Переработка пластмасс

Переработка пластмасс - это переработка пластиковых отходов в новые продукты. При правильном выполнении это может снизить зависимость от свалок, сохранить ресурсы и защитить окружающую среду от загрязнения пластиком и выбросов парниковых газов. Хотя показатели переработки растут, они отстают от показателей других перерабатываемых материалов, таких как алюминий, стекло и бумага. С начала производства пластмасс в 20 веке до 2015 года в мире было произведено около 6,3 миллиарда тонн пластиковых отходов, только 9% из которых были переработаны, и только ~ 1% перерабатывалось более одного раза. Кроме того, 12% было сожжено, а остальные 79% были выброшены на свалку или в окружающую среду, включая море.

Переработка необходима, потому что почти весь пластик не поддается биологическому разложению и, таким образом, накапливается в окружающей среде, где он может нанести вред. Например, около 8 миллионов тонн пластиковых отходов ежегодно попадают в океаны Земли, нанося ущерб водной экосистеме и образуя большие океанические мусорные пятна.

В настоящее время почти вся переработка осуществляется путем переплавки и переработки использованного пластика в новые изделия; так называемая механическая переработка. Это может привести к разложению полимера на химическом уровне, а также требует сортировки отходов как по цвету, так и по типу полимера перед переработкой, что является сложным и дорогостоящим. Сбои в этом могут привести к получению материала с противоречивыми свойствами, что делает его непривлекательным для промышленности. При альтернативном подходе, известном как переработка исходного сырья, отходы пластика превращаются обратно в исходные химикаты, которые затем могут быть переработаны обратно в свежий пластик. Это дает надежду на большую переработку, но страдает от более высоких энергетических и капитальных затрат. Отходы пластика также можно сжигать вместо ископаемого топлива в рамках рекуперации энергии. Это спорная практика, но, тем не менее, она проводится в больших масштабах. В некоторых странах это доминирующая форма утилизации пластиковых отходов, особенно там, где действует политика отвода отходов на свалки.

Переработка пластмасс занимает довольно низкое место в иерархии отходов как средство сокращения пластиковых отходов. Ее пропагандировали с начала 1970-х годов[11], но из-за серьезных экономических и технических проблем она не оказывала сколько-нибудь значительного воздействия на пластиковые отходы до конца 1980-х годов. Индустрия пластмасс подвергалась критике за лоббирование расширения программ утилизации, даже несмотря на то, что отраслевые исследования показали, что большая часть пластика не может быть экономически переработана, и одновременно увеличивается количество первичного пластика или пластика, который не был переработан., производится.

История

Хотя пластмассы были известны до 20-го века, крупномасштабное производство не было реализовано до Второй мировой войны. С учетом поставок металла, предназначенных для использования в военных целях, и возросшего спроса на высокоэффективные материалы эти до сих пор непроверенные синтетические альтернативы стали привлекательными. Нейлон заменил шелк в парашютах, в то время как плексиглас был легкой альтернативой стеклу в самолетах. После войны эти процессы были быстро коммерциализированы, и примерно с 1950 года началась эра пластика, чему во многом способствовал послевоенный экономический бум.

Глобальные экологические движения в 1960-х и 1970-х годах привели к созданию природоохранных агентств во многих юрисдикциях, включая США (EPA, 1970), ЕС (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ директор ENV, 1973), Австралию (EPA, 1971) и Японию (JEA, 1971).). В этой атмосфере экологического сознания пластиковые отходы стали объектом пристального внимания. Самым ранним важным шагом по борьбе с загрязнением пластиком, возможно, было соглашение МАРПОЛ 1973 и 1978 годов, Приложение V которого полностью запрещало сброс пластмасс в океан.

Лоббирование пластмассовой промышленности

По мере того, как росла угроза усиления регулирования со стороны экологического движения, индустрия пластмасс отреагировала лоббированием своих деловых интересов. В США Закон о восстановлении ресурсов, принятый в 1970 году, направил нацию на переработку и восстановление энергии. К 1976 году было предпринято более тысячи попыток принять законодательство, запрещающее или облагающее налогом упаковку, в том числе пластиковую.[15]Индустрия пластмасс отреагировала лоббированием переработки пластика. Это включало в себя кампанию стоимостью 50 миллионов долларов в год через такие организации, как Keep America Beautiful с сообщением о том, что пластик может и будет перерабатываться, , а также лоббирование создания коллекций вторичной переработки на обочине.

