Rynek opakowań zaliczany jest do dziesięciu największych na świecie rynków branżowych. Największą pozycję stanowią opakowania do żywności



Pobieranie 76.66 Kb.
Data03.05.2016
Rozmiar76.66 Kb.



Wstęp :

Rynek opakowań zaliczany jest do dziesięciu największych na świecie rynków branżowych. Największą pozycję stanowią opakowania do żywności. O wielkości tego rynku informuje ilość i wartość materiałów zużytych do produkcji opakowań. Do końca 2001 ilość tworzyw sztucznych zużywanych do produkcji opakowań żywności wynosiła 6,5 milionów ton, a ich wartość to 23,2 mld dolarów. Wiąże się to ze światową tendencją jak najlepszego zaprezentowania towaru. Tworzywa sztuczne pozwalają nie tylko na przedłużenie okresu trwałości artykułów żywnościowych, ale także na efektowne wyeksponowanie ich świeżości i jakości. Role te spełniają zwłaszcza folie nowych generacji - miękkie, przezroczyste i ekologiczne.
Na świecie dokonuje się duży postęp w zakresie opakowań PET. Postęp dotyczy zmniejszenia masy butelek o pojemności 2 l do napojów gazowych poniżej 50 g (poprzednio 63 g). W celu ułatwienia zbiórki i segregacji, butelki PET znakuje się numerem i symbolem tworzywa, a nakrętki i etykiety wytwarza się z łatwo usuwalnego polipropylenu. Wprowadzono również nową generację butelek PET przeznaczonych do 20-krotnej rotacji.

Duży udział zużycia butelek PET do napojów, pozytywne prognozy ich produkcji, a także stosunkowo duża podatność do recyklingu decydują o wdrażaniu systemów ich pozyskiwania i przetwórstwa. W kraju występuje jeszcze niewielkie zainteresowanie przetwórstwem odpadów z tworzyw sztucznych, co powoduje niepodejmowanie zbiórki tego rodzaju odpadów bądź zaleganie zebranego surowca.

W roku 1992 ilość odpadów z tworzyw sztucznych wyniosła 167,2 tys. ton w skali kraju. Łączne zapotrzebowanie na opakowania z tworzyw sztucznych w 2000 r. wzrosło do 314 tys. ton. Z tworzyw sztucznych najpraktyczniejsze do pozyskania z odpadów komunalnych są opakowania z tworzyw termoplastycznych, a w szczególności popularne butelki z PET (traftalen polietylenu) czy też wyroby kształtowe z PP (polipropylenu) i PE (polietylen). Cienkie woreczki foliowe, tak chętnie rozdawane w sklepach do najmniejszego zakupionego produktu, są praktycznie nie do wykorzystania.
Według danych Centralnego Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Opakowań światowe zużycie PET na opakowania - butelki i folie - charakteryzuje się wysoką dynamiką wzrostu z 1010 tys. ton w 1989 r. do 2100 tys. ton w roku 1998. W Polsce liczba i masa butelek PET produkcji krajowej obciążających środowisko wzrosła z 200 mln szt. - 11,9 tys. ton w roku 1991 do 420 mln szt. - 25,0 tys. ton w roku 1995. Udział importu szacuje się poniżej 100 mln szt. [2]

Średnio, każdy Europejczyk wytwarza ok. 370 kg odpadów, z czego 49% stanowią ww. odpady użyteczne, a udział opakowań jednorazowego użytku wynosi ok. 35%, podczas gdy w 1960 r. wynosił tylko 17%.


W Polsce udział tej grupy odpadów wynosi od 30 do 40%. Na podstawie danych szacunkowych można stwierdzić, że liczba butelek PET wprowadzonych w Polsce do obiegu wynosi miesięcznie ok. 8 tys. ton. Natomiast ilość PET pozyskanego z odpadów wynosi zaledwie 450 ton/miesiąc, czyli ok. 6%. Jest to stosunkowo niewiele w porównaniu z wynikami uzyskiwanymi w wysoko rozwiniętych krajach. Dyrektywa opakowaniowa UE nakłada na państwa wymóg zapewnienia odzysku lub usuwania odpadów w sposób bezpieczny dla środowiska. Od 1 lipca 2001 r. 50-65% odpadów z opakowań musi być odzyskiwane, a 25–45% poddane recyklingowi. Takie wymagania stawia Unia Europejska. [1]

Według danych opracowanych przez Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Opakowań (1997 r.) masę poszczególnych rodzajów opakowań obciążających rocznie środowisko naturalne w Polsce można szacować na ok.:


