Переработка ПЭТ: сочетание высокого качества и устойчивости

Каждую минуту в мире покупается более миллиона пластиковых бутылок. Пластик, несомненно, преобразил современную жизнь, сделав её удобной, долговечной и экономичной, но его воздействие на окружающую среду стало серьёзной глобальной проблемой. Проще говоря, он не разлагается быстро и скапливается во многих местах. Только представьте себе бесчисленное количество пластиковых бутылок, сваленных на обочинах дорог.

Благодаря своей прочности, прозрачности и стабильности полиэтилентерефталат (ПЭТ) является идеальным материалом для упаковки продуктов питания и напитков, эффективно защищая, сохраняя и демонстрируя содержимое. Эта прочность позволяет ПЭТ выполнять свою функцию, будучи при этом чрезвычайно тонким (обычно от 0,010 до 0,020 дюйма). Эти качества снижают транспортные расходы и уменьшают углеродный след, позволяя большую часть партии напитка использовать сам напиток, а меньшую – тару. Огромное количество потребляемых напитков во всем мире приводит к соответствующему объему выбрасываемых бутылок. Ежегодно в мире используется около 500 миллиардов ПЭТ-бутылок, причем только в США ежегодно выбрасывается 35 миллиардов пустых бутылок. Именно здесь прочность ПЭТ становится проблемой. К счастью, ПЭТ легко перерабатывается, и при правильной очистке его можно повторно экструдировать в новые бутылки, максимально соответствующие по качеству исходному «первичному» материалу. Однако существует три основных препятствия для крупномасштабной переработки ПЭТ: логистика, экономика и технические ограничения. Давайте подробнее рассмотрим каждую проблему и применяемые решения.

№1: Эксплуатационные проблемы.
Первоначальная логистическая проблема заключается в накоплении достаточного количества бутылок для экономически эффективной переработки. Гораздо проще произвести миллион ПЭТ-бутылок и доставить их потребителям, чем вернуть их после использования, что делает сбор отходов серьёзной проблемой.

Одно из лучших решений этой проблемы — экономическое, а именно мотивация конечного потребителя. Взять, к примеру, бутылку в бутылках: большинству потребителей сама бутылка неинтересна. Это всего лишь ёмкость для продукта. Опустошённая бутылка не представляет для них никакой ценности, и большинство воспринимает её как мусор, который нужно быстро выбросить, что иногда приводит к образованию мусора.

Чтобы противостоять этому, эффективным подходом является создание ощутимой потребительской ценности из пустой бутылки, и наличные деньги доказали свою эффективность. В этом и заключается идея депозитных схем: добавить небольшой депозит к цене покупки и вернуть эту сумму при возврате бутылки. Сумма небольшая, поэтому она не повлияет на решение о покупке, но даст потребителям чувство компенсации при возврате бутылки.

Успех этих систем зависит от размера залога и простоты получения возврата. В Германии, где за тару для напитков взимается значительный залог (часто 0,25 евро за бутылку), бутылки редко выбрасываются. Кроме того, практически все продуктовые магазины оснащены фандоматами, что делает возврат бутылок быстрым и удобным. Залоговые схемы требуют наличия инфраструктуры, но они, несомненно, эффективны для сокращения количества мусора и повышения уровня переработки.

№2: Экономические проблемы.
Сбор и транспортировка бутылок — дорогостоящая задача, создающая экономические препятствия для крупномасштабной переработки ПЭТ. Даже при наличии эффективной системы возврата переработчики несут расходы на транспортировку и переработку сырья, которое часто загрязнено и смешано с другими пластиками. Помимо транспортных расходов, примерно 70% типичного процесса переработки пластика дают пригодный к использованию материал, что создает дополнительные экономические барьеры для переработчиков. Мало кто возьмется за это в промышленных масштабах без адекватных стимулов.
Три экономических механизма могут сделать переработку ПЭТ жизнеспособной:

1. Собственная стоимость материала

2. Избежание штрафов посредством регулирования

3. Воспринимаемая ценность переработанного материала

Внутренняя стоимость.
Внутренняя стоимость определяется одним фундаментальным вопросом: можно ли продать переработанный ПЭТ (rPET) дороже, чем затраты переработчиков на его производство? Производители напитков, использующие ПЭТ, должны выбрать между rPET и первичным ПЭТ (vPET). Если соотношение себестоимости vPET к rPET меньше 1,0, vPET дешевле. Если больше 1,0, rPET является более экономичным вариантом.