Однако лидеры нефтехимической промышленности понимали, что пластик нельзя экономично перерабатывать с использованием технологий того времени. Например, в апрельском отчете 1973 года, написанном промышленными учеными для industry executive, говорится, что "Устаревшие продукты не восстанавливаются" и что "ухудшение свойств и характеристик смолы происходит во время первоначального изготовления, в результате старения и в любом процессе утилизации". В отчете сделан вывод, что сортировка пластика "неосуществима". Научное сообщество также знало об этом, в современных отчетах подчеркивались многочисленные технические барьеры.

Во всем мире пластиковые отходы почти полностью утилизировались на свалках до начала 1980-х годов, когда темпы сжигания возросли. Хотя была известна более совершенная технология, на этих ранних мусоросжигательных заводах часто отсутствовали усовершенствованные камеры сгорания или системы контроля выбросов, что приводило к выделению диоксинов и диоксиноподобных соединений.Замена или модернизация этих установок на более чистые с утилизацией отходов в энергию была постепенной.

Переработка пластика началась всерьез только в конце 1980-х годов. В 1988 году Американское общество пластмассовой промышленности создало Совет по решениям для твердых отходов как торговую ассоциацию, чтобы донести идею переработки пластмасс до общественности. Ассоциация лоббировала американские муниципалитеты с целью запуска или расширения программ сбора пластиковых отходов и лоббировать штаты США, требуя маркировки пластиковых контейнеров и продуктов символами переработки. Это совпало с введением в 1988 году кодов идентификации полимеров, которые обеспечивали стандартную систему идентификации различных типов полимеров на предприятиях по переработке материалов, где сортировка пластика по-прежнему в основном выполнялась вручную.

Глобальная торговля переработкой

Растущая глобализация в 1990-х годах позволила экспортировать пластиковые отходы из стран с развитой экономикой в развивающиеся страны и страны со средним уровнем дохода, где их можно было сортировать и перерабатывать дешевле. Это стало частью растущей глобальной торговли отходами, в результате которой ежегодная торговля пластиковыми отходами быстро росла с 1993 года.

Многие правительства считают предметы переработанными, если они были экспортированы с этой целью, однако такая практика обвиняется в экологическом демпинге, поскольку законы об охране окружающей среды и их соблюдение, как правило, слабее в менее развитых странах, и с экспортируемыми пластиковыми отходами можно обращаться неправильно, что позволяет им попадать в окружающую среду в виде пластикового загрязнения. К 2016 году было экспортировано около 14 тонн всех пластиковых отходов, предназначенных для вторичной переработки, причем около половины из них (7,35 млн тонн) приходится на Китай. Однако большая часть этого была некачественным смешанным пластиком, который было трудно сортировать и перерабатывать, и в конечном итоге он накапливался на свалках и в переработчиках или выбрасывался. Переработанный пластик широко использовался в производстве в Китае, а импортируемые пластиковые отходы перерабатывались преимущественно в неформальном секторе, который предоставлял услуги по переработке с использованием низких технологий. Страны с высоким уровнем дохода, такие как Германия, Япония, Соединенное Королевство и Соединенные Штаты, были ведущими экспортерами пластиковых отходов.

В 2017 году Китай начал ограничивать импорт пластмассовых отходов в рамках операции "Национальный меч". Европа и Северная Америка страдали от чрезмерного скопления отходов, и отходы пластика в конечном итоге экспортировались в другие страны, в основном в Юго-Восточной Азии, такие как Вьетнам и Малайзия, а также в такие страны, как Турция и Индия, с менее строгими экологическими нормами. Правительства, в том числе Индонезии, Малайзии и Таиланда, быстро отреагировали на сокращение незаконного импорта пластиковых отходов, усилив пограничный контроль. В связи с усилением контроля за импортом происходит репатриация нелегальных контейнеров, хотя это остается долгим и сложным процессом. Следовательно, контейнеры для пластиковых отходов накапливались в портах Юго-Восточной Азии.