ˇ 530 tys. ton zużytych opakowań z papieru i tektury,
ˇ 276 tys. ton zużytych opakowań z tworzyw sztucznych,
ˇ 466 tys. ton zużytych opakowań szklanych,
ˇ 130 tys. ton zużytych opakowań metalowych.
Francuzi znaleźli już sposób na kłopotliwe PET. Plastikowe butelki po napojach przerabiają na odzież: koszulki, halki, figi, piżamy, skarpety - bieliznę damską i męską. Okazuje się, że z 25 petów wymieszanych z wełną w stosunku 7:3 można wyprodukować sweter. Tylko kilka firm w kraju jest w stanie wydobyć z butelki PET cenny surowiec wtórny, do produkcji granulatu, folii czy sznurka.
W Polsce zainteresowanie plastikową butelką kończy się - jak wiadomo - wraz z jej zawartością, potem trafia ona na wysypisko. W skali roku objętościowo są to dwa Pałace Kultury i Nauki - przeliczył Jerzy Ziaja, prezes firmy Revex Plastic Recykling z Wałbrzycha, pierwszej w kraju mobilnej instalacji do przetwarzania opakowań jednorazowych z tworzyw sztucznych, z PET, PP, PE, PCV.
Szacuje się, że co miesiąc na wysypisko odpadów komunalnych trafia co najmniej 10 tys. ton opakowań typu PET, a jedna tona to około 23 tys. butelek. Rocznie wyrzucamy do śmieci prawie 2 mld 760 mln butelek plastikowych. Ich produkcja jest nadal masowa i ciągle przewyższa możliwości organizacyjne selektywnej zbiórki odpadów użytkowych, a także z dużym trudem poddaje się procesowi zorganizowanego odzyskiwania takich opakowań do ponownego przerobu. [2]

PET - czyli poli(tereftalan etylenowy), tworzywo dowolnie kształtowalne i barwione, wytrzymałe na wpływ temperatury, niepękające, praktyczne w wykorzystaniu, a przede wszystkim estetyczne.
To właśnie z PET mamy przecież butelki do różnych napojów, wód mineralnych, opakowania do chemii gospodarczej i kosmetyków oraz folię. Folia, będąca pewnego rodzaju nowością, a może po prostu niewiele o niej wiemy, wyróżnia się przeźroczystością i dużą wytrzymałością mechaniczną. Jest ona doskonałym materiałem izolacyjnym wysokiej jakości.
Z folii metalizowanej wyrabia się miniaturowe kondensatory, jest też stosowana w maszynach elektrycznych do produkcji taśm magnetofonowych, opakowań, izolacji przewodów, jako podłoża materiałów fotograficznych. Może być również półfabrykatem umożliwiającym wytwarzanie wszelkiego rodzaju opakowań dla wszystkich gałęzi przemysłu: choćby w budownictwie, przemyśle lekkim, spożywczym, farmaceutycznym.
Politereftalan etylenowy jest także szeroko stosowany do produkcji włókien syntetycznych. Posiadają one dużą wytrzymałość mechaniczną, która nie zmienia się w stanie wilgotnym. Charakteryzują się one dużą elastycznością. Z włókien politereftalanowych otrzymuje się wszelkiego rodzaju tkaniny odzieżowe, odzież specjalną, izolacje elektryczne, tkaniny dekoracyjne.
Stosuje się je do produkcji sznurów, lin, żagli, siatek, taśm transporterowych, pasów napędowych, rękawów pożarniczych, tkanin filtracyjnych i brezentu. Ponadto najczęściej wytwarzanymi wyrobami wtryskiwanymi są części maszyn, sprzęt medyczny i gospodarstwa domowego oraz elementy mechanizmów precyzyjnych na potrzeby elektroniki i elektrotechniki oraz motoryzacji.
Powinno by, wystarczyć przykładów, aby uświadomić sobie ogrom możliwości tego tworzywa, lecz wielu twierdzi, że wyroby z PET sa "zmorą" wysypisk śmieci, a proces produkcji jest szkodliwy dla otoczenia.

Otóż okazuje się, że nie !!


Na rynku znaleźć można oferty sprzedaży butelek PET do napojów, oleju, do chemii gospodarczej : wszelkiego typu, koloru, pojemności, a także preformy, folię termokształtowalną z poliestrów PET i polistyrenu oraz różne rodzaje opakowań wg życzeń klientów.

