РЕТ/ПЭТФ/ПЭТ (полиэтилентерфталат) — это прозрачные бутылки из-под воды, молока, йогуртов и других напитков, флаконы для косметики и шампуней.

2 HDPE/ПВД/РЕ

 (полиэтилен высокой плотности) — это флаконы, канистры, крышки для бутылок, бутылки из-под моющих, чистящих, косметических средств, косметики.

3 PVC ПВХ (поливинилхлорид) — это прозрачная упаковка пищевых продуктов, упаковки из-под лекарств, оконные рамы, игрушки. 

4 LDPE/PE-LD/ПНД (полиэтилен низкой плотности) — это контейнеры для еды, упаковочная пленка, упаковки косметических средств, стирального порошка, пластиковые пакеты, разделочные доски, крышки от 19-литровых бутылок.

5 PP/ПП (полипропилен) — это крышки для бутылок, одноразовая посуда, упаковки пищевых продуктов, стаканы для йогуртов, цветочные кашпо, баночки из-под косметики, упаковки для линз, капсулы от шоколадных яиц.

6 PS/ПС (полистирол) — это одноразовая посуда, стаканы для йогуртов, лотки для бумаг, овощей, фруктов, коробки для компакт-дисков и яиц, пищевые контейнеры.

Упаковки с маркировкой 7 — другие виды пластика и смешанный пластик. Это тюбики для зубной пасты, бутылки для кулера, упаковки замороженных продуктов и сыра, кофе, корма для животных, детские бутылочки из поликарбоната.

Пока пластик без маркировки и пластик с маркировкой 3 PVC ПВХ и 7 не принимаются на переработку. Но технологии совершенствуются с каждым днем, и, возможно, скоро можно будет сдавать на переработку все виды пластика. Например, совсем недавно на переработку стали принимать чистые бутылки из-под растительного масла и блистеры из-под таблеток.  

Революция в утилизации отходов: бактерия, пожирающая пластик

• Мэри Халтон
• Отдел науки, Би-би-си

18 апреля 2018

Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер

Подпись к видео,

Британские ученые открыли «пожиратель пластика»

Ученым удалось усовершенствовать существующий в природе фермент, который способен разлагать некоторые из наиболее распространённых полимеров, загрязняющих окружающую среду.

Наиболее распространенный пластический материал — PET, или полиэтилен, — который используется при производстве бутылок, в течение сотен лет остается неизменным на свалках. Он крайне медленно распадается под воздействием природных факторов.

Модифицированный фермент, получивший обозначение PETase, начинает разлагать этот полимер в течение нескольких дней. Это может привести к революции в деле утилизации пластмассовых отбросов.

Только в Британии в течение года приобретается около 13 миллиардов пластмассовых бутылок, из которых более 3 миллиардов никогда не утилизируются и оказываются на свалках.

Находка на свалке

Первоначально этот фермент был обнаружен в Японии. Он является продуктом жизнедеятельности бактерии Ideonella sakaiensis, которая пожирает полиэтилен PET в качестве основного источника энергии.

Автор фото, David Jones

Японские ученые сообщили в 2016 году, что они обнаружили разновидность этой бактерии на заводе по переработке пластиковых бутылок в портовом городе Сакаи.

«Полимер PET стал появляться в огромных количествах только за последние 50 лет, и это не слишком длительный срок для развития бактерий, которые способны поглощать этот искусственный материал», — говорит профессор Джон Макгиан из Портсмутского университета, который участвовал в исследовании.

PET (полиэтилентерефталат) принадлежит к группе сложных полиэфиров, встречающихся в естественных условиях.

«Они присутствуют в листьях растений, — отмечает профессор. — В течение миллионов лет развились бактерии, которые питаются такими полиэфирами».

Автор фото, David Jones

Подпись к фото,

Полимеры класса PET обычно используются в производстве пластиковых бутылок

Однако обнаружение бактерии, способной перерабатывать именно полиэтилены класса PET, было неожиданностью для биохимиков. Была сформирована международная группа ученых, которые поставили целью определение природы и путей эволюции фермента PETase.

Бактерия пожирает пластик

Биохимики создали трехмерную компьютерную модель фермента, применив мощный рентгеновский лазер.

Разобравшись в молекулярной структуре этого фермента, ученые отметили, что эффективность действия PETase можно улучшить, внеся изменения в его поверхностную структуру.

Автор фото, H Lee Woodcock

Подпись к фото,

Модель молекулы фермента PETase позволила усовершенствовать ее эффективность

Это указывает на то, что встречающийся в природе фермент не оптимизирован, и что существует возможность его улучшения.

Фермент PETase испытывался также на полимерах класса PEF, основанных на биоматериалах растительного происхождения, но тоже очень медленно распадающихся в естественных условиях.

«Нас поразило то, что этот фермент еще лучше воздействует на полимеры PEF, чем на полимеры PET», — заявил профессор Макгиан.

Анализ — Дэвид Шукман, отдел науки Би-би-си

В состав группы исследователей в Портсмутском университете входят аспиранты и даже студенты, и когда я побывал в их лаборатории, то не мог не разделить их энтузиазма. Они знают, что изобретение полимера класса PET потребовало больших усилий химиков, и гордятся тем, что им удалось найти способ его ускоренного разложения. Этот полимер используется при производстве миллиардов пластиковых бутылок во всем мире. Нынешнее поколение молодых химиков осознаёт проблему пластикового загрязнения и прилагает все усилия для ее решения.

Однако на пути трансформации этого открытия в практически применимую технологию будет немало препятствий. Во-первых, предстоит разработать способы недорогого производства такого фермента в промышленных масштабах; во-вторых, необходимо получить надежные методы его применения и контроля над его действием.

Утилизация замкнутого цикла

Сложные полиэфиры, получаемые при переработке нефти, широко используются при производстве пластиковых бутылок и одежды. Существующие методы их утилизации основаны на снижении их качества на каждом этапе переработки. Например, пластиковые бутылки сначала превращаются в волокно, используемое в производстве одежды, затем в производстве ковров, после чего они часто заканчивают свой путь на свалке.

Автор фото, Dennis Schroeder/NREL

Подпись к фото,

Измененный фермент PETase в течение нескольких дней разлагает пластиковые отходы — изображение с электронного микроскопа

Фермент PETase обращает этот процесс вспять, превращая сложные полиэфиры в более простые молекулы, которые можно использовать заново.

«Такие молекулы могут использоваться при производстве других полимеров, таким образом исключая из процесса нефть… В этом случае мы создаем замкнутый цикл производства и переработки, что необходимо при полной утилизации», — отмечает профессор Макгиан.

Этот фермент еще далек от промышленного использования. Необходимо ускорить его действие — в настоящее время он требует нескольких дней. В случае промышленного использования утилизация с его помощью должна занимать часы, а не дни.

Но профессор Макгиан надеется, что полученные результаты означают начало крупного сдвига в проблеме утилизации пластиковых отходов.

«В настоящее время остро ощущается потребность уменьшения объемов пластиковых отходов, которые заканчивают свой путь на свалках или попадают в окружающую среду, и если нам удастся применить новые методы, то мы получим решение этой проблемы в будущем», — говорит ученый.

Что дороже – перерабатывать или производить пластик?

Сегодня пластиковый мусор – это один из самых распространенных видов мусора, который отличается от любого другого мусора по многих показателям.

Наиболее неприятными моментами являются следующие: неэкологичность, большой объем, сложность в утилизации, перенесение заболеваний и инфекций и многое другое.

Сегодня большинство компаний используют пластиковые упаковки для своих товаров, такие как контейнеры, бутылки, коробки и так далее. Кроме этого существует огромное количество разнообразных изделий из пластика, которые так или иначе выкидываются в мусор. Пластик является удобным сырьем, однако крайне не экологичным. Пластик может храниться много лет и не разлагается в земле и даже при изменении погодных условий не меняет своей формы. В современном мире пластиковые отходы являются самыми распространенными на земле и это откладывает свой отпечаток, как на экологии, так и на общем загрязнении территории страны.

В соответствии с ростом цен на нефть увеличивается и рост цен на производство пластика, что само по себе увеличивает себестоимость товаров, которые ежедневно в огромных масштабах поступают на полки магазинов.

