Сбор и переработка гибкой пластиковой упаковки

Пандемия коронавируса позволила несколько реабилитировать полимеры в глазах общества, однако все — потребители, производители, правительства — понимают, что проблема загрязнения отходами пластмасс окружающей среды сегодня как никогда актуальна. Крупнейшие производители сектора FMCG (Fast-Moving Consumer Goods — потребительские товары), ранее поставившие амбициозные цели по снижению объемов пластикового загрязнения, не готовы отступать от намеченных планов. Все это в полной мере относится и к гибкой пластиковой упаковке (ГПУ).
Гибкая упаковка — что это за формат? Это упаковочные материалы (плёнки, пакеты), которые легко деформируются без повреждения обеспечивая защиту хранения продуктов.


Преимущества и недостатки
Почти во всех регионах мира гибкая упаковка занимает второе место среди используемых типов упаковки. Рынок продуктов питания и напитков является крупнейшим сегментом — конечным потребителем гибкой упаковки. Она широко применяется вместо жесткой и полужесткой упаковки благодаря своим преимуществам, но они же оборачиваются и недостатками, влияющими на сложность переработки данных изделий.

При выборе материала гибкой упаковки учитываются такие параметры, как барьерные свойства, прочность и пригодность к вторичной переработке. Плюс это упаковка из материалов, которые могут менять форму без разрушения. Чаще всего это полиэтиленовые или полипропиленовые плёнки и пакеты, применяемые для фасовки продуктов питания, бытовой химии и других товаров. Гибкая упаковка ценится за лёгкость, прочность, удобство транспортировки и возможность печати красочных изображений.

Приведем следующие преимущества гибкой упаковки:
— относительная дешевизна;
— легкость, гибкость и компактность, обеспечивающие сокращение логистических затрат и углеродного следа;
— барьерные свойства, герметичность и влагостойкость;
— разнообразие и универсальность форм, широкие возможности кастомизации и маркетинга;
— экологичность вследствие возможности переработки;
— прочность, долговечность;
— многообразие состава для разных сфер применения.
Однако следует отметить и следующие недостатки:
— затрудненность унификации и стандартизации;
— невозможность переработки большинства высокобарьерных ГПУ и сложных структур;
— трудности сбора б/у упаковки вследствие многообразия ее форм и размеров;
— большая площадь запечатывания красками поверхности упаковки;
— сильное загрязнение отходов ГПУ после использования.

Интересная статистика по составу ГПУ в ТКО приведена на рис. 1.
С 2019 года многие крупные компании, особенно международные, приверженные концепции устойчивого развития, стали обращать внимание на переработку своих так называемых сложных, трудноперерабатываемых полимерных отходов. Особенно это стало очевидно в связи с введением новых правил расширенной ответственности производителя (РОП) и ужесточением ответственности за утилизацию произведенной упаковки или изделий из нее, а также выделением сложной упаковки в отдельную группу. Тем интереснее рассмотреть основные инициативы в этой сфере и результаты, достигнутые развитыми странами в отношении перерабатываемости гибкой пластиковой упаковки. Рынок гибкой упаковки в России показывает стабильный рост, при этом вопросы переработки отходов остаются крайне актуальными.

В Европе и США запущены масштабные кампании по исследованию возможностей сбора и переработки гибкой пластиковой упаковки, направленные на выработку рекомендаций по изменению экодизайна упаковки, организации системного, устойчивого, масштабируемого и экономически целесообразного сбора и переработки мягких пластиковых фракций. Важно отметить, что такие проекты заведомо учитывают сложный характер гибкой упаковки как объекта исследования и реализуются при поддержке и участии большого круга заинтересованных компаний, которые оказывают влияние на полный жизненный цикл упаковки от изготовителей отдельных материалов (в том числе красок, адгезивов) до рециклеров.
В отчете The Global Commitment 2020 Progress Report [1], в частности, отмечается, что большая часть упаковки, считающаяся на момент формирования отчета неперерабатываемой, в основном как раз включает позиции категории «гибкая упаковка». По оценке, представленной в отчете, 71% по массе упаковки, выпущенной на мировой рынок, относится к неперерабатываемой. При этом гибкая упаковка, составляющая 51% от общей массы (68 млн т), полностью отнесена к категории неперерабатываемой.

Европейский Союз
СEFLEX (Circular Economy for Flexible Packaging) — ведущий европейский коллаборативный проект, объединяющий представителей всех этапов цепочки производства и использования гибкой упаковки от изготовителей первичного сырья, упаковочных материалов и добавок до товаропроизводителей и переработчиков. В результате проведенных на сегодняшний день исследований CEFLEX выработали четыре ключевых условия построения замкнутого цикла в сфере обращения гибкой пластиковой упаковки.