Maksymalne temperatury stosowane w ich metodzie produkcji za pomocą wytłaczania / wtryskiwania i rozciągania z rozdmuchem wahają się w zakresie od 260 do 290 stopni C. i są dużo niższe od temperatury rozkładu tworzywa, która wynosi około 340-360 stopni C. Zapewnia to brak emisji do otoczenia szkodliwych gazów podczas procesu produkcji w przeciwieństwie do innych rodzajów tworzyw!


Ponadto, powstające w czasie przetwórstwa braki produkcyjne utylizowane są poprzez zmielenie w młynkach udarowych lub nożowych, gdzie zostają rozdrobnione do wymiarów trochę większych niż oryginalny granulat.
Z takiego surowca produkowane są trójwarstwowe folie z PET, w których warstwa powstała z odpadów izolowana jest przez dwie zewnętrzne warstwy folii wykonane z oryginalnego /pierwotnego/ surowca. Taka utylizacja odpadów zwana recyklingiem materiałowym gwarantuje 100 % czystość ekologiczną produkcji i zapewnia brak obciążenia środowiska trudnymi do zagospodarowania odpadami. [3] [4]

Sposoby prowadzenia recyklingu PET.

Recykling materiałowy PET


Metoda
Recykling materiałowy PET ze zużytych butelek z przeznaczeniem do ponownego użytku w przemyśle spożywczym jest trudny i kosztowny, ale możliwy. Materiał należy dokładnie oczyścić od zanieczyszczeń: resztek napoju, papierowych etykiet, kleju akrylowego do etykiet, zakrętki z PP lub PE, uszczelki (w zakrętce) z folii aluminiowej lub zmiękczonego PVC i innych przypadkowych zanieczyszczeń. Po wstępnej, ręcznej segregacji następuje rozdrobnienie materiału na płatki, a podczas mycia w gorącej wodzie odmywane są resztki napojów i etykiety wraz z klejem.
Obecność poliolefin w recyklacie powoduje zmniejszenie wytrzymałości PET i jego odporności na zgniatanie, a PVC w podwyższonej temperaturze (podczas stapiania) rozkłada się z wydzieleniem HCl, który jest przyczyną hydrolizy wiązań estrowych. i innych reakcji powodujących degradację polimeru. Dlatego poliolefiny PE i PP oddziela się od PET wykorzystując różnice ich gęstości, a PVC - przez naelektryzowanie i zastosowanie odpowiednich separatorów. [5] [4]

Przykładowa linia do recyklingu PET [6]



1. Stanowisko do rozpakowywania beli

2. Taśma transmisyjna z wykrywaczem metali

3. Przesiewacz obrotowy

4. Taśma transmisyjna

5. Taśma transmisyjna

6. Taśma transmisyjna

7. Zbiornik na odpady

8. Taśma transmisyjna

9. Taśma transmisyjna

10. Młyn do płatkowania butelek PET

11. Młyn do płatkowania butelek PET

12. Suszarka

13. Separator etykiet

14. Panel elektryczny

15. Silos

16. Panel elektryczny

17. Ultrafiltracyjny system oczyszczania wody

18. Separator flotacyjny

19. Sito wibracyjne

20. Urządzenie do mycia płatków

21. Suszarka

22. Separator flotacyjny

23. Suszarka do płatków z poliolefin

24. Suszarka do płatków z PET

Na taśmę podajnika wprowadza się ręcznie posegregowany surowy odpad PET. Na tym etapie następuje oddzielenie ok. 20% odpadów, najczęściej towarzyszących butelkom PET, np.:
- nakrętek z polietylenu dużej gęstości i polipropylenu
- obrączek do nakrętek 
- etykiet z folii polietylenowej, polipropylenowej, poliestrowej i papieru, przyklejonych klejami rozpuszczalnymi w wodzie.

Następnie odpad PET wprowadzany jest w sposób ciągły do młyna , a po zmieleniu do wanny myjącej, a następnie kierowany do wirówki. Oczyszczony PET wprowadzany jest do drugiego młyna , gdzie następuje mielenie do określonej frakcji, z równoczesnym suszeniem. Gotowy przemiał jest pakowany do big-bagów i transportowany do zakładu produkcji żywic poliestrowych. Żywice poliestrowe, produkowane z wykorzystaniem glikolizatu PET, nabierają nowych cech w porównaniu do żywic wytwarzanych bez takiego dodatku. Dotyczy to polepszenia właściwości mechanicznych, co rozszerza możliwość zastosowania tego rodzaju żywic. Jedna z żywic produkowanych w Pustkowie znalazła zastosowanie do zupełnie nowego materiału, tj. polimerobetonu. [1]