Еще один из вариантов избавления от пластикового мусора является хранение или утилизация пластиковых отходов на мусорных свалках. Однако в зависимости от региона на свалках взимают комиссию за ввоз, хранение и утилизацию пластикового мусора, что непосредственно влияет на бюджет крупных организаций и промышленных объектов, которые так или иначе связаны с производством или использованием пластика, и, соответственно, нуждаются в его утилизации.

Именно поэтому, сегодня переработка пластикового мусора является наиболее выгодным способом для экономии затрат на производстве и покупке пластиковых изделий, и очищения экологии от загрязнения.

Сегодня существуют специализированные производственные мощности, которые позволяют перерабатывать пластик выгодным, экономичным и экологичным путем.

Для того чтобы использованные пластиковый мусор превратился во вторичное сырье необходимо провести целый ряд манипуляций.

Для начала пластиковые отходы направляются в сортировочный цех, где он исследуется на предмет содержания загрязнений, таких как стекло, камни или иное. После этого пластик моют и специальным образом измельчают до минимальных размеров. Соответственно после этого производится сушка обработанного пластика и вторичное измельчение в пластиковую массу, которая тщательно фильтруется для уничтожения оставшегося загрязнения. В конце всего этого процесса пластиковые волокна охлаждают в воде и разрезают на гранулы, которые отправляются на производства, как вторичное сырье, и поступает в изготовление тары.

Таким образом, переработка пластикового мусора позволяет достаточно эффективно сэкономить средства на бюджете организации, снизить затраты на производство товаров и тар из пластика, а также сэкономить средства на вывозе и утилизации пластиковых отходов. Кроме всего прочего при масштабной утилизации пластиковых отходов можно значительно очистить территории государства, а также улучшить экологическое состояние, как воздуха, так и водных и земельных ресурсов.

В значительной степени переработка пластикового мусора имеет важное значение для многих сфер жизни и деятельности в современном мире.

Утилизация пластика в Москве.

Полный пакет документов

Пластмассы — востребованное сырье в современной промышленности. Синтетические полимеры имеют отличные эксплуатационные характеристики: долгий срок службы, высокую прочность, небольшой вес. Пластмассы при этом являются недорогим материалом и изделия из него также имеют конкурентоспособную стоимость. Производство изделий из пластика ежегодно наращивает мощности. Сейчас повсеместно используются пластиковые бутылки, пакеты, лотки, вывески, канистры, поддоны, сетки. Даже производство канцелярских папок и искусственной травы не обходится без этого материала.

Разновидности пластика:

• PET подходит для одноразового применения, поскольку при повторном использовании этот тип пластмассы начинает выделять фталевую кислоту. Обычно из такой разновидности пластмассы делают бутылки для подсолнечного масла, газированных сладких напитков, а также косметические емкости.
• HDPE, несмотря на относительную безвредность, может выделять бесцветный газ формальдегид Ch3O, который принадлежит ко второму классу опасности. Из этого полимера делают одноразовую посуду, контейнеры для хранения продуктов, игрушки, пакеты, емкости для жидких косметических продуктов.
• PVC не может быть использован для контакта с пищевыми продуктами, поскольку способен выделять ртуть, винилхлорид, фталевую кислоту, кадмий, биофенол. Этот пластик чаще всего используют в строительных целях, например, для производства натяжных потолков, оконных рам, профилей, труб, напольных покрытий. Из него делают непромокаемые скатерти, а также емкости для жидкостей непищевого назначения. Переработка пластмассы этого типа невозможна.
• LDPE является относительно безопасным пластиком. Из него делают пакеты для продуктов питания и для мусора, диски. Иногда этот тип пластмассы используется при производстве линолеума.
• PP также используется для изготовления емкостей для продуктов питания, кроме этого из него делают детские игрушки и некоторые медицинские изделия. Такой пластик условно причисляется к безопасной категории, но при некоторых условиях не исключено выделение формальдегида.
• PS используют для производства тары для продуктов питания, например, тарелочек, куда выкладывают фрукты и мясо, стаканчиков для сметаны и йогуртов. Такие изделия не подходят для многократного использования, поскольку есть риск выделения стирола.
• O — к этой категории причисляются все остальные типы пластмасс, которые не вошли ни в одну из вышеперечисленных категорий. Некоторые из них обладают повышенной экологической чистотой, поэтому используются в производстве товаров для детей.Переработка пластиковых отходов из этой категории недопустима.

Зачем утилизировать пластик?

Пластиковые отходы сильно загрязняют окружающую среду. При этом примерно 20-я часть от всех отходов приходится именно на них, ведь упаковка, контейнеры для продуктов питания, одноразовая посуда, детские игрушки и множество других товаров производят из полимеров. Большое количество изделий из пластика при этом разрешено использовать только один раз. Это касается бутылок, в которые производители разливают напитки, тары, куда в супермаркетах раскладывают продукцию на развес, а также другой упаковки, используемой повсеместно.

Все эти изделия при попадании в окружающую среду разлагаются примерно 180 лет, и при этом выделяют вредные вещества, например, формальдегид. Токсины просачиваются в грунтовые воды, пластик глотают животные. Ветер уносит пакеты в водоемы, а потом в них запутываются птицы и рыбы. Чтобы уберечь биосферу, должна осуществляться правильная утилизация отходов пластика. Все предприятия, деятельность которых сопряжена с образованием отработанных полимеров, должны своевременно передавать их специализированным фирмам для обезвреживания.

Кому доверить утилизацию пластика?

Утилизация пластика является одним из направлений деятельности Группы Компаний «Управление отходами». Мы работаем в этой сфере с 2007 года и имеем все необходимые разрешительные документы, с которыми вы можете ознакомиться на нашем сайте. Крупные предприятия не только из Москвы и Московской области, но и из Санкт-Петербурга и Ленинградской области, а также других регионов Центрального Федерального и Северо-Западного Федерального Округа доверяют нам работу с отходами.

Они знают, что при обращении к нам утилизация бутылок из пластика, пакетов, пленки, одноразовой посуды, контейнеров для пищевых продуктов и других полимерных изделий будет выполнена в соответствии с законодательством. При этом цены на такую услугу отличаются лояльностью. Мы делаем расчет стоимости индивидуально для каждого клиента. Чтобы утилизация пластиковых отходов нашей компаний выполнялась постоянно, нужно составить график их вывоза, который будет приложен к договору.

Интересные факты об утилизации пластика

Во всем мире накапливается около 6,5 млрд. кг. пластиковых отходов каждый год. Полиэтиленовые  пакеты заполонили все, их  используется более миллиона тонн в год, при этом 90 % из них просто хоронят на свалках или сжигают, а не перерабатывают. Более 8 тыс. пластиковых бутылок ежесекундно оказываются на свалке.

В соответствии с данными ООН, пластик представляет большую проблему при утилизации электрического и электронного оборудования (WEEE). И если в Европейском Союзе 50 % этого пластика будет переработано, то это позволит сэкономить 5 миллионов киловатт-часов электроэнергии и уменьшить выбросы CO₂ на 2 млн. т., что эквивалентно 1,6 млн. поездок в оба конца Париж − Нью-Йорк на самолете.

Зачем утилизировать  пластик?

Во-первых, потому, что пластик разлагается в естественной природе от 100 до 1000 лет, выделяя токсические вещества и канцерогены.

Во-вторых, чтобы сэкономить деньги. Так, согласно данным организации Valorplast, повторное использование пластика очень выгодно, ведь:

• 1 кг пленки, полиэтиленовых пакетов или мешок вторсырья сохраняют 0,8 кг сырой нефти
• переработка 1 тонны пластика сохраняет более 3 литров нефти, около 6 Квт электроэнергии, 25 м^₂ земли.
• тратится на 88  % меньше энергии, чем при первичном производстве.

Вторичная переработка пластмасс: как это происходит?

Перерабатываются только два типа пластмасс:

ПЭТ (полиэтилентерефталат) − это прозрачные или цветные бутылки

ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) − непрозрачные бутылки (белые).