Основной статьей расходов при производстве vPET является нефтяное сырье. С ростом цен на нефть vPET становится дороже, а rPET повышает конкурентоспособность. И наоборот, падение цен на нефть делает vPET более привлекательным. Такая волатильность цен затрудняет долгосрочные инвестиции в rPET, поскольку рентабельность полностью зависит от непредсказуемости нефтяных рынков.

Эффективным механизмом, способствующим внедрению переработки ПЭТ, является государственное регулирование. Цель регулирования — «перебалансировать» стимулы для достижения большей общественной пользы. Известный пример — законы об обязательном использовании ремней безопасности. Ремни безопасности значительно снижают количество травм и смертей в автомобильных авариях, и хотя пристегивание
ремней безопасности удобно для отдельных лиц и полезно для общества, широкое распространение этих правил подразумевает штрафы за несоблюдение. Эта концепция породила такие кампании, как «Нажми или получи штраф».

Аналогичным образом, многие страны ввели минимальные требования к содержанию переработанного материала, чтобы стимулировать использование rPET. Если производители не соблюдают эти требования, им грозят штрафы, что повышает стоимость первичного ПЭТ и делает rPET сравнительно более привлекательным. Хотя штрафные санкции могут быть не столь благоприятны, как позитивные стимулы, они могут способствовать росту развивающихся отраслей переработки и достижению ими самоокупаемости.

Воспринимаемая ценность.
rPET становится более привлекательным, если он обладает дополнительной ценностью, выходящей за рамки базовой стоимости материалов, энергии и труда, которую часто называют «воспринимаемой ценностью». Эта концепция выходит за рамки внутренней ценности, её трудно измерить количественно и, как правило, она субъективна. Хотя это может показаться абстрактным, воспринимаемая ценность объясняет, почему кто-то может заплатить в тысячи раз больше за сумку Birken, чем за обычный пакет для продуктов, хотя оба они выполняют одну и ту же основную функцию.

В последние годы переработанный ПЭТ значительно выиграл от роста воспринимаемой ценности. По мере того, как производители напитков всё больше осознавали воздействие своей упаковки на окружающую среду, они осознали преимущества продвижения переработки бутылок. Это не только сократило их углеродный след, водный след и потребление воды, но и улучшило восприятие бренда и продукции потребителями. Во многих случаях решение об использовании rPET перешло от отделов закупок к маркетинговым отделам, что добавило новое измерение к общему ценностному предложению rPET.

В совокупности эти факторы значительно улучшили позиции rPET по сравнению с первичным ПЭТ, сделав инвестиции в rPET более привлекательной и стабильной возможностью, а также стимулируя инновации в этой области.

Технические проблемы.
Переработчики по-прежнему сосредоточены на снижении себестоимости rPET за счёт повышения чистоты и выхода готового продукта, даже в условиях улучшения экономической ситуации. В отличие от vPET, отличающегося высоким качеством, rPET сталкивается с проблемами, связанными с изменчивостью исходного сырья и наличием загрязнений. Для решения этой проблемы переработчики оптимизируют различные этапы переработки, чтобы повысить качество rPET.