Rozdział mieszanin materiałów polimerowych PET, PE, PP, PS, PVC

Oddzielanie zanieczyszczeń

Materiał do rozdziału należy wstępnie rozdrobnić i oczyścić od zanieczyszczeń organicznych (resztek pokarmów, papierowych etykiet), ziemi, piasku i metali. Wykorzystuje się w tym celu różnice właściwości fizycznych i fizykochemicznych. Na sucho można papier odwiać od reszty jak plewy od ziarna. Magnetycznie usuwa się fragmenty żelazne. Na mokro poddaje się mieszaninę flotacji i oddziela zanieczyszczenia pochodzenia roślinnego (papier, drewno, tytoń, humus) zbierające się w warstwie piany. Na dnie osadzają się materiały o gęstości znacznie większej od wody – piasek, glina, metale. Woda rozpuszcza klej do etykiet oraz resztki napojów i pokarmów pozostałych na powierzchni opakowania. Inne drobne zanieczyszczenia usuwa się wraz z wodą płuczącą przez odwirowanie. Uzyskuje się mokrą mieszaninę polimerów, którą zwykle rozdziela się na frakcje, wykorzystując różnicę gęstości względem wody.



Wykorzystanie różnic gęstości polimerów

Polimery mają różną gęstość, wahającą się w pewnych granicach. Tę cechę wykorzystuje się do ich rozdzielenia.



polimer          gęstość [g/cm3]

PE, PP              0.90-0.95

PS                    1.05-1.10

PET, PVC        1.35-1.40

W wodzie o gęstości 1g/cm3 można wyróżnić frakcję olefinową (PE i PP) pływającą po powierzchni wody i pozostałą mieszaninę (PS, PET, PVC) opadającą na dno zbiornika. Z mieszaniny PS, PET, PVC można oddzielić PS używając zamiast wody roztworu soli lub zawiesiny o gęstości większej od gęstości PS i mniejszej od gęstości PET i PVC. Frakcji PE, PP oraz PET, PVC nie da się tą metodą rozseparować mieszaniny na składniki. Separację poszczególnych frakcji można przyspieszyć stosując hydrocyklony lub wirówki.
 

Metoda elektrostatyczna
 

Po dokładnym wysuszeniu mieszaniny polimerów można je rozdzielić elektrostatycznie. Podczas energicznego tarcia o siebie dwóch różnych materiałów jeden z nich ładuje się dodatnio, drugi ujemnie (jak na lekcji fizyki: pałeczka ebonitowa – futerko oraz pałeczka szklana – futerko). Opadając w polu elektrycznym wytworzonym przez dwie elektrody naładowane cząstki są przez nie przyciągane i rozdzielane. Ładunki tryboelektryczne dla polimerów rozkładają się następująco:

(-)  PVC < PET < PP < PE < PS  (+)

Czyli, np. we frakcji PVC, PET polimerem naładowanym ujemnie będzie PVC, a dodatnio PET. Z kolei we frakcji PP, PE ujemnym będzie PP, a dodatnim PE. Rozdział mieszaniny więcej niż dwóch składników nie jest tą metodą efektywny. Czynność ładowania tryboelektrycznego i elektrostatycznego rozdzielania można wielokrotnie powtarzać. Mieszaninę PP, PE można rozdzielić tą metodą na PE o czystości 97.1% i PP o czystości 98.4%.


 

Selektywne rozpuszczanie

Właściwości polimerów znacznie zależą od temperatury. Jedną z takich właściwości jest rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych. Polimery tworzą roztwory dopiero powyżej pewnej temperatury, co pozwala na sukcesywne rozpuszczanie kolejnego polimeru z mieszaniny. Po rozdzieleniu roztworu od mieszaniny następuje podniesienie temperatury i rozpuszczenie kolejnego polimeru. Z roztworów odparowuje się rozpuszczalnik uzyskując czysty polimer a rozpuszczalnik zawracany jest do procesu rozdziału.

