26.11.2025
Рециклинг: технологические новинки
Рециклинг пластмасс сегодня — весьма наукоемкая область, в которой активно ведутся поиски новых методов вторичной переработки или совершенствуются традиционные подходы. Также исследователи расширяют границы переработки, включая в это поле материалы, которые раньше считались неперерабатываемыми. Журнал «Пластикс» собрал информацию о последних технологических новинках в данной сфере.
Патент на технологию рециклинга ПА
Компания Invista (Швейцария) получила патент на процесс вторичной переработки ПА-6.6 (нейлона), позволяющий увеличить долю высококачественного сырья при переработке постиндустриальных отходов. Компания также подала вторую патентную заявку на процесс, который позволяет использовать до 100% содержимого отходов потребителей при производстве сырья для выпуска полиамида. Invista заявила, что патенты базируются на ряде программ, направленных на сокращение выбросов, что может помочь клиентам уменьшить углеродный след их продукции.
Первая патентная группа была получена в США, Китае и Европе и охватывает метод вторичной переработки полиамида с высокой относительной вязкостью (RV). Процесс позволяет более широко использовать механически переработанный полиамид, что ранее считалось невозможным для ключевых последующих применений.
Вторая патентная заявка описывает процесс аммонолиза для преобразования смешанного потока отходов полиамида после вторичной переработки потребителями обратно в мономеры гексаметилендиамин и капролактам, необходимые для производства полиамида.
Данная технология находится на ранней стадии разработки, прогнозируется, что она будет иметь высокий выход и производить мономеры со свойствами, эквивалентными первичным, на основе результатов первоначальных испытаний НИОКР. Наряду с собственными усилиями Invista поддерживает стартапы, которые работают над собственными решениями для деполимеризации полиамида.
Комплексная система для измельчения пластмасс
Wittmann Group представила универсальный комплект технических средств, предназначенный для получения высококачественной дробленки и обеспечивающий максимальную стабильность техпроцесса. Вывод на рынок системы Smart Recycling позволил компании продемонстрировать весь свой потенциал в области создания комплексных решений. Новинка задает новую планку качества и эффективности для рециклингового оборудования, предназначенного для работы в составе производственной линии.
Комплект поставки Smart Recycling всегда включает в себя дробилку, мобильную сушилку и дозатор. Подбор и организация взаимодействия всех компонентов системы в каждом конкретном случае осуществляются таким образом, чтобы она, наилучшим образом соответствуя индивидуальным требованиям заказчика, связанными с сырьем, готовым изделием и спецификой производства, обеспечивала максимально эффективный выпуск первоклассной дробленки.
Неотъемлемой частью каждой системы Smart Recycling выступает загрузчик сырья Feedmax Clean, специально разработанный компанией Wittmann для соответствия все более строгим техническим требованиям, непрерывно ужесточающимся по мере развития экономики замкнутого цикла. В ходе транспортировки полимера Feedmax Clean обеспечивает очень высокую степень его сепарации, отсеивая до 80% частиц, диаметр которых не превышает 1000 мкм. Таким образом, данное устройство способно удалять из потока материала больше пыли и мелких элементов, чем альтернативные решения, доступные на рынке, что позволяет поддерживать очень стабильный уровень качества продукции в процессе литья под давлением. Сквозная очистка вторичных материалов от пыли создает условия для их безопасного применения при изготовлении изделий с высокими требованиями к уровню качества.
В числе первых покупателей, заинтересовавшихся новой концепцией поставки периферийного оборудования, стали, к примеру, представители автомобильной промышленности.
К потенциальным заказчикам системы Smart Recycling можно в принципе отнести всех переработчиков пластмасс, практикующих самостоятельный рециклинг литников и бракованных деталей.
Ферментативная переработка ПЭТ
Используя передовые технологии ферментативной инженерии, решение китайской компании Yuantian Biotechnology (Tianjin) обеспечивает высокоэффективное разложение ПЭТ при температуре и давлении окружающей среды. Этот процесс позволяет получить очищенную терефталевую кислоту (rPTA) и этиленгликоль (rEG). Ферментативная переработка ПЭТ в замкнутом цикле преодолевает ограничения, связанные с температурой и давлением окружающей среды, достигая высоких степеней извлечения мономеров, что соответствует принципам экономики замкнутого цикла. Следующим важным шагом является масштабирование технологии и ее валидация в условиях реального производства.