Другие пластики, такие как ПВХ не перерабатывают, потому что это слишком дорого стоит. Вместо этого их сжигают в специальных установках для получения («рекуперации») энергии. По данным нефтяной компании Total, энергия от 1 сожженного полиэтиленового пакета позволяет светить лампочке 60 Вт в течение 10 минут.Из пластика, после дополнительной обработки на нефтеперерабатывающем заводе, также можно получать топливо.

Пластик пригоден для вторичной переработки практически бесконечное количество раз: рециркуляция только задерживает время его полного уничтожения, когда он, в конце концов, сжигается.

Утилизация пластика в СПб

В Санкт-Петербурге и области вторичной переработкой пластмасс занимаются специальные предприятия, оснащенные новейшим оборудованием для утилизации пластика и среди них – компания «Репластико».

Рециклинг начинается со сбора. Отходы доставляются на завод, где они сортируются в соответствии с их составом (ПЭТ, ПЭВП, ПП, ПС). Затем очищаются от загрязнений, а ПЭТ-бутылки очищают от наклеек. После этого отходы измельчают и подвергают тепловой обработке, формуются гранулы, готовые к повторному использованию.
Из продукта переработки ПЭТ-бутылок производят целый ряд продуктов: волокна, обивочные ткани, ковры. Для производства новых бутылок, пластик должен быть снова химически обработан, чтобы удалить загрязняющие вещества.

Непрозрачные бутылки (ПЭВП) также перерабатывают в гранулы, используя те же самые процессы, но дают другие конечные продукты: различные трубы, детские автокресла, лейки и т.д.

Из-за объемов, увеличивающихся в глобальных масштабах, утилизацией пластика занимается промышленность, но этот вопрос также касается потребителей. Помогая переработке пластмасс, каждый житель планеты может уменьшить тоннаж и токсичность влияния такого рода  отходов на окружающую среду.

Пиролиз и другие способы переработки пластика

Из такого материала, как пластик, в автомобиле создана внушительная часть деталей. Обычно это полимеры высокомолекулярной структуры, органические и прошедшие синтез. Недорогие, но прочные пластики используются в создании приборной панели, элементов кузова, таких как бамперы и накладки на пороги, ручки и защита зеркал, топливного бака. А также в других составляющих.

Всего в состав автомобиля входит около 25-26% пластиковых деталей. И при переработке авто важным вопросом становится поиск способов утилизации пластмассы. Пиролиз является на сегодня наиболее предпочтительным и часто используемым. Хотя наравне используется также гидролиз и метанолиз, а также гранулирование пластика с целью вторичного превращения…. Опять же, в пластик!

Внимание! Детали из пластмассы ни в коем случае нельзя бросать в огонь, пытаясь утилизировать их самостоятельно. Ибо летучие вещества, выделяемые при горении, наносят куда больший вред, нежели при простом складировании пластика.

Выбросить пластмассовые детали от авто – тоже дорогого стоит: период распада пластика в природе составляет от 150 до 250 лет. Именно поэтому мы призываем владельцев транспорта сдавать полностью автомобиль в утилизацию, включая все пластиковые комплектующие.

Основные способы переработки пластмасс

Выделяют следующие технологии:

• Пиролиз – процесс нагрева до экстремальных температур без допущения О2;
• Гидролиз – также воздействие с помощью давления и высоких температур;
• Гликолиз – использование этиленгликоля в обработке давлением;
• Метанолиз – использование метанола.

Остановимся на пиролизе, который занимает пока ведущее место в переработке ТБО. Итак, в процессе подобного воздействия полимерные отходы сжигаются в печи, которая разогрета примерно до 600 по Цельсию. Кислород при этом не подается. Все твердые примеси превращаются в тепло и могут использоваться как источник энергии. Остаток после сложной очистки (около 99,9% вредных веществ уничтожается) может быть брикетирован и поступает в производство как вторичный пластик. Однако пиролиз строится на довольно сложной системе построения печей и фильтров. Не каждое предприятие по переработке твердых бытовых отходов располагает подобной.

Есть альтернатива дорогостоящему методу переработки – просто вторичное производство пластика. Поступающие детали автомобиля сортируются, нарезаются в шредере, а затем превращаются в гранулы. Из вторичной пластмассы можно производить новые детали. Поэтому, если вы выбираете сертифицированного партнера по утилизации, гарантирующего пиролизное или рециклинговое уничтожение пластика, вы можете быть уверены в будущем экологии и экономики.

Walla Walla приостанавливает переработку пластика из-за дорогостоящего загрязнения — Whitman Wire

Жители Walla Walla больше не могут перерабатывать пластик. 14 октября 2020 года городской совет Уолла-Уолла решил приостановить переработку пластика, начиная с 2021 года. Приостановка будет пересмотрена в 2023 году, если загрязнение перерабатываемых отходов сократится.

Пластик в настоящее время не включен в список вторсырья, в который входят бумага, картон, олово и алюминий. Согласно протоколу горсовета, это исключение сделано с целью снижения затрат, связанных с загрязнением вторсырья. Обычно используются семь типов пластмасс; однако в городе перерабатываются только два типа. Путаница среди граждан по поводу того, какие пластмассы подлежат переработке, вызвала значительное загрязнение.

От 15 до 20 процентов отходов (по весу) содержали предметы, не подлежащие вторичной переработке, которые были смешаны с предметами, пригодными для вторичной переработки. Эта смесь превратила перерабатываемый материал в непригодный для вторичной переработки. Стоимость вторичного сырья возрастает с увеличением загрязнения.

Иллюстрация Шасты Соулс.

12 февраля 2020 года городской совет Уолла Уолла сформировал специальный комитет по переработке, чтобы разработать предложение о возможных решениях по снижению загрязнения при переработке отходов в масштабах города. Им также было поручено работать над решениями, которые сохранят и будут стимулировать переработку, не забывая при этом о затратах.

Согласно предложению комитета, пластик будет полностью удален из перерабатываемых материалов на Этапе 1. Городские власти затем будут отслеживать любое снижение загрязнения, чтобы определить, снижает ли перерыв в переработке пластика загрязнение в какой-либо степени.Если загрязнение уменьшится, будет реализована Фаза 2. На этапе 2 будут переработаны наиболее ценные пластмассы. В середине октября городской совет Уолла Уолла проголосовал за принятие предложения Специального комитета по переработке отходов.

«Я не обязательно недоволен переработкой отходов Walla Walla», — сказал Нат Ланге, член комитета по устойчивому развитию ASWC.

Ланге сказал, что система рециркуляции в его родном городе Бейнбридж, штат Вашингтон, аналогична системе Уолла Уолла — до того, как она приостановила переработку пластика.

Уолла Уолла обходится дорого с заражением.

«Кажется, неплохо сделать паузу на мгновение, переоценить и вернуться с лучшей, более эффективной и дешевой моделью утилизации через год или два», — сказал Ланге.

Комитет по вторичной переработке планирует работать над достижением 50-процентного коэффициента вторичной переработки. Несмотря на новые изменения, если загрязнение по-прежнему будет проблемой, городские власти планируют провести переоценку системы рециркуляции в 2023 году. Это будет означать, что старая система утилизации с тремя контейнерами может быть внедрена снова.

В плане Специального комитета подчеркивается, что утилизация в настоящий момент «желательна». Люди часто перерабатывают столько предметов, сколько они могут, вместо правильных предметов, что приводит к тому, что продукты, не подлежащие вторичной переработке, отправляются вместе с перерабатываемыми товарами. В ближайшие недели городской совет планирует провести кампанию по распространению идеи переработки и компостирования среди жилых домов и предприятий. Городские власти планируют обучить население более совершенным методам переработки и сделать переработанные отходы доступными для продажи за рубежом.

Рекомендации комитета включают объяснение того, как работает система рециркуляции, почему пластмассы представляют собой проблему и важность снижения загрязнения.

«Я рекомендую, если вы обеспокоены тем, что Walla Walla больше не перерабатывает пластик, старайтесь избегать или перекладывать ваши покупки в сторону алюминиевых банок, а не пластиковых бутылок», — сказал Ланге.