Во-первых, ГПУ должна собираться отдельно от несортируемых отходов. Во-вторых, мономатериалы (по оценке составляют 80% рынка) должны выделяться в отдельные потоки в процессе сортировки для дальнейшей раздельной переработки. Там, где это допустимо, мультиматериальная гибкая упаковка должна быть заменена на мономатериальную с сохранением или минимальным отклонением функциональности. В-третьих, параллельно следует развивать инфраструктуру для сортировки и переработки того объема мультиматериальных фракций, которые будет невозможно заменить. В-четвертых, необходимо создать и/или развить устойчивой рынок сбыта для продукта переработки — регранулята.

Одним из достижений CEFLEX на сегодняшний день следует считать разработку рекомендаций по дизайну гибкой пластиковой упаковки — Designing for a Circular Economy (D4ACE) [2], представляющих собой подробный перечень аспектов, на которые необходимо обращать внимание при разработке или изменении дизайна упаковки продукции, чтобы сделать ее сбор и переработку максимально возможными. Также более 160 европейских компаний и организаций под руководством Европейской ассоциации брендов AIM и Альянса по борьбе с пластиковыми отходами объединили усилия в рамках пилотного проекта — инициативы «Священный Грааль 2.0», пропагандирующей использование цифровых водяных знаков. Амбициозная цель проекта — оценить, поможет ли новаторская цифровая технология обеспечить более качественную сортировку и переработку упаковки в ЕС, способствуя формированию экономики замкнутого цикла.
Такие инициативы способствуют развитию циркулярной экономики, ориентированной на минимизацию отходов и максимальное использование вторсырья.

Великобритания
В Великобритании до настоящего времени реализовывался ряд точечных проектов, направленных на развитие сбора и переработки гибкой пластиковой упаковки: сбор в форме почтовых отправок, реализуемый компанией Terra Cycle вместе с производителями готовой продукции; сбор в магазинах сетей TESCO и Sainsbury's. Вместе с тем инициативы реализуются и в рамках таких коллективных проектов, как The UK Plastics Pact. Интересно, что в ходе работы над достижением сформулированных в пакте целей британские исследования озвучивают противоположные точки зрения, касающиеся эффективности сбора в специализированных точках по сравнению с развитием придомового сбора. Планируется, что со временем муниципальный сбор гибкой упаковки превзойдет объемы сбора в формате «у магазина».

Интересны промежуточные результаты 18 месяцев реализации совместного проекта ряда товаропроизводителей (SUEZ, Mars, Nestlé, Taylors of Harrogate and Ella’s Kitchen), направленного на изучение возможности сбора и переработки гибкой упаковки на территории Великобритании. В рамках проекта участники должны были определить многие параметры: объемы гибкой упаковки, поступающей ежегодно на рынок; наиболее типовые виды упаковки и формы обращения с ней с точки зрения домохозяйств и бизнеса; предпочтительные типы и стоимость организации сбора гибкой упаковки у домохозяйств и бизнеса; соответствующие характеру сбора способы и стоимость сортировки гибкой пластиковой упаковки; текущие способы механической переработки в Европе и возможность их применения в Великобритании; новые технологии в области химического рециклинга и возможность их интеграции с традиционной механической переработкой.
В результате проведенных исследований участники пришли к следующим выводам:
— гибкая пластиковая упаковка в случае, если она может быть собрана, может быть отсортирована и переработана;
— развитие технологий химического рециклинга должно обеспечить достижение больших масштабов перехода к циклической экономике применительно к упаковке в рамках концепции Closed Loop;
— применительно ко многим из исследованных вариантов сбора и обработки затраты не превышали затрат на захоронение или энергетическую утилизацию (последнее может быть связано с высоким уровнем организации логистики);
— гибкую пластиковую упаковку необходимо включить в перечень основных фракций, собираемых для утилизации, так как благодаря внедрению запланированных изменений в механизм РОПа и введению депозитной системы в текущей инфраструктуре муниципального сбора физически освободится место, которое сможет занять гибкая упаковка.

США
Вопросы утилизации отходов гибкой упаковки входят в сферу интересов также сразу нескольких консорциумов в США: The Recycling Partnership, Sustainable Packaging Coalition и других. При этом ГПУ сегодня не входит в основной перечень отходов, собираемых в целях переработки, и ее сбор производится точечно.