Ключ к ферментативной переработке ПЭТ заключается в разработке ферментов, разлагающих данный полимер. Их активность в тысячи раз выше, чем у природных ферментов, также они обладают повышенной термостабильностью при 20°C и позволяют осуществлять разложение различных отходов ПЭТ до мономеров (rPTA и rEG) при температуре и давлении окружающей среды. В результате происходит реполимеризация в rПЭТ пищевого качества, что обеспечивает бесконечную переработку ПЭТ.
В настоящее время компания Yuantian Biotechnology создала промышленную линию для тоннажной переработки отходов ПЭТ, разработав замкнутую систему по схеме «восстановленная терефталевая кислота — rПЭТ — волокно — ткань — одежда и обувь», расширила сферы применения данной технологии для утилизации высококачественных полиэфиров, полученных из автокомпонентов и упаковки; выпустила первую в мире бутылку rПЭТ, материал для которой получен ферментативным методом из текстильных отходов.
Рециклинг силиконовых отходов
Группа исследователей из Французского национального центра научных исследований (Centre National de la Recherche Scientifique — CNRS) разработала стратегию, позволяющую превратить практически любое использованное изделие из силикона обратно в хлорсиланы, которые можно легко очистить путем дистилляции и повторно использовать для производства новых силиконов.
«Качество хлорсиланов, которые мы производим, не уступает тому, что достигается в промышленности. Вы можете сохранять свойства полимера снова и снова, так что это бесконечная переработка», — утверждает Жан Рейно, один из ведущих исследователей проекта.
«Реакция дает высокий выход восстановленного продукта при относительно низких температурах и работает с огромным разнообразием силиконовых полимеров, включая отходы потребления и промышленные отходы, — говорит Винсент Монтейл, соруководитель проекта. — Она работает даже на сильно сшитых силиконах, обычно используемых в изделиях для выпечки, с которыми другие методы химической переработки не справляются».
Главным недостатком технологии является то, что реакция использует большое количество токсичного, едкого трихлорида бора для поставки необходимых атомов хлора. Рейно говорит, что группа пробовала другие источники хлора, но без особого успеха: не так много других элементов могут конкурировать с кремнием с точки зрения желания образовывать связи с кислородом. Исследователи также использовали хлорид галлия в качестве катализатора, чтобы помочь разорвать связи «кремний-кислород» в полимерной цепи и перемещать атомы хлора и кислорода.
Реакция лучше всего протекает в дихлорметане; немного медленнее, но также исправно — в более безопасных растворителях типа толуола и гептана.
В качестве побочного продукта получается триоксид бора, который можно использовать для производства боросиликатного стекла или нового BCl3.
Силиконы в огромном количестве используются для выпуска разнообразных изделий, например кухонной утвари, косметической упаковки, медицинских приборов, а также в качестве герметиков и смазочных материалов. Они ценятся за свою гибкость, низкую токсичность и термостойкость, однако очень энергоемки и углеродоемки в производстве.
Более 70% углеродного следа силикона приходится на процессы превращения кварца в элементарный кремний и кремния в полимеризуемые хлорсиланы. Поэтому наличие способа регенерации хлорсиланов из отработанного силикона поможет сэкономить энергию и сократить выбросы.
Повышение характеристической вязкости rПЭТ
Компания MEAF Machines (Нидерланды) предложила новую технологию Xtender для совместной переработки расплавов полимеров с исключительными характеристиками смешивания и дегазации. MEAF совместно с итальянским партнером разработала линию, повышающую характеристическую вязкость вторичного полиэтилентерефталатата (rПЭТ) с помощью инновационного запатентованного процесса. Xtender можно применять как на одношнековых, так и на двухшнековых экструдерах, что может произвести революцию в производстве пленок и листов из вторичного ПЭТ.
Технология Xtender позволяет повысить характеристическую вязкость ПЭТ в жидком состоянии полимера посредством поликонденсации, также известной как LSP. Расплав, расположенный непосредственно за экструдером, аксиально транспортируется через дисковый процессор, состоящий из нескольких клиновидных дисков, где загрязнения и нежелательные газы удаляются из полимера с помощью вакуума.
Температура расплава регулируется нагревательными элементами и охлаждающим элементом. Установка включает в себя два встроенных вискозиметра для измерения и контроля характеристической вязкости, а также регулируемую подачу добавок для ускорения реакции конденсации.