Dla mieszaniny PE, PP, PS, PET, PVC i ksylenu jako rozpuszczalnika, optymalne temperatury poszczególnych etapów selektywnego rozpuszczania wynoszą:

polimer         temperatura

PS                     25°C

LDPE                75°C

HDPE              105°C

PP                   120°C

PVC                138°C

PET              nierozpuszczalna pozostałość


produkty
Recykling materiałowy PET w celu zastosowania recyklatu do celów innych niż kontakt z żywnością jest łatwiejszy, ale wtedy korzyści ekonomiczne są mniejsze, gdyż recyklat musi konkurować z innymi, względnie tanimi polimerami: PS, PP, itp.
Zwykle wykorzystuje się zdolności PET do tworzenia włókien (elana to też PET). Włókna z recyklatu PET używane są do napełniania śpiworów, poduszek, izolacji ubrań narciarskich, a nawet, dzięki bardzo dobrej wybarwialności włókien - do produkcji dywanów i wykładzin. Można również stosować PET w formie spienionej, zamiast spienionego PS. Produkt taki ma podobne właściwości izolacyjne i mechaniczne, a pod wzgłędem odporności na zapalenie nawet przewyższa EPS. Po zapaleniu zaś nie emituje tak silnego dymu jak PS. [5]
 

Wykorzystanie produktów recyklingu materiałowego PET.




Materiały termoizolacyjne z PET-ów.


Znane są różnego rodzaju materiały służące do wykonywania termoizolacji np. w budownictwie. Zaliczyć do nich można porowate, ceramiczne materiały (np. keramzyt), surowce pochodzenia naturalnego (drewno i trociny, trzcinę, korek, watę celulozową) i szeroką grupę materiałów uzyskiwanych z polimerów syntetycznych. W tej ostatniej wymienić należy powszechnie stosowany spieniony oraz spiekany w formach polistyren (tzw. styropian), a także wyższej wytrzymałości na zginanie i działanie sił ściskających spieniony polistyren, uzyskiwany w procesie wytłaczania porującego. Znany i stosowany jest również spieniony, sztywny poliuretan, cechujący się korzystnymi właściwościami termoizolacyjnymi oraz w postaci pianki elastycznej posiadającej właściwości dźwiękochłonne oraz zdolność do nasiąkania wodą. Przemysłowe wyroby ocieplające wytwarza się też ze spienionego polietylenu, polipropylenu i PCV. Znane są technologie, w których otrzymuje się płyty termoizolacyjne, w ramach recyklingu materiałowego, ze stopionej mieszaniny różnych tworzyw termoplastycznych. Stosuje się powszechnie też płytowe lub zbelowane wyroby ocieplające wykonane z wełny mineralnej, wełny szklanej i wielu innych materiałów posiadających strukturę porowatą.

Niektóre z wyżej wymienionych materiałów termoizolacyjnych są niepalne, inne palą się lub są samogasnące. Mogą nasiąkać wodą lub, korzystnie dla izolacyjności, nie nasiąkają nią. Mogą ją utrzymywać, pogarszając właściwości termoizolacyjne, lub ją bardzo szybko oddawać, odprowadzać, zwłaszcza gdy są źle nią zwilżalne.

Jedne wyroby termoizolacyjne, ze względu na swoje właściwości, charakteryzują się małą odpornością na działanie sił zginających i ściskających, dlatego też nadają się do wytwarzania ociepleń w wolnych od takich oddziaływań przestrzeniach. Zaliczamy do nich wełnę szklaną i mineralną, watę celulozową nasączoną solami boru, granulat ze spienionych tworzyw termoplastycznych oraz płyty styropianowe o małej gęstości. Inne materiały termoizolacyjne, do których zaliczamy m.in. płyty ze sztywnej pianki poliuretanowej, spieniony polistyren (styropian o gęstości powyżej 40 kg/m3) oraz polistyren spieniony podczas wytłaczania, nadają się do ocieplania betonowych podłóg i np. zewnętrznych ścian elewacyjnych budynków, ponieważ cechują je korzystne właściwości wytrzymałościowe.

Z danych literaturowych wynika, że ciekawym surowcem, którego jest na świecie bardzo dużo, do otrzymywania materiałów termoizolacyjnych jest odpadowy PET. Stosują go m.in. firmy Eastman Chemicals i Martin-Color-Fi do wytworzenia włókien ciętych, które stosuje się jako techniczny materiał izolacyjny. Wydajność energetyczna takiej izolacji jest większa niż izolacji z włókna szklanego. W USA firma Embrace Systems produkuje materiał izolacyjny typu "sandwich" w ten sposób, że skędzierzawione, puchowe włókna otrzymywane z recyklingu butelek z PET umieszcza się pomiędzy dwoma warstwami folii. Materiał ten, pod nazwą firmową "Puffiber", jest stosowany do izolacji dużych obiektów budowlanych w niskich temperaturach. PET z recyklingu stosuje się też do wytwarzania spienionych płyt izolacyjnych (licencja szwajcarska). Możliwie drobno zmielony odpad tego tworzywa stapia się i dodaje następnie czynnik spieniający oraz stabilizator pianek. Formowane płyty mają te same właściwości izolacyjne co spieniony polistyren, ale są bardziej odporne na zapalenie. W czasie spalania nie powodują one tak znacznego zanieczyszczenia atmosfery, jak przy polistyrenie. Współpraca firmy Hoechst AG z fabrykami maszyn Autefa i H. Glaeser Nachf. pozwoliła na uruchomienie w Bobingen koło Augsburga wytwórni różnego typu materiałów izolacyjnych i tłumiących, opartych na recyklingu materiałowym odpadów włókienniczych PET. Wytwarza się tam płyty budowlane, stosowane głównie na podłogi, w starym i nowym budownictwie. Ich grubość - 9 mm - jest wystarczająca do uzyskania odpowiedniej izolacji dźwiękowej i termicznej.