Ланге предположил, что в идеале люди должны избегать использования одноразового пластика, особенно сейчас, когда его нельзя сдавать на переработку.Он также выразил свою большую жалобу на то, что стекло не подлежит вторичной переработке. В рекомендациях Комитета по распространению информации они также планируют общаться с гражданами о том, почему стекло не подлежит переработке, и дополнительно объяснять, что граждане и город могут и не могут контролировать.

Высокоэффективный пластик, изготовленный из возобновляемых масел, подлежит химической переработке по конструкции

Яркие снимки пластика, накапливающегося на свалках и в океанах, побудили пересмотреть его использование.При производстве пластика не только расходуются истощаемые ресурсы сырой нефти, но и большая часть пластика не перерабатывается эффективно и загрязняет окружающую среду. Есть много видов пластика, но все они содержат полимеры. Решение проблемы пластмасс потребует множества различных подходов, но, по сути, химия полимеров пластмасс должна быть изменена, чтобы повысить их устойчивость. ¹ . Ключевыми задачами являются диверсификация сырья, используемого для производства пластмасс, помимо ископаемого топлива; для сохранения вложенной энергии и ценных ресурсов в свои структуры; полностью сохранять свои полезные свойства за счет многократных циклов переработки; и для разработки пластмасс, молекулярная структура которых может быть полностью разобрана при необходимости ^{2 — 4} .Написано в Nature , Häußler et al . ⁵ сообщают о пластике, который потенциально может соответствовать всем этим критериям.

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — широко используемый пластик с длинными прямыми цепями полиэтилена — полимера, состоящего из повторяющихся звеньев CH ₂ CH ₂ . После кристаллизации HDPE имеет отличные свойства для различных применений, в том числе в качестве электрических изоляторов, труб и бутылок для моющих средств. HDPE регулярно подвергается механической переработке путем плавления и повторной обработки ⁶ (рис.1а). Тем не менее, нынешнее управление пластиковыми отходами неэффективно. Агентство по охране окружающей среды США обнаружило, что в 2018 году менее 10% всего пластика и только около 30% бутылок из полиэтилена высокой плотности рекуперировались из потоков смешанных пластиковых отходов и перерабатывались (см. Go.nature.com/3jw8meq). Механическая переработка также может приводить к получению некачественных материалов после каждого цикла переработки, а в случае HDPE может быть сложно контролировать кристалличность переработанных продуктов ^{7 , 8} .

Рисунок 1 | Модернизация полиэтилена высокого давления (HDPE). a , Коммерческий HDPE — широко используемый пластик, состоящий из химически инертного полимера, образованного из невозобновляемых мономеров на нефтяной основе. Хотя его можно переработать механически (путем плавления и повторной обработки), это может привести к ухудшению характеристик материала. b , Häußler et al . ⁵ сообщают о пластике, который имеет свойства, сравнимые с HDPE, но образован из возобновляемых мономеров, полученных из растений или микроводорослей.Мономеры имеют химические группы на каждом конце, которые образуют «точки разрыва» в полученных полимерных цепях. Эти точки разрыва позволяют химически переработать полимер обратно в его мономеры, которые затем можно использовать для переработки пластика. Авторы делают из пластика различные предметы, например, чехол для мобильного телефона, и показывают, что свойства пластика не ухудшаются после каждого цикла переработки.

Альтернативой механической переработке является химическая переработка (также известная как рециркуляция с замкнутым циклом), при которой длинноцепочечные полимеры деконструируются после использования для получения тех же молекулярных строительных блоков (мономеров), которые изначально использовались для их производства. Преимущество этого подхода заключается в том, что эти мономеры можно многократно повторно полимеризовать для получения материалов, которые имеют такие же высокие характеристики и свойства, как и исходный. К сожалению, такая стратегия неэффективна для HDPE, потому что для разрыва углеродно-углеродных связей требуется много энергии. Прочность этих связей также объясняет устойчивость полиэтилена к окружающей среде и его устойчивость к ферментативной деградации.

Häußler et al. В настоящее время сообщает о пластмассах, которые обладают многими ключевыми свойствами HDPE, но также предназначены для полной переработки с обратной связью.Авторы разработали высокоэффективную химию (выход реакции более 95%) для преобразования масел, полученных из растений или микроводорослей, в полимеры с высокой молекулярной массой. Полимерные цепи содержат небольшую часть регулярно расположенных карбонатных или сложноэфирных связей (рис. 1б). Хорошо зарекомендовавшие себя реакции «сольволиза» с водой или обычными спиртами затем могут быть использованы для полного разрыва всех полимерных цепей, что позволяет практически полностью восстановить (96%) мономеров и рециркулировать замкнутый цикл. Авторы сообщают, что изолировать мономеры от реакций сольволиза просто, и что мономеры могут быть успешно повторно полимеризованы для получения материалов, которые сохраняют свойства исходного пластика.

Ключевым достижением этой работы является то, что она одновременно решает многие давние и трудные проблемы, которые преследовали область устойчивых полимеров. Исследователи из той же группы, что и Häußler et al . за несколько десятилетий первыми разработали химию, которая сейчас используется для преобразования натуральных масел в полезные мономеры ⁹ . Авторы используют высокоэффективный катализ (выход реакции 80–90%) для селективной установки химических групп на концах мономеров; эти группы составляют основу желаемых «точек разрыва» в полимерах.Затем мономеры полимеризуют, используя хорошо зарекомендовавшие себя методы. Авторы обнаружили, что использование определенного сомономера (диэтилкарбоната) в реакции полимеризации позволяет образовывать высокомолекулярные полимеры. Это важно для изготовления пластика, который соответствует термическим, механическим и технологическим свойствам HDPE.

Хойсслер и его коллеги демонстрируют, что новый пластик можно обрабатывать с использованием обычных промышленных технологий, таких как литье под давлением и 3D-печать, и включать красители или углеродные волокна (которые широко используются в качестве добавок для упрочнения полимеров).Они также показывают, что сольволиз нового пластика происходит избирательно, когда он смешивается с обычными пластиками, такими как коммерческий полиэтилентерефталат (ПЭТ), который широко используется в бутылках для напитков, а также является кандидатом на химическую переработку путем сольволиза. Этот результат проверки концепции намекает на то, что в будущем возможна избирательная переработка нового пластика.

Хотя результаты открывают большие перспективы, важно понимать, что это все еще ранняя стадия фундаментального исследования.Переработка полимера в полимер была продемонстрирована только для 20 граммов нового материала, и потребуется много работы, чтобы воплотить это в промышленных процессах и продуктах. Остается решить основные инженерные задачи на других этапах жизненного цикла полимера, включая поиск способов производства мономеров, полученных из биомассы, в больших масштабах и разработку промышленных процессов производства, формования и вторичной переработки пластика.

Более того, эти усилия омрачают экономические соображения.Пластмассы, используемые в промышленности, такие как HDPE, производятся в многомиллионных тоннах и обычно продаются по цене 1–3 доллара США за килограмм. Было бы неразумно ожидать, что новый пластик сразу станет конкурентоспособным по стоимости, но такие проблемы с ценами делают внедрение новых пластиков очень сложной задачей.

Также необходимо ответить на вопросы о том, насколько хорошо новый пластик интегрируется с существующими системами управления отходами — если он должен заменить HDPE, он должен быть продемонстрирован, чтобы быть совместимым со всеми методами, используемыми для разделения пластиковых отходов на нескольких предприятиях и в разных регионах. .В отличие от большинства современных стратегий переработки, тип химической переработки описан Häußler et al . требуется химический завод. Однако обнадеживает то, что описанные химические составы хорошо подходят для использования с промышленными методами. Более того, представленная система кажется совместимой с европейским законодательством, которое требует, чтобы производители несли ответственность за пластмассы в своих продуктах после их использования потребителями.

Хойсслер и его коллеги занимаются захватывающей и вдохновляющей работой, потому что чрезвычайно сложно создать пластмассы, которые могут быть получены из возобновляемых ресурсов, обладают выдающимися свойствами, совместимы с крупномасштабными технологиями производства и обработки и полностью пригодны для вторичной переработки. немногие материалы соответствуют всем этим критериям.Работа авторов — отличный пример того, как научные инновации могут решить все аспекты проблемы, а не только отдельные компоненты. Следующим шагом должно стать использование оценок жизненного цикла, представленных в текущей работе, чтобы обеспечить еще большее повышение устойчивости. В более широком смысле, общество также должно требовать от производителей предоставления эквивалентных оценок жизненного цикла и оценок всех воздействий на окружающую среду используемых в настоящее время пластмасс, чтобы приоритеты замены стали ясными.