В компании отмечают, что важной отличительной особенностью технологии Xtender является то, что конструкция позволяет поддерживать заданную скорость потока за счет многократного прохождения расплава через клиновидные диски. Площадь поверхности расплава, обеспечиваемая благодаря наличию дисков, более чем в 72 раза больше, чем у двухшнековых экструдеров, что обеспечивает точно контролируемые условия реакции поликонденсации.
Утилизация с помощью нефтепродуктов
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) предложили новый способ утилизировать отходы пластмасс с продуктами переработки нефти на специальной установке. Применяемая технология позволяет растворять пластик под действием температуры практически без выделения токсинов. Получаемая смесь обладает необходимыми характеристиками для выпуска бензина и газа.
Сотрудники Пермского Политеха создали новый метод утилизации пластмасс, смешав полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) с вакуумным газойлем — одним из самых тяжелых продуктов переработки нефти.
«Когда нефть нагревают на заводе, из нее последовательно испаряются разные вещества: сначала бензин, потом дизель. Вакуумный газойль — это то, что остается в конце, так называемая тяжелая нефть. Из него обычно делают топливо, перерабатывают в тот же бензин на предприятиях. В нашем исследовании мы пробуем смешать его с пластиком, который хорошо растворяется в нем при нагреве. Такой метод не только утилизирует отходы, но и пригодится в производстве. Из смеси этих компонентов могут получиться полезные продукты, однако для этого требуются определенные условия, которых мы и пытались добиться во время своих экспериментов», — комментирует Алина Олькова, ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.
Особенность тяжелых фракций нефти в том, что она состоит из длинных и сложных по составу молекул. Чтобы получить из нее более ценные продукты, такие как бензин и газ, необходим высокотемпературный режим, разрушающий большие молекулярные структуры на меньшие составляющие. Аналогичный механизм расщепления действует также и на молекулы полимеров, присутствующих в составе смеси.
«Нам необходимо было выяснить, при каких условиях смесь начинает приобретать необходимые характеристики, которые позволят извлекать из нее нефтепродукты. Эксперименты проводились при трех температурах: 150, 200 и 250°С. Мы добавили 5% пластика в газойль и мешали 3 часа. Затем измерили вязкость жидкости, чтобы выяснить возможность ее транспортировки по технологическому оборудованию, а также установили вероятность образования коксового осадка при сгорании данной смеси. В результате при температуре 200°С пластик хорошо растворился в газойле и образовал однородную смесь с подходящими свойствами для применения в промышленности: температура, при которой смесь переходит в вязко-текучее состояние, — выше 75°С, плотность раствора — 0,924 г/см3, а коксуемость смеси составляет 0,5 масс. %. Для извлечения нефтепродуктов эти показатели должны достигать оптимальных значений. Для плотности это 0,87-0,95 г/см3,
для вязкости — не менее 5-15 мм²/с при 50°С, для показателя коксуемости значения находятся в пределах от 3 до 7 масс. %.
Отсюда следует вывод, что наша технология удовлетворяет норме и может применяться в промышленности», — поясняет Валерий Рябов, д.т.н., заведующий кафедрой «Химические технологии» ПНИПУ.
Метод, предложенный учеными ПНИПУ, позволяет не только частично избавляться от пластикового мусора, но и использовать его как сырье для производства топлива или других нефтепродуктов. Это шаг к более экологичной и эффективной переработке, который открывает новые возможности для утилизации пластиковых отходов с пользой для промышленности.
Переработка пластиков с гальваническим покрытием
Немецкая компания Hansgrohe, производящая высококачественные смесители и душевые лейки для кухонь и ванных комнат, разработала совместно с ImpulsTec технологию сортировки и переработки изделий из АБС-пластика с металлизированным покрытием. Дэвид Цапф, специалист по технологиям обработки поверхностей в компании Hansgrohe, рассказывает: «Мы уделяем особое внимание долговечности наших изделий, поскольку клиенты используют их и чистят много раз в течение долгих лет. Это требует особо прочного соединения пластика с металлом при производстве компонентов из АБС-пластика, которые покрываются гальваническим методом. Несмотря на выверенные производственные процессы, брак все равно образуется, и мы годами искали способы эффективного возврата этих материалов в производственный цикл».
