Едва ли какая-либо другая тема в последние годы в обществе и в политике обсуждается более интенсивно, чем тема изменения климата и связанные с этим необходимые меры, способствующие снижению эффекта глобального потепления. Мы постоянно слышим ключевые слова, связанные с этой темой - «СО2», «парниковые газы» и «природные ископаемые». Для борьбы с изменением климата необходимо принять ряд мер как в частной сфере, так и в промышленной. Значительный вклад в этот процесс вносит химическая и вторичная переработка пластиковых отходов, благодаря которой возможно снижение эмиссии СО2 при использовании нефти.
Пластиковые материалы такие как полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилентерефталат (ПЭТ) и многие другие можно найти в составе любой упаковки, а также в составе большинства тканей, использующихся для производства одежды, и даже в составе некоторых медицинских продуктов. Благодаря хорошим техническим свойствам, как, например, пластичность, прочность, эластичность, устойчивость к температурным и химическим изменениям, они являются идеальным сырьем для многих сфер применения. В 1950 году в мире производилось около 1,5 млн. тонн синтетических материалов, отметка в 100 млн. тонн была пройдена только через 40 лет. Сегодня на всем континенте ежегодно производится уже 360 млн тонн синтетических материалов.
Нефть является основным сырьем практически для всех видов синтетических материалов. В Германии для производства 90 % объема всех химических продуктов для производства синтетических материалов требуется природный энергоноситель -нефть. Так для производства одного флакона шампуня объемом 250 мл из полиэтилена необходимо ок. 1,1 л «черного золота», так раньше называлась нефть. Но это название осталось в давнем прошлом. Уже давно известно, что при переработке нефти высвобождаются парниковые газы, которые оказывают влияние на потепление земной атмосферы и ускоряют процессы изменения климата.
Большая часть синтетических материалов зачастую предназначается для кратковременного и одноразового использования. Например, трубки и канюли в медицинской технике, упаковка для пищевых продуктов или компоненты продуктов ухода и гигиены. После кратковременного использования различные пластиковые материалы выбрасываются в мусор или, в худшем случае, попадают напрямую в природу, где они наряду с промышленными выбросами СО2 снова наносят значительный ущерб окружающей среде. И несмотря на столь распространенные сегодня «методы вторичной переработки» пластиковый мусор все равно наносит вред окружающей среде. Сегодня, как и раньше, значительная часть пластиковых материалов подвергается термической обработке как заменитель топлива, т.е. сжигается, а также используется в качестве наполнителя грунта или просто сваливается в кучи. При сжигании в атмосферу выбрасываются большие объемы СО2, а при использовании наполнителя грунта микропластик попадает в окружающую среду.
Переосмысление в сфере вторичной переработки отходов
В последние годы все больше и больше происходит переосмысление идей вторичной переработки пластиковых отходов. Пластиковые отходы теперь рассматриваются не как мусор, а как сырье. На место прежних процессов вторичной переработки пластиковых отходов, которые наносят вред окружающей среде как, например, переработка отходов с понижением качества продукции, приходят идеи, как направить на химическую переработку хотя бы часть пластиковых материалов. Несмотря на то, что производство новых пластиковых материалов в некоторой степени выгоднее, чем рециклинг, отмечается значительный подъем в сфере химической переработки пластиковых отходов. Причиной этого также являются растущие цены на нефть, которые напрямую оказывают влияние на уровень расходов при производстве пластиковых материалов. Кроме того, в рамках Зеленого пакта для Европы 11 декабря 2019 года Еврокомиссия под управлением Урсулы фон дер Ляйен увеличила квоты на химическую переработку пластиковых отходов. Таким образом государства - члены ЕС обязаны к 2030 году треть всех своих пластиковых отходов направлять на химическую переработку.
Химическая переработка пластиковых отходов производится в несколько этапов. Сначала пластиковые отходы очищаются, проходят предварительную сортировку и освобождаются от примеси - металла, камней и резиновых элементов. После этого пластиковые детали размером до нескольких квадратных метров частично измельчаются для удобства дальнейшей переработки. Ввиду крайне низкой насыпной плотности материала - в некоторых случаях она составляет всего 10 кг/м³ - и несмотря на предварительное измельчение, образуются большие объемы продукта. Предварительно измельченные пластиковые отходы перерабатываются с помощью пресс-гранулятора с плоской матрицей от фирмы АМАНДУС КАЛЬ в компактные гранулы, удобные для фасовки. Таким образом сокращаются транспортные расходы и упрощается процесс погрузки-разгрузки. В результате гранулирования получается продукт, который может равномерно и беспрерывно подаваться на вторичную переработку. После гранулирования пластиковые отходы расплавляются и гомогенизируются в процессе экструзии. Затем следует термохимический процесс расщепления полимерных цепочек на отдельные мономеры. Мономеры отделяют друг от друга в процессе сортировки и отправляют на хранение. Готовый продукт может быть реализован как исходный материал для производства новых синтетических продуктов. В итоге в процессе химической переработки полимерная структура пластиковых материалов расщепляется на мономерные звенья, из которых затем снова можно произвести новые синтетические продукты. Этот процесс обеспечивает непрерывную переработку пластиковых отходов, что создает экономику замкнутого цикла.