Конкурирующие финансовые интересы

C.K.W. является директором Econic Technologies.

Более экологичная переработка пластмасс

Чехол для мобильного телефона изготовлен с помощью 3D-печати из переработанного пластика. Предоставлено: Авторские права: А.Г. Мекинг, Университет Констанца.

Пластмассы являются одними из наиболее широко используемых материалов и являются жизненно важными компонентами всех современных технологий. До сих пор переработка этих ценных материалов была ограничена. Чтобы предложить новые решения, химики из группы профессора Стефана Мекинга из Университета Констанца разработали более экологичный метод химической переработки полиэтиленоподобных пластиков. Исследователи используют «точки разрыва» на молекулярном уровне, чтобы разобрать пластик на молекулярные компоненты.

Новый метод работает без экстремально высоких температур, поэтому он более энергоэффективен и имеет значительно более высокую скорость восстановления (прибл.96 процентов исходного материала), чем установленные процессы. Эти результаты опубликованы 17 февраля 2021 года в научном журнале Nature .

Механическая переработка и химическая переработка

«Прямое повторное использование пластмасс часто затруднено из-за того, что на практике механическая переработка функционирует только в ограниченной степени — потому что пластмассы загрязнены и смешаны с добавками, что ухудшает свойства переработанных материалов», — Стефан Мекинг объясняет.

«Химическая переработка» является альтернативой: в результате химического процесса использованный пластик распадается на молекулярные строительные блоки, которые затем могут быть преобразованы в новый пластик.

Ограничения химической переработки полиэтилена

В частности, в случае полиэтилена — наиболее широко используемого пластика — химическая переработка затруднена. На молекулярном уровне пластик состоит из длинных молекулярных цепочек. «Полимерные цепи полиэтилена очень стабильны, и их нелегко превратить обратно в маленькие молекулы», — объясняет Стефан Мекинг.Требуется температура выше 600 ° C, что делает процедуру энергоемкой. В то же время степень извлечения ограничена (в некоторых случаях до менее десяти процентов исходного материала).

Чехол для мобильного телефона изготовлен с помощью 3D-печати из переработанного пластика. Предоставлено: Авторские права: А.Г. Мекинг, Университет Констанца.

Как сделать химическую переработку полиэтилена более экологичной

Стефан Мекинг и его команда сообщают о методе, который делает возможной более энергоэффективную химическую переработку полиэтиленоподобных пластмасс в сочетании с очень высокой степенью извлечения около 96 процентов исходных материалов. Для этого химики использовали «точки разрыва» на молекулярном уровне, что позволило расщепить цепь на более мелкие молекулярные строительные блоки. «Ключевыми для нашего метода являются полимеры с низкой плотностью предопределенных точек разрыва в полиэтиленовой цепи, так что кристаллическая структура и свойства материала не ухудшаются», — объясняет Стефан Мекинг, добавляя: «Этот тип материала также очень подходит для 3-мерная печать ».

Чехол для мобильного телефона изготовлен с помощью 3D-печати из переработанного пластика.Предоставлено: Авторские права: А.Г. Мекинг, Университет Констанца. Исследовательская группа

Mecking продемонстрировала эту химическую переработку на полиэтиленоподобных пластиках на основе растительного масла. На стадии переработки требуется температура всего около 120 градусов. Кроме того, химики также применили этот метод переработки для смешанных пластмасс, которые встречаются в потоках отходов. Свойства переработанных материалов не уступают свойствам исходного материала. «Возможность вторичного использования — важный аспект для будущих технологий на основе пластмасс.Максимально эффективное повторное использование таких ценных материалов имеет смысл. Своими исследованиями мы хотим внести свой вклад в повышение устойчивости и эффективности химической переработки пластмасс », — заключает Мекинг.

---

Циркулярная экономика из пластика уменьшит загрязнение пластиком и замедлит изменение климата

---

Дополнительная информация: Замкнутый цикл переработки полиэтиленоподобных материалов, Nature (2021 г.).DOI: 10.1038 / s41586-020-03149-9, dx.doi.org/10.1038/s41586-020-03149-9 Предоставлено Констанцский университет

Ссылка : Более экологичная переработка пластмасс (17 февраля 2021 г. ) получено 19 февраля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2021-02 -ustainable-recycling-plastics.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

При переработке пластика в детские игрушки и упаковку пищевых продуктов попадают редкие металлы

Доктор Эндрю Тернер.Предоставлено: Плимутский университет.

Согласно новому исследованию, одни из самых редких металлов на планете, используемые в производстве смартфонов и другого электрического оборудования, все чаще встречаются в пластмассах повседневного потребления.

Ученые из Университета Плимута и Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне протестировали ряд новых и бывших в употреблении продуктов, включая детские игрушки, офисное оборудование и косметички.

Посредством ряда детальных оценок они исследовали уровни редкоземельных элементов (РЗЭ), а также количества брома и сурьмы, используемых в качестве антипиренов в электрическом оборудовании и как признак наличия переработанного электронного пластика.

Результаты показали, что один или несколько РЗЭ были обнаружены в 24 из 31 протестированного продукта, включая предметы, нерегулируемые утилизации которых запрещены, такие как одноразовая упаковка для пищевых продуктов.

Чаще всего они наблюдались в образцах, содержащих бром и сурьму на уровнях, недостаточных для обеспечения огнестойкости, но также обнаруживались в пластмассах, где эти химические вещества не присутствовали.

Авторы исследования предположили, что есть свидетельства того, что РЗЭ являются повсеместными и широко распространенными загрязнителями как современных, так и прошлых потребительских и экологических пластиков, которые также были обнаружены в выброшенном на берег пластике.

Исследование, опубликованное в журнале Science of the Total Environment , является первым систематическим исследованием всего набора РЗЭ в широком диапазоне потребительских пластмасс.

Хотя ранее они обнаруживались в различных средах, включая грунтовые воды, почвы и атмосферу, исследование демонстрирует широкое загрязнение «пластосферы» РЗЭ, которое, по всей видимости, не связано с каким-то одним источником или деятельностью.

Доктор Эндрю Тернер, адъюнкт-профессор (читатель) в области наук об окружающей среде в Университете Плимута и ведущий автор исследования, сказал: «Редкоземельные элементы имеют множество важных применений в современном электронном оборудовании из-за их магнитных, фосфоресцентных и электрохимических свойств. Однако они не добавляются в пластик намеренно для выполнения каких-либо функций, поэтому их присутствие, скорее всего, является результатом случайного загрязнения во время механического разделения и обработки извлекаемых компонентов.

«Последствия для здоровья, возникающие в результате хронического воздействия малых количеств этих металлов, неизвестны. Но они были обнаружены в более высоких концентрациях в продуктах питания, водопроводной воде и некоторых лекарствах, а это означает, что пластмассы вряд ли представляют собой значительный вектор воздействия на население в целом. Однако они могут указывать на присутствие других более широко известных и лучше изученных химических добавок и остатков, которые вызывают беспокойство ».

Исследование — последняя работа Dr.Тернер изучает наличие токсичных веществ в повседневных потребительских товарах, морском мусоре и окружающей среде в целом.

В мае 2018 года он показал, что опасные химические вещества, такие как бром, сурьма и свинец, находят свое применение в продуктах, контактирующих с пищевыми продуктами, и других повседневных товарах, поскольку производители используют переработанное электрическое оборудование в качестве источника черного пластика.

Его работа была частью успешной заявки Университета на получение Юбилейной Королевской премии в области высшего и дополнительного образования за новаторские исследования загрязнения микропластиками.

Он также основан на предыдущей работе в университете, когда ученые использовали смартфон для демонстрации количества редких или так называемых «конфликтных» элементов в каждом продукте.

---

Переработанные электрические изделия приводят к появлению опасных химикатов в повседневных предметах.