С 2021 года компания начала разработку процесса удаления гальванического покрытия с пластиковых деталей совместно с фирмой ImpulsTec, которая специализируется на внедрении промышленных систем ударно-волнового измельчения. Идея заключалась в сочетании ударно-волновой обработки с предварительным измельчением и последующей магнитной сепарацией. Обработанный материал поступает в третий контейнер и там сушится. Затем отдельные частицы материала отделяются друг от друга с помощью магнитной сепарации. Большая часть материала (70-80%) — это пластик. Для производства высококачественных новых изделий из него он должен иметь стабильную чистоту не менее 99,8%. Оставшаяся часть материала состоит из металлов: меди, никеля и хрома.
Дэвид Цапф отмечает: «Новый процесс, разработанный совместно с ImpulsTec, позволяет нам продавать полученную металлическую фракцию (медь и никель) и возвращать 100% измельченного пластика в сырьевой цикл нашего производства. Таким образом завод Hansgrohe стал не только работать экологичнее, но и получил экономические преимущества. Линия вторичной переработки рассчитана на годовую переработку 100 т металлизированного пластика. Полученного вторичного материала хватит для производства миллиона новых душевых систем».
Радиационное облучение отходов
По мнению сотрудников Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) радиационные технологии на базе ионизации способны обеспечить уникальные преимущества процессу переработки отходов пластмасс благодаря повышению его экологичности и энергоэффективности.
Радиационная переработка отходов пластмасс — экспериментальный метод, основанный на использовании высокоэнергетического излучения для разрушения полимерной матрицы, при этом физические характеристики наполнителя остаются неизменными. Такой подход обеспечивает снижение энергетических затрат на переработку вместо использования высоких температур и дорогостоящих химических добавок. Также улучшаются механические характеристики материала, что открывает возможности для использования переработанного пластика в областях (от автомобильной промышленности до производства строительных материалов), где к качеству материалов предъявляются повышенные требования.
Подобная обработка может осуществляться следующими методами:
— сшивание полимеров (облучение электронным пучком для образования мостиков между полимерными цепями. За счет соединения цепей улучшаются свойства материала);
— расщепление цепи (облучение разрушает полимеры, благодаря чему материалы становятся более ломкими и легче поддаются измельчению в более тонкие полимеры);
— прививка полимеров (выращивание специально подобранной короткой полимерной цепи на поверхности другого полимера для изменения его свойств. Этот метод может быть использован для соединения обычно несовместимых друг с другом полимеров, что упрощает процесс изменения формы и структуры отходов).
Для радиационной переработки отходов пластмасс используют электронно-пучковые ускорители. Также разрабатываются компактные ускорители с высокой энергией, пригодные для использования при высоких температурах и в агрессивных средах.
Технологии на базе облучения могут также дополнить и улучшить традиционные методы переработки. В процессе радиолиза, совмещенного с химическим методом переработки, известным как пиролиз, содержащиеся в пластиковых отходах полимеры могут быть расщеплены и превращены в топливо или химические компоненты для создания новых продуктов без добавления первичных полимеров. Помимо традиционных методов переработки, облучение открывает дорогу для использования инновационных подходов, позволяя смешивать пластиковые отходы с другими материалами для создания более долговечных изделий.
Исследователи Уральского федерального и Уральского государственного лесотехнического университетов облучили образцы ПЭТ высокоэнергетическим электронным пучком. Исследование показало, что облучение снижает температуру плавления и повышает текучесть расплава, что облегчает переработку материала. Также этот метод увеличивает рабочую температуру ПЭТ, что позволяет модифицированному грануляту сохранять свои механические свойства при высоких температурах.
У данного метода переработки пока есть и свои ограничения: он эффективен только в работе с тонкостенными пластиками, а также на подобном производстве должны быть обеспечены повышенные меры безопасности.
Российская технология переработки тетрапака
Отечественную установку по разделению использованной упаковки типа «тетрапак» на составляющие разработали специалисты архангельского Северного Арктического федерального университета (САФУ). Тетрапаком в России традиционно называют асептическую упаковку или тару для пищевых продуктов, состоящую из нескольких слоев различных материалов. Основную часть занимает картон (75%), также используются полимерные покрытия разных типов и, в некоторых случаях, алюминиевая фольга. До сегодняшнего дня в РФ отсутствовала собственная технология переработки этого вида тары.
«В результате исследования специалисты центра коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП НО) «Арктика» САФУ предложили и запатентовали способ разделения макулатуры тетрапак на полиэтилен и целлюлозу. Данный способ позволил использовать макулатуру тетрапак для производства конечного продукта — «эковаты», которая может применяться в качестве утеплителя», — отмечают сотрудники центра.