Поскольку глобальная торговля отходами становится все более сложной, внимание вернулось к решениям на местном уровне. Были предложены схемы расширенной ответственности производителей, которые будут облагать налогом производителей пластика, чтобы субсидировать переработчиков.

В 2019 году международная торговля пластиковыми отходами стала регулироваться в соответствии с Базельской конвенцией. В соответствии с Конвенцией любая Сторона может принять решение о запрете импорта опасных пластиковых отходов, а с 1 января 2021 года - некоторых смешанных пластиковых отходов. Стороны Конвенции обязаны принимать меры для обеспечения экологически обоснованного обращения со своими отходами либо через альтернативных импортеров, либо путем увеличения собственных мощностей.

Пандемия COVID-19 временно сократила мировую торговлю пластиковыми отходами, в том числе из-за снижения активности на объектах по переработке отходов, перебоев в доставке и низких цен на нефть, которые снизили стоимость первичного пластика и сделали переработку пластика менее прибыльной.

Нормы производства и переработки

Глобальное количество пластика, производимого и утилизируемого ежегодно (1950-2015 гг.), с указанием предполагаемых объемов, утилизируемых путем захоронения на свалках, переработки и сжигания.

Общее количество пластика, когда-либо произведенного во всем мире, до 2015 года оценивается в 8,3 миллиарда тонн.[6] Приблизительно 6,3 миллиарда тонн этого количества было выброшено как отходы, из которых около 79% скопилось на свалках или в окружающей среде, 12% было сожжено, а 9% было переработано, хотя только ~ 1% всего пластика когда-либо перерабатывался более одного раза.

К 2015 году мировое производство достигло примерно 381 тонны в год, что превышает совокупный вес каждого человека на Земле.Уровень переработки в том году составил 19,5%, при этом 25,5% было сожжено, а остальные 55% утилизированы, в основном на свалку. Эти показатели значительно отстают от показателей других вторсырья, таких как бумага, металл и стекло. Несмотря на то, что процент материала, подлежащего вторичной переработке или сжиганию, увеличивается с каждым годом, тоннаж оставшихся отходов также продолжает расти. Это связано с тем, что мировое производство пластика продолжает расти год от года. При отсутствии контроля производство может достичь ~ 800 тонн в год к 2040 году, хотя реализация всех возможных мер может снизить загрязнение пластиком на 40% по сравнению с показателями 2016 года.

Внимание к средним мировым показателям может скрыть тот факт, что показатели переработки также различаются в зависимости от типа пластика. Широко используются несколько типов, каждый из которых обладает различными химическими и физическими свойствами. Это приводит к различиям в легкости, с которой они могут быть отсортированы и переработаны; что влияет на стоимость и размер рынка для восстановленных материалов. ПЭТ и ПЭНД имеют самые высокие показатели переработки, в то время как полистирол и полиуретан часто почти не перерабатываются вообще.

Одной из причин низкого уровня переработки пластмасс является слабый спрос со стороны производителей, которые опасаются, что переработанные пластмассы будут иметь плохие или несовместимые механические свойства.[10]Процент пластика, который может быть полностью переработан, а не переработан или отправлен в отходы, может быть увеличен, если производители упакованных товаров сведут к минимуму смешивание упаковочных материалов и устранят загрязняющие вещества. Ассоциация переработчиков пластмасс выпустила "Руководство по проектированию для вторичной переработки".

Наиболее часто производимые пластиковые потребительские товары включают упаковку из полиэтилена низкой плотности (например, пакеты, контейнеры, пищевая упаковочная пленка), контейнеры из полиэтилена высокой плотности (например, бутылки из-под молока, бутылки из-под шампуня, стаканчики для мороженого) и ПЭТ (например, бутылки для воды и других напитков). В совокупности на эти продукты приходится около 36% использования пластмасс в мире. Большинство из них (например, одноразовые стаканчики, тарелки, столовые приборы, контейнеры для еды на вынос, пакеты для переноски) используются недолго, многие менее суток. Использование пластмасс в строительстве, текстильной промышленности, транспорте и электрооборудовании также составляет значительную долю рынка пластмасс. Пластиковые изделия, используемые для таких целей, как правило, имеют более длительный срок службы, чем, например, пластиковая упаковка. Они могут использоваться в течение периодов от примерно пяти лет (например, текстиль и электрооборудование) до более 20 лет (например, строительные материалы, промышленное оборудование).