В США в рамках проектов по развитию сбора и переработки гибкой упаковки исследуются в том числе вопросы коммуникации с потребителями посредством маркировки. В частности, существует интересный проект «How2Recycle», предлагающий нанесение стандартизированной маркировки с указанием типа материала, типа упаковки, инструкции по подготовке упаковки разного типа и из разного материала к сдаче, пункта сбора для отправления на переработку. Предполагается, что такая стандартизированная (в противовес текущей нестандартизированной и иногда трудной для восприятия) маркировка упростит для потребителей понимание инструкций и улучшит собираемость таких изделий, а также качество собираемого вторсырья.
Американская нефтегазовая компания ExxonMobil инвестирует более 200 млн долларов в расширение мощностей по переработке пластика на своих предприятиях в Бэйтауне и Бомонте (штат Техас). Установки позволят перерабатывать труднообрабатываемые пластмассы в сырье для производства новых продуктов в рамках замкнутого цикла производства. Продвинутые технологии переработки дополняют традиционные механические методы, превращая пластиковые отходы в сырье, которое может быть использовано для производства множества продуктов от топлива и смазочных материалов до высокотехнологичных химикатов и новых пластиков.

Интересной представляется деятельность проекта Materials Recovery for the Future (MRFF) — исследовательского проекта, запущенного в 2015 году с целью изучения и развития системы сбора и переработки гибкой пластиковой упаковки. Эксперименты, проведенные на сортировочных мощностях, во многом были направлены на оптимизацию процесса разделения ГПУ от бумажной массы отходов и определение затрат, необходимых для сортировки, а также составление cost-модели сбора и переработки.

Среди наиболее интересных промежуточных результатов, полученных в ходе исследования, можно отметить следующее:
— необходима поддержка уровня спроса на продукты переработки гибкой пластиковой упаковки;
— нужны инвестиции в некоторые этапы переработки (в частности, сухую мойку);
— необходимо формирование целевых спецификаций для материалов, собираемых на сортировочных комплексах для отгрузки переработчикам;
— существенный рост объема целевой упаковки стал наблюдаться после того, как участвовавшие в пилоте домовладения уведомили, что гибкую упаковку теперь нужно сдавать в переработку;
— в качестве существенных переменных в экономической модели выделены стоимость захоронения и выручка от реализации отсортированного сырья.

Важные выводы
Изучение опыта других стран в вопросах собираемости и перерабатываемости отходов гибкой пластиковой упаковки позволяет сделать ряд промежуточных выводов:
— вопросы собираемости и перерабатываемости интересны пока что представителям бизнеса и рециклерам в крупнейших развитых странах мира;
— концепция циркулярной экономики направлена на создание систем, при которых упаковка и материалы используются многократно;
— международные соглашения, такие как The New Plastics Economy Global Commitment, стимулируют товаропроизводителей к изучению отрасли и внедрению изменений на большинстве рынков;
— изучаются разные способы сбора отходов гибкой пластиковой упаковки. Целесообразность и эффективность того или иного способа зависят от особенностей страны и имеющейся конфигурации отрасли сбора и переработки отходов;
— отмечается критически важное значение дизайна упаковки, влияющего на ее способность быть собранной и переработанной;
— сбор и переработка гибкой пластиковой упаковки имеет свои особенности по сравнению с обращением жестких пластиковых отходов, поэтому для развития системы сбора и переработки могут требоваться дополнительные инвестиции или субсидии, в том числе в рамках РОПа.

Новые технологии переработки пластика
Если говорить о технологиях переработки гибкой упаковки, то здесь в настоящее время нет прорывов, за исключением усиления тренда, связанного с химическим рециклингом: в этом секторе переработки проводится много исследований и экспериментов (в основном за рубежом). Пока основной технологией остается механический рециклинг, то есть сортировка, измельчение, мойка загрязненных отходов, агломерация/грануляция. В этой области есть интересные разработки.

Например, ученые «РОСБИОТЕХа» пытаются решить проблему рециклинга многослойных пленочных материалов без стадии разделения полимерных слоев, для чего изучают изменения характеристик пленок в процессе многократной экструзии. Целью серии исследований является разработка технологии рециклинга без стадии разделения полимерной фракции. В качестве объектов исследования были выбраны многослойные упаковочные материалы, а также полимерные композиции на основе ПЭ, ПА и EVOH (сополимера этилена с виниловым спиртом), моделирующие слои пленочных материалов.