Как сообщают в САФУ, целлюлозу, полученную данным способом, невозможно использовать для изготовления бумаги, при этом для производства утеплителя переработанный материал подходит. Установка прошла апробацию, получена первая партия готовой продукции.
Посмотреть в журнале
Патент на технологию рециклинга ПА
Компания Invista (Швейцария) получила патент на процесс вторичной переработки ПА-6.6 (нейлона), позволяющий увеличить долю высококачественного сырья при переработке постиндустриальных отходов. Компания также подала вторую патентную заявку на процесс, который позволяет использовать до 100% содержимого отходов потребителей при производстве сырья для выпуска полиамида. Invista заявила, что патенты базируются на ряде программ, направленных на сокращение выбросов, что может помочь клиентам уменьшить углеродный след их продукции.
Первая патентная группа была получена в США, Китае и Европе и охватывает метод вторичной переработки полиамида с высокой относительной вязкостью (RV). Процесс позволяет более широко использовать механически переработанный полиамид, что ранее считалось невозможным для ключевых последующих применений.
Вторая патентная заявка описывает процесс аммонолиза для преобразования смешанного потока отходов полиамида после вторичной переработки потребителями обратно в мономеры гексаметилендиамин и капролактам, необходимые для производства полиамида.
Данная технология находится на ранней стадии разработки, прогнозируется, что она будет иметь высокий выход и производить мономеры со свойствами, эквивалентными первичным, на основе результатов первоначальных испытаний НИОКР. Наряду с собственными усилиями Invista поддерживает стартапы, которые работают над собственными решениями для деполимеризации полиамида.
Комплексная система для измельчения пластмасс
Wittmann Group представила универсальный комплект технических средств, предназначенный для получения высококачественной дробленки и обеспечивающий максимальную стабильность техпроцесса. Вывод на рынок системы Smart Recycling позволил компании продемонстрировать весь свой потенциал в области создания комплексных решений. Новинка задает новую планку качества и эффективности для рециклингового оборудования, предназначенного для работы в составе производственной линии.
Комплект поставки Smart Recycling всегда включает в себя дробилку, мобильную сушилку и дозатор. Подбор и организация взаимодействия всех компонентов системы в каждом конкретном случае осуществляются таким образом, чтобы она, наилучшим образом соответствуя индивидуальным требованиям заказчика, связанными с сырьем, готовым изделием и спецификой производства, обеспечивала максимально эффективный выпуск первоклассной дробленки.
Неотъемлемой частью каждой системы Smart Recycling выступает загрузчик сырья Feedmax Clean, специально разработанный компанией Wittmann для соответствия все более строгим техническим требованиям, непрерывно ужесточающимся по мере развития экономики замкнутого цикла. В ходе транспортировки полимера Feedmax Clean обеспечивает очень высокую степень его сепарации, отсеивая до 80% частиц, диаметр которых не превышает 1000 мкм. Таким образом, данное устройство способно удалять из потока материала больше пыли и мелких элементов, чем альтернативные решения, доступные на рынке, что позволяет поддерживать очень стабильный уровень качества продукции в процессе литья под давлением. Сквозная очистка вторичных материалов от пыли создает условия для их безопасного применения при изготовлении изделий с высокими требованиями к уровню качества.
В числе первых покупателей, заинтересовавшихся новой концепцией поставки периферийного оборудования, стали, к примеру, представители автомобильной промышленности.
К потенциальным заказчикам системы Smart Recycling можно в принципе отнести всех переработчиков пластмасс, практикующих самостоятельный рециклинг литников и бракованных деталей.
Ферментативная переработка ПЭТ
Используя передовые технологии ферментативной инженерии, решение китайской компании Yuantian Biotechnology (Tianjin) обеспечивает высокоэффективное разложение ПЭТ при температуре и давлении окружающей среды. Этот процесс позволяет получить очищенную терефталевую кислоту (rPTA) и этиленгликоль (rEG). Ферментативная переработка ПЭТ в замкнутом цикле преодолевает ограничения, связанные с температурой и давлением окружающей среды, достигая высоких степеней извлечения мономеров, что соответствует принципам экономики замкнутого цикла. Следующим важным шагом является масштабирование технологии и ее валидация в условиях реального производства.
Ключ к ферментативной переработке ПЭТ заключается в разработке ферментов, разлагающих данный полимер. Их активность в тысячи раз выше, чем у природных ферментов, также они обладают повышенной термостабильностью при 20°C и позволяют осуществлять разложение различных отходов ПЭТ до мономеров (rPTA и rEG) при температуре и давлении окружающей среды. В результате происходит реполимеризация в rПЭТ пищевого качества, что обеспечивает бесконечную переработку ПЭТ.