---

Дополнительная информация: Эндрю Тернер и др., Редкоземельные элементы в пластмассах, Science of The Total Environment (2021).DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2021.145405 Предоставлено Плимутский университет

Ссылка : В результате вторичного использования пластика в детских игрушках и пищевой упаковке обнаруживаются редкие металлы (17 февраля 2021 г. ) получено 19 февраля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2021-02-пластик-рециклинг-результаты-редкие-металлы.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Предприниматель из Найроби перерабатывает пластмассовые отходы в кирпичи, более прочные, чем бетон

Дизайн

# кирпичи # пластик #переработка отходов # устойчивость

9 февраля 2021 г.

Грейс Эберт

В совокупности мы используем ошеломляющее количество одноразового пластика каждый год — каждую минуту мы покупаем по всему миру миллион пластиковых бутылок, большая часть которых оказывается на свалках, в океанах и других природных пространствах.Нзамби Мати, 29-летний предприниматель из Найроби, борется с глобальным кризисом, перерабатывая мешки, контейнеры и другие отходы в кирпичи, используемые для внутренних двориков и других строительных проектов.

До открытия своей компании Gjenge Makers Мати работала аналитиком данных и инженером в нефтяной промышленности. Столкнувшись с пластиковыми отходами на улицах Найроби, она решила бросить работу и создала небольшую лабораторию на заднем дворе своей матери, где проверяла смеси песка и пластика. В конце концов Мати получила стипендию для обучения в лаборатории материалов в Университете Колорадо в Боулдере, где она в конечном итоге разработала прототип машины, которая теперь производит текстурированные кирпичи.

Брусчатка, изготовленная из смеси пластика и песка, имеет температуру плавления выше 350 ° C и более долговечна, чем ее бетонные аналоги. Мати и ее команда получают большую часть сырого продукта на фабриках и переработчиках, а иногда и бесплатно, что позволяет компании снизить цену на продукт и сделать его доступным для школ и домовладельцев. На данный момент Gjenge Makers переработала более 20 тонн пластика и создала 112 рабочих мест в общине.

«Абсурдно, что у нас все еще есть проблема обеспечения достойного жилья — основная потребность человека», — говорится в заявлении Мати. «Пластик — это материал, который неправильно используют и неправильно понимают. Потенциал огромен, но его загробная жизнь может быть катастрофической ».

В настоящее время компания производит от 1000 до 1500 кирпичей в день, и Мати надеется расширить свою деятельность по Африке. Вы можете увидеть больше продукции и готовых проектов Gjenge Makers в Instagram. (через designboom)

Nzambi Matee. Все изображения предоставлены Gjenge Makers

# кирпичи # пластик #переработка отходов # устойчивость

Имеют ли для вас значение такие истории и художники? Станьте колоссальным членом и поддержите независимые публикации в области искусства. Присоединяйтесь к сообществу читателей-единомышленников, увлеченных современным искусством, помогите поддержать нашу серию интервью, получите доступ к партнерским скидкам и многое другое.Присоединяйся сейчас!

Химики переосмысливают переработку отходов, чтобы пластмассы не попадали на свалки

Утилизировать приятно. Есть определенное чувство выполненного долга, которое возникает, если мы аккуратно отделяем бутылки от газированных напитков, полиэтиленовые пакеты и стаканчики с йогуртом от остального мусора. Чем больше пластика вы поместите в синюю корзину, тем больше вы не попадете на свалки и в океаны, верно?

Неправильно. Независимо от того, насколько тщательно вы чистите и разделяете пластик, большинство из них все равно попадет в мусорную корзину.

Возьмите гибкие продуктовые пакеты. Эти пленки содержат несколько слоев разных пластиков. Поскольку каждый пластик нужно перерабатывать отдельно, эти пленки не подлежат переработке. Пакеты для продуктов и термоусадочная пленка слишком хрупкие, они могут запутаться на конвейерной ленте с другими материалами. Полипропилен в стаканчиках для йогурта и других предметах также обычно не перерабатывается; переработка мешанины полипропилена дает темный, пахнущий пластик, который будут использовать немногие производители.

Только два вида пластика обычно перерабатываются в Соединенных Штатах: пластик в пластиковых бутылках из-под газировки, полиэтилентерефталат или ПЭТ; и пластик, содержащийся в молочниках и контейнерах для моющих средств — полиэтилен высокой плотности или HDPE.В совокупности эти пластмассы составляют лишь около четверти мирового пластикового мусора, сообщили исследователи в 2017 году в журнале Science Advances . А когда эти пластмассы перерабатываются, они мало пригодны. Плавление пластика для переработки меняет его консистенцию, поэтому ПЭТ из бутылок необходимо смешивать с совершенно новым пластиком, чтобы получить прочный конечный продукт. Переработка смеси разноцветных деталей из полиэтилена высокой плотности позволяет получить темный пластик, пригодный только для изготовления таких товаров, как парковые скамейки и урны, в которых такие свойства, как цвет, не имеют большого значения.

Трудности переработки пластика во все, что производители хотят использовать, — серьезная причина того, почему в мире так много пластиковых отходов, говорит Эрик Бекман, инженер-химик из Университета Питтсбурга. По данным Агентства по охране окружающей среды США, только в 2018 году в США было захоронено 27 миллионов тонн пластика и переработано всего 3 миллиона. Низкий уровень переработки — проблема не только в Соединенных Штатах. Из 6,3 миллиарда тонн пластика, выброшенного в мусор во всем мире, переработано лишь около 9 процентов. Еще 12 процентов сгорело, и почти 80 процентов скопилось на суше или в водоемах.

Поскольку пластик собирается повсюду от вершины Эвереста до дна Марианской впадины, существует острая необходимость уменьшить количество выбрасываемого пластика ( SN: 1/16/21, стр. 5 ). Некоторые люди предлагают заменить пластик биоразлагаемыми материалами, но эти замены, как правило, не такие прочные и дешевые, как пластмассы ( SN: 6/22/19, стр.18 ). Поскольку, на самом деле, пластик в ближайшее время не исчезнет, ​​химики, которые разбираются в тонкостях всего этого надоедливого пластика, работают над тем, чтобы упростить его переработку и превращение в более качественный материал, который пригодится для большего количества вещей.

«Не будет ни одной технологии, которая могла бы стать ответом», — говорит Эд Дэниэлс, старший менеджер проекта в REMADE Institute в Вест-Генриетте, штат Нью-Йорк, который финансирует исследования новых технологий переработки. Некоторые проекты находятся на грани выхода в индустрию; другие — все еще перспективные лабораторные эксперименты. Но все они сосредоточены на создании будущего, в котором любой пластик, попавший в мусорную корзину, может иметь вторую и третью жизнь в новом продукте.

Подпишитесь на последние новости от

Science News

Заголовки и резюме последних Science News статей, доставленных на ваш почтовый ящик

Разборка пластмасс на части

Одним из самых серьезных препятствий в переработке пластика является то, что каждый материал должен обрабатываться отдельно.«Большинство пластмасс подобны маслу и воде», — говорит химик Джеффри Коутс из Корнельского университета. Они просто не смешиваются. Возьмем, к примеру, полиэтиленовый кувшин для моющего средства и его полипропиленовую крышку. «Если вы их расплавите, и я сделаю из этого бутылку и сожму ее, она, по сути, расколется по бокам», — говорит Коутс. «Он безумно хрупкий. Совершенно бесполезно.

Вот почему первый пункт назначения вторичного пластика — это предприятие по рекуперации материалов, где люди и машины занимаются сортировкой. Затем отделенный пластик можно мыть, измельчать, плавить и повторно формовать. Система хорошо работает с простыми предметами, такими как бутылки с содовой и молочники. Но не для таких предметов, как контейнеры с дезодорантом, где бутылка, рукоятка и крышка могут быть сделаны из разных видов пластика. Пленки для упаковки пищевых продуктов, которые содержат несколько слоев разного пластика, особенно сложно разбирать. Ежегодно во всем мире производится 100 миллионов тонн этих многослойных пленок. Когда эти пластмассы выбрасываются, они отправляются на свалки, говорит инженер-химик Джордж Хубер из Университета Висконсин-Мэдисон.