Региональные данные

Потребление пластика в разных странах и сообществах различается, и та или иная форма пластика проникла в жизнь большинства людей. На страны Северной Америки (НАФТА) приходится 21% мирового потребления пластика, за ними следуют Китай (20%) и Западная Европа (18%). В Северной Америке и Европе наблюдается высокое потребление пластика на душу населения (94 кг и 85 кг на душу населения в год соответственно). В Китае потребление на душу населения ниже (58 кг на душу населения в год), но потребление по всей стране высокое из-за его большого населения.

В 2012 году в Европейском союзе было собрано 25,2 тонны пластиковых отходов после потребления. Из них более 60% (15,6 тонн) было восстановлено, а 40% (9,6 тонн) было утилизировано вместе с твердыми бытовыми отходами (ТБО). Из 15,6 тонн переработанных пластиковых отходов около 6,6 тонн было фактически переработано, в то время как остальная часть, вероятно, использовалась в качестве топлива для переработки отходов (RDF) или сжигалась в установках для сжигания ТБО с рекуперацией энергии (около 9 тонн). Хотя Европу можно считать лидером по переработке пластмасс, только около 26% пластиковых отходов перерабатывается.

Деятельность по переработке пластмассовых отходов крупнейших производителей оказывает наибольшее влияние на глобальные средние показатели. Это смесь стран с развитой экономикой и крупных развивающихся стран, однако не все из них публикуют официальную статистику по уровню переработки пластика. Другие могут публиковать частичные данные, обычно ограничиваясь населенными пунктами. Это затрудняет проведение точных сравнений, тем более что опубликованные показатели переработки сильно различаются между странами.

Китай|| 59.08 ||0.12|| - ||- ||- ||Официальной статистики нет Соединенные Штаты ||37.83 ||0.34|| 8%|| 14% ||78% ||Источник: EPA

12 крупнейших производителей пластиковых отходов (+ ЕС) и их показатели переработки в 2010 году

Страна	Количество пластиковых отходов в год (тонн)	Отходы на человека в день (кг)	Вторичное сырье	Сжигание (с рекуперацией энергии)	Захоронение на свалке (и сжигание без рекуперации энергии)	Комментарии
Всего в ЕС*	24.7	0.15	24%	34%	42%
Германия	14.48	0.48	33%	65%	2%
Бразилия	11.85	0.17	-	-	-	Официальной статистики нет
Япония	7.99	0.17	27%	49%	24%
Пакистан	6.41	0.10	-	-	-	Официальной статистики нет
Нигерия	5.96	0.10	12%	0%	88%	Расчетные значения
Россия	5.84	0.11	6%	0%	94%	Оценки Всемирного банка (2013)
Турция	5.60	0.21	5%	0%	95%	Расчетные значения
Египет	5.46	0.18	-	-	-	Официальной статистики нет
Индонезия	5.05	0.06	19%	0%	81%	Расчетные значения
Великобритания	4.93	0.21	23%	8%	69%
Испания	4.71	0.28	23%	17%	60%
Франция	4.56	0.19	18%	40%	42%
Индия	4.49	0.01	42%	18%	40%	Расчетные значения
Остальной мир	60.76	-	-	-	-	Официальной статистики нет
Всего в мире	245.00	0.10	16%	22%	62%

• Хотя формально это не страна, законодательство, касающееся переработки, часто принимается на уровне ЕС

Идентификационные коды

Глобальное образование пластиковых отходов в зависимости от типа полимера. Цвета указывают на пригодность для вторичной переработки: Синий цвет широко используется для вторичной переработки Желтый цвет иногда перерабатывается Красный цвет обычно не перерабатывается

Основная статья: Идентификационный код смолы

На многих пластиковых изделиях нанесены символы, указывающие на тип полимера, из которого они изготовлены. Эти идентификационные коды смолы, часто сокращенно RICs, используются на международном уровне и были первоначально разработаны в 1988 году Обществом пластмассовой промышленности (ныне Ассоциация пластмассовой промышленности) в Соединенных Штатах, но с 2008 года находятся в ведении Международной организации по стандартизации ASTM International.