Гранулирование с помощью пресс-гранулятора с плоской матрицей от фирмы АМАНДУС КАЛЬ как важный этап процесса переработки
Химический процесс вторичной переработки состоит из нескольких отдельных этапов, которые протекают друг за другом в строгой последовательности. Для организации максимально выгодного и эффективного процесса большое значение имеет предварительная подготовка пластиковых отходов для дальнейшей переработки. И здесь пресс-гранулятор с плоской матрицей от АМАНДУС КАЛЬ является основным элементом. В связи с тем, что у пластиковых отходов невысокая насыпная плотность, а накапливаются они в большом количестве, образуются большие объемы материала для переработки. За счет гранулирования обеспечивается непрерывная и равномерная подача продукта на следующие этапы переработки, в частности на экструзию. На этом этапе переработки значительно увеличивается производительность за счет повышения насыпной плотности продукта после гранулирования. Это важный фактор для обеспечения рентабельности процесса химической переработки отходов.
Продукт подается на пресс-гранулятор сверху вниз без принудительной подачи или изменения направления, за счет этого машина беспрепятственно запитывается продуктом. Это особенно важно при работе с объемными и негомогенными материалами. Пресс-грануляторы АМАНДУС КАЛЬ оснащаются матрицами диаметром до 1500 мм. Диаметр отверстия матрицы и, соответственно, диаметр гранул могут
варьироваться от 4 до 20 мм в зависимости от требований следующих процессов. Большой объем камеры пресса позволяет обеспечивать свободную подачу продукта на вращающиеся ролики. На каждом пресс-грануляторе есть индивидуальная система управления дозировки продукта, с помощью которой настраивается оптимальное количество продукта для подачи на машину. Перед гранулированием за счет низких оборотов пресс-гранулятора и медленной скорости вращения роликов продукт равномерно распределяется по все поверхности матрицы, а затем продавливается через отверстия в матрице. Благодаря этому значительно увеличивается срок службы подшипников, спокойный, без вибраций, ход пресса значительно снижает уровень шума пресса. Гидравлика пресса с автоматической системой контроля и управления зазора между роликами обеспечивает оптимальное управление процессом и качеством продукта, вместе с тем в режиме работы автоматически настраивается в зависимости от характера продукта технологическое давление, а также высота слоя продукта на матрице. В дополнение к этому регулярная смазка подшипников роликовой головки в режиме работы значительно снижает расходы на техническое обслуживание машины и повышает коэффициент использования оборудования. За счет прочного и надежного исполнения пресс-гранулятор не подвержен повреждениям, которые, как правило, могут появляться при переработке неоднородной фракции отходов. Простота конструкции машины и хороший доступ к рабочим узлам пресс-гранулятора позволили сделать процесс замены роликов и матрицы удобным и быстрым, что также положительно влияет на коэффициент использования установки. После гранулирования на пресс-грануляторах с плоской матрицей АМАНДУС КАЛЬ насыпная плотность пластиковой фракции может повыситься в 30 раз в зависимости от исходного продукта.
Многолетний опыт и гибкий подход КАЛЬ - ленточные сушилки обеспечивают стабильный, уверенный и энергоэффективный режим гранулирования
И промышленные, и бытовые пластиковые отходы относятся к группе продуктов, которые вызывают определенные сложности при переработке. Особенно бытовые пластиковые отходы характеризуются сильными расхождениями по составу, размеру фракции, влажности исходного продукта в зависимости от региона и времени сбора. Благодаря имеющемуся многолетнему опыту АМАНДУС КАЛЬ успешно решает эти задачи и может удовлетворить любые требования. Уже в начале 1980-х АМАНДУС КАЛЬ выпустил первые пресс-грануляторы с плоской матрицей для переработки отсортированных и подготовленных отходов с целью распределения их для дальнейших этапов переработки в зависимости от качества готового продукта на основании требования клиента.
Особое внимание при переработке пластиковых отходов необходимо уделять влажности продукта. Высокая и, прежде всего, переменчивая влажность является причиной нестабильности процесса и особенно способна вызывать проблемы на следующем этапе переработки - экструзии. В процессе предварительной сушки продукта на входе с помощью ленточной сушилки АМАНДУС КАЛЬ можно снизить и выровнять влажность. Исходный продукт при этом равномерно распределяется по ленте, с помощью которой он транспортируется с регулируемой скоростью. В процессе транспортировки продукт осушается горячим проточным воздухом. Благодаря модульной конструкции, состоящей из отдельных сегментов, сушилку можно спроектировать в зависимости от требуемой пропускной способности и производительности, а при необходимости без проблем внести нужные дополнения, к примеру увеличить производительность за счет дооснащения сушилки дополнительными секциями.
Для предварительного кондиционирования сушильного воздуха может быть использован отработанный воздух из термохимического реактора, в котором полимерные цепочки разлагаются на мономерные звенья. В результате, для сушки продукта не требуется дополнительная энергия, поэтому весь процесс вторичной переработки получается существенно эффективнее.
Тесное сотрудничество с КрауссМаффай обеспечивает комплексное решение вопроса с предварительным кондиционированием пластиковых отходов
Чтобы иметь возможность предложить заказчику комплексное решение задачи предварительной сортировки и очистки пластиковых материалов перед кондиционированием, АМАНДУС КАЛЬ сотрудничает с отделом экструзии компании КрауссМаффай в Ганновере. В процессе тесного взаимодействия два этапа переработки - гранулирование от АМАНДУС КАЛЬ и экструзия от КрауссМаффай - тщательно настраиваются для совместной работы. Повышение насыпной плотности облегчает работу с пластиковыми материалами и повышает производительность и надежность экструдера.
В настоящее время компания КрауссМаффай создает на базе своего нового завода в Латцене (Ганновер) крупнейший в мире современный центр по разработке технологий для экструзии пластиковых материалов. Перед отправкой оборудования заказчику, АМАНДУС КАЛЬ направляет готовый пресс-гранулятор на завод КрауссМаффай для проведения тестирования и настройки совместной работы с экструдером.