На предприятии по утилизации отходов в Элкридже, штат Мэриленд, рабочие сортируют мусор, движущийся мимо них на конвейерных лентах. Саул Леб / AFP через Getty Images

Для решения этой проблемы Хубер и его коллеги разработали стратегию работы со сложными смесями пластмасс. В процессе используется серия жидких растворителей для растворения отдельных пластиковых компонентов продукта. По словам Хубера, хитрость заключается в том, чтобы правильно подобрать растворители для растворения только одного вида пластика за раз.

Команда протестировала этот метод на упаковочной пленке, содержащей полиэтилен и ПЭТ, а также на пластиковом кислородном барьере из этиленвинилового спирта или EVOH, который сохраняет пищу свежей.

При перемешивании пленки в толуольном растворителе сначала растворяется слой полиэтилена. Погружение оставшейся пленки EVOH-PET в растворитель, называемый DMSO, удаляет EVOH. Затем исследователи выдернули оставшуюся пленку ПЭТ и извлекли два других пластика из отдельных растворителей, добавив «антирастворители». Эти химические вещества заставляли молекулы пластика, которые были диспергированы в жидкостях, собираться вместе в твердые сгустки, которые можно было выловить.

Этот процесс восстановил практически весь пластик из оригинальной пленки, сообщили исследователи в ноябре прошлого года в журнале Science Advances . При тестировании на мешанине из полиэтилена, шариков ПЭТ и EVOH смывки растворителем восстановили более 95 процентов каждого материала, что указывает на то, что эти растворители можно использовать для снятия пластиковых компонентов с более объемных предметов, чем упаковочные пленки. Таким образом, теоретически предприятия по утилизации могут использовать эту технику для разборки контейнеров с множеством пластичных дезодорантов и других продуктов различных форм и размеров.

Хубер и его коллеги планируют найти растворители для растворения большего количества видов пластмасс, таких как полистирол в пенополистироле.Но потребуется гораздо больше работы, чтобы сделать эту стратегию эффективной при сортировке всех сложных комбинаций пластика в реальных вторсырьях.

Изготовление смеси пластмасс

Могут быть также химические средства, позволяющие перерабатывать многослойные пленки и другие смеси пластмасс в том виде, в каком они есть. Добавки, называемые компатибилизаторами, помогают смешивать различные расплавленные пластмассы, так что несортированные материалы можно рассматривать как одно целое. Но не существует универсального компатибилизатора, позволяющего смешивать все виды пластика.А существующие компатибилизаторы широко не используются, потому что они не очень эффективны, а добавление большого количества компатибилизатора в пластиковую смесь обходится дорого.

Чтобы повысить жизнеспособность, Коутс и его коллеги создали высокоэффективный компатибилизатор для полиэтилена и полипропилена. Вместе эти два пластика составляют более половины пластика в мире. Новая молекула компатибилизатора содержит два сегмента полиэтилена, перемежающихся с двумя сегментами полипропилена. Эти чередующиеся сегменты цепляются за пластиковые молекулы одного вида в смеси, объединяя полиэтилен и полипропилен.Это как если бы полиэтилен был сделан из Lego, а полипропилен — из Duplos, и исследователи сделали специальный строительный блок с разъемами, которые подходят для обоих типов блоков.

Наличие двух полиэтиленовых и двух полипропиленовых соединителей для каждой молекулы компатибилизатора, а не одного, сделало этот компатибилизатор более сильным, чем предыдущие версии, как сообщили Коутс и его коллеги в 2017 году в Science . Первое испытание нового средства для совместимости включало сварку вместе полос полиэтилена и полипропилена.Обычно два материала легко отслаиваются. Но со слоем компатибилизатора между ними при разрыве ломались пластиковые полоски, а не уплотнение компатибилизатора.

Во втором тесте исследователи смешали компатибилизатор с расплавленной смесью полиэтилена и полипропилена. Чтобы создать новый прочный пластик, потребовался всего 1 процент компатибилизатора.

«Это безумно мощные добавки, — говорит Коутс. Другие добавки, улучшающие совместимость, должны были быть добавлены в концентрациях до 10 процентов, чтобы удерживать эти два пластика вместе.Новый компатибилизатор стал основой для запуска компании Coates Intermix Performance Materials в Итаке, штат Нью-Йорк,

.

Как новый

Даже если бы каждый кусок пластикового мусора можно было бы легко переработать, это все равно не решило бы мировую проблему пластика. Есть несколько серьезных проблем с тем, как в настоящее время работает переработка, которые серьезно ограничивают возможности использования переработанных материалов.

Во-первых, переработанный пластик унаследовал все красители, антипирены и другие добавки, которые придали каждому оригинальному пластиковому элементу особый внешний вид.«Пластик, который вы действительно извлекаете в конце всего этого, на самом деле представляет собой очень сложную смесь», — говорит химик Сюзанна Скотт из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Немногие производители могут использовать пластик со случайным набором свойств для создания чего-то нового.

Кроме того, переработка разрушает некоторые химические связи в молекулах пластика, влияя на прочность и консистенцию материала. Расплавление и повторное формование пластика похоже на разогрев пиццы в микроволновой печи — вы получаете в основном то, что кладете, только не так хорошо.Это ограничивает количество раз, когда пластик может быть переработан, прежде чем его придется захоронить.

Решение обеих проблем может лежать в новом виде процесса переработки, называемом химическим рециклингом, который обещает производить чистый новый пластик бесконечное количество раз. Химическая переработка предполагает разборку пластика на молекулярном уровне.

Молекулы, из которых состоит пластик, называются полимерами, которые состоят из более мелких мономеров. Используя нагревание и химические вещества, можно разобрать полимеры на мономеры, отделить эти строительные блоки от красителей и других загрязняющих веществ и собрать мономеры вместе в новый пластик.

«Переработка химикатов действительно начала проявляться как сила, я бы сказал, в течение последних трех или четырех лет», — говорит Бекман из Питтсбургского университета. Но большинство методов химической переработки слишком дороги или энергоемки для коммерческого использования. «Он не готов к прайм-тайм», — говорит он.

Для разных пластмасс требуются разные химические процессы переработки, и некоторые из них разрушаются легче, чем другие. «Самый дальний — ПЭТ», — говорит Бекман. «Этот полимер легко разбирать.«Несколько компаний, в том числе французская Carbios, разрабатывают методы химической переработки ПЭТ.

Carbios тестирует ферменты, вырабатываемые микроорганизмами для расщепления ПЭТ. Исследователи компании описали свою работу над одним из таких ферментов в апреле прошлого года в журнале Nature . Микробы обычно используют фермент, называемый кутиназой компоста из ветвей листьев, для разложения воскового налета на листьях растений. Но кутиназа также способна расщеплять ПЭТ на его мономеры: этиленгликоль и терефталевую кислоту.

«Фермент подобен молекулярным ножницам», — говорит Ален Марти, главный научный сотрудник Carbios. Но поскольку он эволюционировал для разложения растительного вещества, а не пластика, он не идеален. Чтобы фермент лучше разбирал ПЭТ на части, «мы переработали то, что мы называем активным центром фермента», — говорит Марти. Это включало замену некоторых аминокислот на стыковочном сайте ПЭТ на другие.

Когда исследователи протестировали свой мутантный фермент на цветных пластиковых хлопьях из ПЭТ-бутылок, применяя 3 миллиграмма фермента на грамм ПЭТ, около 90 процентов пластмассы разрушилось примерно за 10 часов. Исходный фермент достиг максимальной отметки около 50 процентов. Используя мономеры терефталевой кислоты, полученные в этом процессе, исследователи создали новые пластиковые бутылки, которые были такими же прочными, как и оригиналы.

Carbios сейчас строит завод недалеко от Лиона, Франция, чтобы начать химическую переработку ПЭТ в конце этого года.

Более мягкие условия

Но другие пластмассы, такие как полиэтилен и полипропилен, гораздо труднее разрушить путем химической переработки. Например, для разборки молекул полиэтилена требуется температура более 400 ° C.При таком сильном нагреве химия становится хаотичной. Молекулы пластика распадаются случайным образом, образуя сложную смесь соединений, которые можно сжигать в качестве топлива, но не использовать для создания новых материалов.