В настоящее время компания Yuantian Biotechnology создала промышленную линию для тоннажной переработки отходов ПЭТ, разработав замкнутую систему по схеме «восстановленная терефталевая кислота — rПЭТ — волокно — ткань — одежда и обувь», расширила сферы применения данной технологии для утилизации высококачественных полиэфиров, полученных из автокомпонентов и упаковки; выпустила первую в мире бутылку rПЭТ, материал для которой получен ферментативным методом из текстильных отходов.
Рециклинг силиконовых отходов
Группа исследователей из Французского национального центра научных исследований (Centre National de la Recherche Scientifique — CNRS) разработала стратегию, позволяющую превратить практически любое использованное изделие из силикона обратно в хлорсиланы, которые можно легко очистить путем дистилляции и повторно использовать для производства новых силиконов.
«Качество хлорсиланов, которые мы производим, не уступает тому, что достигается в промышленности. Вы можете сохранять свойства полимера снова и снова, так что это бесконечная переработка», — утверждает Жан Рейно, один из ведущих исследователей проекта.
«Реакция дает высокий выход восстановленного продукта при относительно низких температурах и работает с огромным разнообразием силиконовых полимеров, включая отходы потребления и промышленные отходы, — говорит Винсент Монтейл, соруководитель проекта. — Она работает даже на сильно сшитых силиконах, обычно используемых в изделиях для выпечки, с которыми другие методы химической переработки не справляются».
Главным недостатком технологии является то, что реакция использует большое количество токсичного, едкого трихлорида бора для поставки необходимых атомов хлора. Рейно говорит, что группа пробовала другие источники хлора, но без особого успеха: не так много других элементов могут конкурировать с кремнием с точки зрения желания образовывать связи с кислородом. Исследователи также использовали хлорид галлия в качестве катализатора, чтобы помочь разорвать связи «кремний-кислород» в полимерной цепи и перемещать атомы хлора и кислорода.
Реакция лучше всего протекает в дихлорметане; немного медленнее, но также исправно — в более безопасных растворителях типа толуола и гептана.
В качестве побочного продукта получается триоксид бора, который можно использовать для производства боросиликатного стекла или нового BCl3.
Силиконы в огромном количестве используются для выпуска разнообразных изделий, например кухонной утвари, косметической упаковки, медицинских приборов, а также в качестве герметиков и смазочных материалов. Они ценятся за свою гибкость, низкую токсичность и термостойкость, однако очень энергоемки и углеродоемки в производстве.
Более 70% углеродного следа силикона приходится на процессы превращения кварца в элементарный кремний и кремния в полимеризуемые хлорсиланы. Поэтому наличие способа регенерации хлорсиланов из отработанного силикона поможет сэкономить энергию и сократить выбросы.
Повышение характеристической вязкости rПЭТ
Компания MEAF Machines (Нидерланды) предложила новую технологию Xtender для совместной переработки расплавов полимеров с исключительными характеристиками смешивания и дегазации. MEAF совместно с итальянским партнером разработала линию, повышающую характеристическую вязкость вторичного полиэтилентерефталатата (rПЭТ) с помощью инновационного запатентованного процесса. Xtender можно применять как на одношнековых, так и на двухшнековых экструдерах, что может произвести революцию в производстве пленок и листов из вторичного ПЭТ.
Технология Xtender позволяет повысить характеристическую вязкость ПЭТ в жидком состоянии полимера посредством поликонденсации, также известной как LSP. Расплав, расположенный непосредственно за экструдером, аксиально транспортируется через дисковый процессор, состоящий из нескольких клиновидных дисков, где загрязнения и нежелательные газы удаляются из полимера с помощью вакуума.
Температура расплава регулируется нагревательными элементами и охлаждающим элементом. Установка включает в себя два встроенных вискозиметра для измерения и контроля характеристической вязкости, а также регулируемую подачу добавок для ускорения реакции конденсации.
В компании отмечают, что важной отличительной особенностью технологии Xtender является то, что конструкция позволяет поддерживать заданную скорость потока за счет многократного прохождения расплава через клиновидные диски. Площадь поверхности расплава, обеспечиваемая благодаря наличию дисков, более чем в 72 раза больше, чем у двухшнековых экструдеров, что обеспечивает точно контролируемые условия реакции поликонденсации.