RICS не являются обязательными во всех странах, но многие производители добровольно маркируют свою продукцию. Более половины штатов США приняли законы, которые требуют, чтобы изделия из пластика были идентифицируемыми.[45]Всего существует семь кодов, шесть для наиболее распространенных видов пластмасс и один универсальный для всего остального. ЕС поддерживает аналогичный список из девяти кодов, который также включает АБС и полиамиды.]RIC явно основаны на символе переработки и вызвали критику за то, что они вводят потребителей в заблуждение, поскольку подразумевают, что товар всегда будет пригоден для вторичной переработки, хотя это не обязательно так.

RIC не особенно важны для однопоточной переработки, поскольку эти операции все чаще автоматизируются. Тем не менее, в некоторых странах граждане обязаны разделять свои пластиковые отходы в соответствии с типом полимера перед сбором мусора, и для этого RIC очень полезны. Например, в Японии ПЭТ-бутылки собираются отдельно для переработки.

Текст подписи

Идентификационный код пластика	Тип пластикового полимера	Свойства	Общие области применения	Температуры плавления и стеклования (°C)	Модуль Юнга (средний балл)
	Полиэтилентерефталат (ПЭТ)	Прозрачность, прочность, ударопрочность, барьер для газа и влаги	Бутылки для безалкогольных напитков, воды и заправки для салатов; банки из-под арахисового масла и джема; крышки для рожков мороженого; мелкая непромышленная электроника	Tm = 250; Tg = 76	2–2.7
	Полиэтилен высокой плотности (HDPE)	Жесткость, прочность, ударная вязкость, барьер для газа и влаги	Водопроводные трубы, газовые и пожарные трубопроводы, электрические и коммуникационные трубопроводы, пятигаллоновые ведра, бутылки из-под молока, сока и воды, пакеты для продуктов, несколько бутылок из-под туалетных принадлежностей Tm = 130; Tg = -125	0.8
	Поливинилхлорид (ПВХ)	Универсальность, простота смешивания, прочность, ударопрочность.	Стретч-пленка для непродовольственных товаров, иногда блистерная упаковка. Неупаковка используется для изоляции электрических кабелей, жестких трубопроводов и виниловых пластинок. Tm = 240;Tg = 85	2.4–4.1
	Полиэтилен низкой плотности (LDPE)	Простота обработки; прочность; гибкость; простота герметизации; влагозащитный барьер.	Пакеты для замороженных продуктов; сжимаемые бутылки, например, для меда, горчицы; пищевые пленки; гибкие крышки для контейнеров	Tm = 120;Tg = -125	0.17–0.28
	Полипропилен (ПП)	Прочность; устойчивость к воздействию тепла, химикатов, жира и масла; влагозащитный барьер.	Многоразовая посуда для микроволновой печи или контейнеры на вынос; кухонные принадлежности; контейнеры для йогурта или маргарина; одноразовые стаканчики и тарелки; крышки для бутылок с безалкогольными напитками.	Tm = 173;Tg = -10	1.5–2
	Полистирол (PS)	Универсальность, прозрачность, легко формуется, легко вспенивается	Коробки из-под яиц; одноразовые стаканчики, тарелки, подносы и столовые приборы; пищевые контейнеры из пенопласта; упаковка арахиса и подкладка для упаковки;	Tm = 240 (только изотактический); Tg = 100 (атактический и изотактический)	3–3.5
	Другие (часто из поликарбоната или АБС)	Зависит от полимеров или комбинации полимеров	Бутылки для напитков, бутылочки для детского молока. Поликарбонат используется без упаковки: компакт-диски, "небьющееся" остекление, корпуса электронных устройств, линзы (включая солнцезащитные очки), приборные панели.	Поликарбонат: T m = 225 Tg = 145;	Поликарбонат: 2,6; АБС-пластик: 2,3