Скотт, химик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, предлагает частично разрушить эти прочные пластмассы более контролируемым способом в более мягких условиях, чтобы получить другие виды полезных молекул. Недавно она и ее коллеги придумали способ превратить полиэтилен в алкилароматические соединения, которые можно использовать в качестве биоразлагаемых ингредиентов в шампунях, детергентах и ​​других продуктах.Процесс включает помещение полиэтилена в реакционную камеру, установленную на температуру 280 ° C, с порошком катализатора, содержащим наночастицы платины.

Полиэтилен — это длинная молекула, в которой атомы водорода соединены с углеродной цепью, которая может состоять из тысяч атомов углерода. По словам Скотта, платина хорошо разрушает углеродно-водородные связи. «Когда вы это делаете, вы генерируете водород в реакторе, и платиновый катализатор может использовать водород для разрыва углерод-углеродных связей [в основной цепи молекулы].Таким образом, он фактически разрезает цепь на более мелкие кусочки ».

Поскольку эта реакция протекает при относительно умеренной температуре 280 ° C, она происходит упорядоченным образом, в результате чего длинные молекулы полиэтилена превращаются в более короткие цепи, каждая из которых состоит из 30 атомов углерода. Затем эти фрагменты образуют шестисторонние кольцевые структуры, характерные для алкилароматических соединений.

После 24 часов нахождения в реакционной камере «большинство продуктов являются жидкостями, а большинство жидкостей — алкилароматическими», — говорит Скотт.В ходе экспериментов около 69 процентов пластика в полиэтиленовом пакете низкой плотности превратилось в жидкость. Около 55 процентов крышки для бутылок из полиэтилена высокой плотности было преобразовано. По словам Скотта, в процессе также образуются углеводородные газы, которые можно использовать для выработки тепла для проведения реакции на заводе по переработке.

На данный момент это всего лишь лабораторная демонстрация, и, как и многие новые стратегии утилизации, до коммерциализации еще далеко. И никакая модернизация системы переработки отходов не избавит мир от растущих гор пластикового мусора.«Для решения этой задачи нам понадобится набор технологий, — говорит Дэниелс из института REMADE. Но каждая новая технология — будь то упростить переработку пластмасс или преобразование их в более полезные материалы — может помочь.

Переработка одноразового пластика с бактериями

Ежегодно во всем мире производится более 300 миллионов тонн пластика, и около половины производимых материалов предназначены для одноразового использования.

Фактически, за последнее десятилетие было произведено больше пластика, чем за все прошлое столетие.Его невысокая стоимость, жесткие и гибкие свойства, а также широкая универсальность облегчили и нормализовали культуру, кондиционируемую для отходов, тем самым деградируя и загрязняя окружающую среду.

До сих пор механическая и химическая переработка была стандартной реакцией при обращении с пластиком на стадиях его отслуживания. Однако, хотя популярные методы, такие как тепловое сжатие (термомеханическая переработка), позволяют переработать все формы пластика, они энергоемки и могут нарушить целостность молекул полимера перед отправкой сторонним компаниям-производителям для альтернативного использования.

Исследователи из Университета Бен-Гуриона в Негеве изучают биодеградацию бактериями — более простой и экологически чистый способ расщепления и переработки ПЭТ (полиэтилентерефталата), наиболее распространенного типа пластика в упаковке для пищевых продуктов и напитков и текстильных изделиях.

В ноябре было подписано соглашение о сотрудничестве в области исследований между BGN Technologies, технологической компанией Университета Бен-Гуриона и португальской компанией Ecoibéria в рамках годичного проекта по изучению и демонстрации эффективности бактериального биоразложения ПЭТ.

Результаты совместного исследования могут упростить в настоящее время обременительный процесс переработки пластика, используемый сегодня, который включает в себя сбор пластиковых бутылок из контейнеров для переработки, сортировку по типу и цвету, а затем измельчение на мелкие крошки и плавление на листы сырья и волокон.

20 лет исследований

«Наши исследования касались разложения различных полимеров пластмасс», — говорит профессор Ариэль Кушмаро из отдела биотехнологической инженерии BGU.

Ведущим исследователем в этом проекте был профессор Алекс Сиван, который начал работать в этой области 20 лет назад, когда мировые исследования биологического разложения пластмасс только зарождались.

«Мы начали с понимания того, что биоразложение происходит из потребности микроорганизмов в энергии и источнике углерода», — говорит Кушмаро.

«Для этого они расщепляют органическое вещество — углеродные цепи, такие как сахара и даже белки. Мы думали, что, поскольку пластик, полиэтилен и ПЭТ также состоят из углеродных цепей, мы подготовим своего рода «обогащающую культуру» — почву, которая на протяжении многих лет была загрязнена пластиком или ПЭТ с изначальной бактериальной популяцией.”

Очевидным препятствием является то, что полиэтилен не считается биоразлагаемым веществом из-за его очень стабильных углерод-углеродных связей. Таким образом, его бактериальное разложение должно быть облегчено вручную в лаборатории.

«Наряду с бактериями мы добавили материал, который мы хотели, чтобы они разрушили, и позволили им работать в течение нескольких недель. После нескольких попыток мы увидели микроорганизм, который растет и использует полиэтилен в качестве источника углерода и энергии. Это бактерии, которые могут обрабатывать полимеры », — объясняет Кушмаро.

«Мы поняли, что для того, чтобы бактерии разложили углеродные связи в пластиковых полимерах, их нужно было выращивать в безуглеродной среде, чтобы у бактерий не было другого выбора, кроме как потреблять единственный доступный углерод в пластике. чтобы выжить », — говорит Кушмаро.

«Конечно, для целей процесса недостаточно просто снабдить бактерии углеродными цепочками. Нам пришлось дать им всевозможные добавки, например, источники азота и фосфора, чтобы облегчить им процесс разложения.”

Кушмаро, Сиван и их группа исследователей обнаружили несколько типов бактерий, способных успешно биоразлагать микропластики полиэтилена в образцах почвы.

«Мы показали, что в течение 30 дней от 10 до 20 процентов веса почвы было потеряно только в результате разложения, выполняемого бактериями, которые выделяли углекислый газ в процессе дыхания», — говорит Кушмаро.

Ecoibéria, специализирующаяся на переработке ПЭТ-бутылок, осознала потенциал исследований Кушмаро и Сивана и обратилась к BGN Technologies. Сотрудничество будет включать лабораторные испытания в Израиле, касающиеся того, как бактерии могут расщеплять ПЭТ, и можно ли отделить промежуточные побочные продукты и использовать их в качестве сырья для пластмассовой промышленности.

Если да, то будет еще один раунд инвестиций в пилотную версию. Если пилотный проект в конечном итоге окажется успешным, то потребуется как минимум два-три года дополнительных исследований, прежде чем эту технологию можно будет применить в промышленных условиях.

Более эффективный, более качественный

«Сегодня, если вы хотите эффективно переработать отходы, вы должны отделить бутылки для воды от бутылок для молока, контейнеров для шампуня и т. Д.Необходимость отделять все типы пластика друг от друга — вот что делает этот процесс таким сложным », — говорит доктор Ноам ван дер Хал, изучающий микропластики в Университете Хайфы.

«На самом деле, очень сложно переработать пластмассовые изделия до того же уровня качества и свойств, которые они имели изначально. Сегодня вместо того, чтобы перерабатывать бутылку обратно в бутылку, мы перерабатываем ее в пол на игровой площадке, скамейку или строительный материал. Следовательно, это не переработка в полном смысле этого слова.”

По словам Кушмаро, продукт, полученный при биологическом разложении, является исходным сырьем.

«То, что мы пытаемся производить вместе с Ecoibéria, — это процесс, в котором те же самые ПЭТ-чипы распадаются на исходные материалы, чтобы продукт можно было продавать в его первоначальной форме сырья. Идея состоит в том, что микроорганизмы или ферменты будут разрушать молекулярные полимерные цепи, чтобы извлечь чистое сырье из смеси и воспроизвести ПЭТ, как это делают обычные промышленные практики.”

Будет ли новый процесс экономически выгодным? По словам Кушмаро, биодеградация намного дешевле термических или химических процессов переработки, что дает ей конкурентное преимущество на рынке сырья.

«Они ищут комплексные решения, которые могут улучшить переработку.