Проводится много экспериментов с адгезивами, клеями, соединяющими несколько слоев многослойных пленок, для более легкого разделения и переработки различных фракций полимеров. Так, совместный проект с участием компаний BASF, Krones, SUDPACK и TOMRA продемонстрировал, что можно разделить многослойную упаковку из ПЭТ/ПЭ на отдельные компоненты и вернуть их в цикл материалов в качестве сырья. Во время первого промышленного испытания, проведенного на пилотном заводе Krones во Фленсбурге, партнеры смогли полностью разделить до 69% компонентов лотков из ПЭТ/ПЭ и частично разделить еще 12%. Разделение ПЭТ- и ПЭ-компонентов пленки стало возможным благодаря клеям, специально разработанным для этого проекта. Эти лотки были изготовлены компанией SUDPACK с использованием «разъединяющего клея», разработанного BASF. Данные клеи используются при ламинировании многослойных пленок для соединения различных функциональных материалов. Клей для ламинирования должен иметь максимально возможную адгезионную прочность, но при этом позволять легко отделить две пленки, когда придет время для вторичной переработки.

За рубежом активно развиваются исследования в сфере химического рециклинга гибкой упаковки, основанного на способах растворения и разделениях слоев многослойной упаковки различными растворителями. Многослойная полимерная упаковка представляет собой одну из самых сложных задач для современной отрасли переработки. Процессы стараются оптимизировать, удешевить и использовать в промышленных установках. Так, американские химики предложили простую процедуру переработки многослойной полимерной пленки. Метод подразумевает последовательное растворение каждого слоя, а полимеры из полученных растворов можно регенерировать и использовать снова. Расчеты показали, что если перерабатывать таким способом более 4 тыс. т материала в год, процесс может стать экономически выгодным. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances [3].

Американские ученые из Университета Висконсин-Мэдисона придумали уникальную стратегию простой переработки многослойной упаковки тетрапак, которую назвали «Восстановление и осаждение с целевым растворителем» (Solvent Targeted Recovery and Precipitation — STRAP). Для извлечения каждого полимера, входящего в состав сложной упаковки, подбирается специальный температурный режим и растворитель. Например, растворение верхнего слоя упаковки из тонкого полиэтилена требует кипячения в толуоле при температуре 110 °С в течение 4 часов. В результате извлекается до 98% чистого полимера, пригодного для повторного использования. Метод STRAP представляет собой ключ к решению проблемы переработки сложных пластиковых отходов, накапливающихся в окружающей среде. Обусловлено это составом многослойных пленок, который постоянно модифицируется для удовлетворения меняющихся потребностей, что требует разработки гибких технологий для успешной переработки использованной упаковки.

Многие компании принимают участие в разработке и внедрении как технологий получения перерабатываемых упаковок, так и способов сортировки и переработки ГПУ. Американская компания Charter Next Generation (CNG) сообщила о сотрудничестве с компанией Revolution Sustainable Solutions (Revolution) с целью получения коммерчески доступного PCR-LLDPE Encore (линейного ПЭНП из вторично переработанных потребительских отходов). Другими словами, они находятся в поиске решений по включению переработанного содержимого в упаковку (дойпаки, готовые пакеты и рулонные материалы), контактирующую с пищевыми продуктами.

Компания Impact Recycling UK открывает новый завод по переработке трудноперерабатываемой ГПУ, обычно используемой в пищевой отрасли, в гранулы, которые можно будет использовать для производства новых гибких изделий, таких как почтовые пакеты и мешки для мусора. Процесс, известный как Baffled Oscillation Separation System (BOSS), позволяет сортировать пластиковые отходы, вращая их в воде. Различные материалы либо тонут, либо плавают — в зависимости от их плотности. Это облегчает прием нужных материалов на переработку.

Компания LyondellBasell выкупила и развивает уникальную технологию APK с использованием растворителя для ПЭНП. Метод позволяет разделять различные полимеры в трудноперерабатываемых гибких пластиковых отходах и выпускать переработанные материалы с высокой степенью чистоты, подходящие для изготовления новой гибкой упаковки, например средств личной гигиены. Enval, компания по химической переработке, представила свою технологию микроволнового пиролиза (для Nestlé Mexico и Greenback Recycling Technologies) для установки на новом заводе по переработке потребительских отходов пластиковой упаковки в пиролизное масло. Его используют в нефтехимической промышленности для получения новых продуктов, содержащих вторичное сырье, извлеченных из потребительских отходов. Ожидается, что новый завод по переработке вторичного сырья сможет переработать до 6 тыс. т гибкой пластиковой упаковки в первый год.

Для совсем неперерабатываемых отходов гибких упаковок остается технология даунсайклинга, благодаря которой отходы ГПУ измельчаются и в качестве наполнителя вводятся в полимерно-песчаные изделия, но объемы такой продукции незначительны.

Продолжение следует. (№3, 2025)

Посмотреть в журнале