Утилизация с помощью нефтепродуктов
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) предложили новый способ утилизировать отходы пластмасс с продуктами переработки нефти на специальной установке. Применяемая технология позволяет растворять пластик под действием температуры практически без выделения токсинов. Получаемая смесь обладает необходимыми характеристиками для выпуска бензина и газа.
Сотрудники Пермского Политеха создали новый метод утилизации пластмасс, смешав полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) с вакуумным газойлем — одним из самых тяжелых продуктов переработки нефти.
«Когда нефть нагревают на заводе, из нее последовательно испаряются разные вещества: сначала бензин, потом дизель. Вакуумный газойль — это то, что остается в конце, так называемая тяжелая нефть. Из него обычно делают топливо, перерабатывают в тот же бензин на предприятиях. В нашем исследовании мы пробуем смешать его с пластиком, который хорошо растворяется в нем при нагреве. Такой метод не только утилизирует отходы, но и пригодится в производстве. Из смеси этих компонентов могут получиться полезные продукты, однако для этого требуются определенные условия, которых мы и пытались добиться во время своих экспериментов», — комментирует Алина Олькова, ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.
Особенность тяжелых фракций нефти в том, что она состоит из длинных и сложных по составу молекул. Чтобы получить из нее более ценные продукты, такие как бензин и газ, необходим высокотемпературный режим, разрушающий большие молекулярные структуры на меньшие составляющие. Аналогичный механизм расщепления действует также и на молекулы полимеров, присутствующих в составе смеси.
«Нам необходимо было выяснить, при каких условиях смесь начинает приобретать необходимые характеристики, которые позволят извлекать из нее нефтепродукты. Эксперименты проводились при трех температурах: 150, 200 и 250°С. Мы добавили 5% пластика в газойль и мешали 3 часа. Затем измерили вязкость жидкости, чтобы выяснить возможность ее транспортировки по технологическому оборудованию, а также установили вероятность образования коксового осадка при сгорании данной смеси. В результате при температуре 200°С пластик хорошо растворился в газойле и образовал однородную смесь с подходящими свойствами для применения в промышленности: температура, при которой смесь переходит в вязко-текучее состояние, — выше 75°С, плотность раствора — 0,924 г/см3, а коксуемость смеси составляет 0,5 масс. %. Для извлечения нефтепродуктов эти показатели должны достигать оптимальных значений. Для плотности это 0,87-0,95 г/см3,
для вязкости — не менее 5-15 мм²/с при 50°С, для показателя коксуемости значения находятся в пределах от 3 до 7 масс. %.
Отсюда следует вывод, что наша технология удовлетворяет норме и может применяться в промышленности», — поясняет Валерий Рябов, д.т.н., заведующий кафедрой «Химические технологии» ПНИПУ.
Метод, предложенный учеными ПНИПУ, позволяет не только частично избавляться от пластикового мусора, но и использовать его как сырье для производства топлива или других нефтепродуктов. Это шаг к более экологичной и эффективной переработке, который открывает новые возможности для утилизации пластиковых отходов с пользой для промышленности.
Переработка пластиков с гальваническим покрытием
Немецкая компания Hansgrohe, производящая высококачественные смесители и душевые лейки для кухонь и ванных комнат, разработала совместно с ImpulsTec технологию сортировки и переработки изделий из АБС-пластика с металлизированным покрытием. Дэвид Цапф, специалист по технологиям обработки поверхностей в компании Hansgrohe, рассказывает: «Мы уделяем особое внимание долговечности наших изделий, поскольку клиенты используют их и чистят много раз в течение долгих лет. Это требует особо прочного соединения пластика с металлом при производстве компонентов из АБС-пластика, которые покрываются гальваническим методом. Несмотря на выверенные производственные процессы, брак все равно образуется, и мы годами искали способы эффективного возврата этих материалов в производственный цикл».
С 2021 года компания начала разработку процесса удаления гальванического покрытия с пластиковых деталей совместно с фирмой ImpulsTec, которая специализируется на внедрении промышленных систем ударно-волнового измельчения. Идея заключалась в сочетании ударно-волновой обработки с предварительным измельчением и последующей магнитной сепарацией. Обработанный материал поступает в третий контейнер и там сушится. Затем отдельные частицы материала отделяются друг от друга с помощью магнитной сепарации. Большая часть материала (70-80%) — это пластик. Для производства высококачественных новых изделий из него он должен иметь стабильную чистоту не менее 99,8%. Оставшаяся часть материала состоит из металлов: меди, никеля и хрома.