Технология сортировки.
ПЭТ-тара обычно поступает спрессованной в кипы, часто с этикетками, крышками и другими пластиковыми и непластиковыми материалами. Оптическая сортировка использует высокоскоростные камеры и датчики ближнего инфракрасного (БИК) диапазона для определения типа материала, а механические методы сортировки позволяют разделить отходы по типу материала и цвету.
После сортировки тара измельчается до хлопьев, обычно шириной от 4 до 10 мм, что увеличивает площадь поверхности и улучшает последующую обработку, обеспечивая более равномерный поток в моечных системах. Эти хлопья поступают на дальнейшую очистку и
сепарацию.

Флотационная сепарация ПЭТ.
Процесс переработки включает несколько стадий промывки, включая как минимум одну стадию флотации для удаления материалов, не содержащих ПЭТ. Для отделения полиолефинового материала (крышек и этикеток) от остального ПЭТ на линиях переработки используется их разная плотность. Плотность ПЭТ составляет от 1,2 до 1,4 г/см³, что делает его тяжелее воды (1,0 г/см³) и заставляет его тонуть. В отличие от этого, распространённые загрязнители, такие как ПЭВП (0,93–0,97) и ПЭНП (0,91–0,94), легче и, как правило, всплывают.

При перемешивании хлопьев в воде и даче им времени отстояться, на поверхности промывочной жидкости образуется слой, богатый полиолефинами, а ПЭТ оседает на дно.

В этой модели извлечение ПЭТ в момент времени t зависит от максимального извлечения в бесконечный момент времени (R∞), умноженного на коэффициент, учитывающий фактическое время t и k, константу скорости разделения первого порядка n. Время является ограничивающим фактором в большинстве химических производственных процессов, поэтому всегда желательно минимизировать время, необходимое для достижения максимальной степени разделения. Наилучший способ добиться этого — улучшить k, константу скорости процесса разделения.

Для улучшения разделения материалов переработчики улучшили смачиваемость с помощью добавок, оптимизировали размер частиц и отрегулировали ионную силу, что привело к повышению эффективности флотации, увеличению выхода и повышению чистоты.

Промывка ПЭТ.
Промывка — важный этап производства высокочистого вторичного ПЭТ. В некоторых странах, например, в Японии, возвращаемые бутылки невероятно чистые, в то время как в других регионах мира переработанный ПЭТ гораздо более грязный. Промывка может включать нагревание, перемешивание и обработку каустической содой, но агрессивные условия имеют свои недостатки.
Чрезмерное нагревание и каустическая сода могут разрушать ПЭТ посредством гидролиза, снижая прозрачность и делая хлопья хрупкими. Это приводит к образованию мелких фракций (мельчайших фрагментов ПЭТ), которые снижают выход продукции и засоряют фильтры. Высокое пенообразование во время омыления также снижает эффективность и приводит к перерасходу воды и химикатов из-за чрезмерного использования химикатов и воды.

Специальные моющие средства обеспечивают сбалансированное решение, снижая потребность в нагреве и едких веществах, минимизируя при этом пенообразование и образование мелких частиц. Эти моющие средства повышают производительность, сокращают потребность в обслуживании и улучшают качество вторичного ПЭТ, снижая стоимость за тонну хлопьев, что выгодно как переработчикам, так и производителям бутылок, а также снижая общую стоимость за тонну хлопьев.

Sustaining Momentum
ПЭТ — универсальный упаковочный материал, ценимый за превосходные физические свойства и возможность вторичной переработки, что делает его предпочтительным выбором для различных отраслей. Экологические и экономические преимущества использования rPET очевидны, но достижение рентабельности долгое время зависело от технических инноваций и нормативной поддержки.

По мере роста спроса на rPET растут его рыночная привлекательность и конкурентоспособность. Поддержание этой тенденции потребует постоянного совершенствования технологических процессов для повышения эффективности и устойчивости, что обеспечит долгосрочные преимущества для потребителей, производителей и всей экосистемы переработки.

Источник: https://wasteadvantagemag.com/pet-recycling-high-quality-and-sustainability-combined/