Дэвид Цапф отмечает: «Новый процесс, разработанный совместно с ImpulsTec, позволяет нам продавать полученную металлическую фракцию (медь и никель) и возвращать 100% измельченного пластика в сырьевой цикл нашего производства. Таким образом завод Hansgrohe стал не только работать экологичнее, но и получил экономические преимущества. Линия вторичной переработки рассчитана на годовую переработку 100 т металлизированного пластика. Полученного вторичного материала хватит для производства миллиона новых душевых систем».
Радиационное облучение отходов
По мнению сотрудников Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) радиационные технологии на базе ионизации способны обеспечить уникальные преимущества процессу переработки отходов пластмасс благодаря повышению его экологичности и энергоэффективности.
Радиационная переработка отходов пластмасс — экспериментальный метод, основанный на использовании высокоэнергетического излучения для разрушения полимерной матрицы, при этом физические характеристики наполнителя остаются неизменными. Такой подход обеспечивает снижение энергетических затрат на переработку вместо использования высоких температур и дорогостоящих химических добавок. Также улучшаются механические характеристики материала, что открывает возможности для использования переработанного пластика в областях (от автомобильной промышленности до производства строительных материалов), где к качеству материалов предъявляются повышенные требования.
Подобная обработка может осуществляться следующими методами:
— сшивание полимеров (облучение электронным пучком для образования мостиков между полимерными цепями. За счет соединения цепей улучшаются свойства материала);
— расщепление цепи (облучение разрушает полимеры, благодаря чему материалы становятся более ломкими и легче поддаются измельчению в более тонкие полимеры);
— прививка полимеров (выращивание специально подобранной короткой полимерной цепи на поверхности другого полимера для изменения его свойств. Этот метод может быть использован для соединения обычно несовместимых друг с другом полимеров, что упрощает процесс изменения формы и структуры отходов).
Для радиационной переработки отходов пластмасс используют электронно-пучковые ускорители. Также разрабатываются компактные ускорители с высокой энергией, пригодные для использования при высоких температурах и в агрессивных средах.
Технологии на базе облучения могут также дополнить и улучшить традиционные методы переработки. В процессе радиолиза, совмещенного с химическим методом переработки, известным как пиролиз, содержащиеся в пластиковых отходах полимеры могут быть расщеплены и превращены в топливо или химические компоненты для создания новых продуктов без добавления первичных полимеров. Помимо традиционных методов переработки, облучение открывает дорогу для использования инновационных подходов, позволяя смешивать пластиковые отходы с другими материалами для создания более долговечных изделий.
Исследователи Уральского федерального и Уральского государственного лесотехнического университетов облучили образцы ПЭТ высокоэнергетическим электронным пучком. Исследование показало, что облучение снижает температуру плавления и повышает текучесть расплава, что облегчает переработку материала. Также этот метод увеличивает рабочую температуру ПЭТ, что позволяет модифицированному грануляту сохранять свои механические свойства при высоких температурах.
У данного метода переработки пока есть и свои ограничения: он эффективен только в работе с тонкостенными пластиками, а также на подобном производстве должны быть обеспечены повышенные меры безопасности.
Российская технология переработки тетрапака
Отечественную установку по разделению использованной упаковки типа «тетрапак» на составляющие разработали специалисты архангельского Северного Арктического федерального университета (САФУ). Тетрапаком в России традиционно называют асептическую упаковку или тару для пищевых продуктов, состоящую из нескольких слоев различных материалов. Основную часть занимает картон (75%), также используются полимерные покрытия разных типов и, в некоторых случаях, алюминиевая фольга. До сегодняшнего дня в РФ отсутствовала собственная технология переработки этого вида тары.
«В результате исследования специалисты центра коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП НО) «Арктика» САФУ предложили и запатентовали способ разделения макулатуры тетрапак на полиэтилен и целлюлозу. Данный способ позволил использовать макулатуру тетрапак для производства конечного продукта — «эковаты», которая может применяться в качестве утеплителя», — отмечают сотрудники центра.
Как сообщают в САФУ, целлюлозу, полученную данным способом, невозможно использовать для изготовления бумаги, при этом для производства утеплителя переработанный материал подходит. Установка прошла апробацию, получена первая партия готовой продукции.
Посмотреть в журнале