Recykling surowcowy PET

Inne drogi zagospodarowywania odpadów z PET dotyczą chemicznej przeróbki. Prowadzą do otrzymywania surowców wykorzystywanych do ponownej syntezy. W wielu ośrodkach przemysłowych odpady tego tworzywa poddaje się procesowi spalania, jak i pirolizy, prowadzącej do otrzymywania małocząsteczkowych związków chemicznych. Osobna grupa technologii przetwarzania odpadów z PET dotyczy odzyskiwania tego tworzywa w specjalnych wytłaczarkach, gdzie finalnym produktem jest materiał w postaci granulatu nadającego się do ponownego przetwarzania.

W procesach chemicznego przerobu odpadów PET wykorzystuje się reaktywność wiązania estrowego, które można rozszczepić poprzez działanie związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru – wodą, alkoholem, kwasem, aminą. Bardzo często są to reakcje odwrotne do reakcji tworzenia PET.  Jest poliestrem, polikondensatem, zatem piroliza nie może prowadzić do depolimeryzacji i otrzymania surowców wyjściowych, jak w przypadku PMMA czy PS.

Praktycznie tylko uzyskanie substancji stosunkowo niskocząsteczkowych – glikolu etylenowego, kwasu tereftalowego i DMT umożliwia ich dokładne oczyszczenie i zastosowanie do ponownego otrzymywania PET. Inne procesy chemicznego przerobu odpadów PET prowadzą do otrzymywania substancji o wyższej masie cząsteczkowej i wyższej lepkości znacznie utrudniającej oczyszczanie. Ponadto, dodatek powstałych oligomerów PET do innych polimerów powoduje, że to powtórne użycie PET jest najczęściej jego ostatnim użyciem, bez większych szans na ponowny recykling materiałowy lub surowcowy.


 

Hydroliza PET

PET uzyskany z butelek po podzieleniu ich na małe kawałki ( płatki) jest poddwany zasadowej hydrolizie. Reakcja ma miejsce w autoklawie w temperaturze 120 - 200 °C w

obecności wodnego roztworu NaOH lub w temperaturze 110 - 120 °C w obecności bezwodnego roztworu KOH w Cellosolve metylu. Powstały tereftalan disodowy lub dipotasowy jest traktowany kwasem siarkowym a otrzymany w ten sposób kwas tereftalowy ( TPA) wysokiej czystości jest rozdzielany. Spektrum H NMR TPA ujawniało w trakcie badań około 2% domieszki kwasu izoftalowego razem z czystym (98%) TPA. Czystość TPA została sprawdzona przez określenie jego kwasowości, następnie przeprowadzono jego polimeryzację z glikolem etylenowym przy użyciu tertbutylu tytanu jako katalizatora. By opisać tempo hydrolizy został rozwinięty prosty model teoretyczny,. Energia aktywacji była równa 99 kJ / mol. Ta metoda jest bardzo przydatna w recyklingu butelek z PET i innych pojemników, ponieważ obecnie TPA zastępuje tereftalan dwumetylowy ( tradycyjny monomer) jako główny monomer w produkcji przemysłowej PET. [7]

Hydorlizę odpadów PET opracowano m.in. w Instytucie Włókien Chemicznych w Łodzi w skali wielkolabolatoryjnej. [4]

.
 

Alkoholiza PET


Reakcja PET z metanolem (metanoliza) pod wysokim ciśnieniem w wysokiej temperaturze jest reakcją transestryfikacji. Prowadzi do uzyskanie tereftalanu dimetylowego (DMT) i glikolu etylenowego. Oba produkty są surowcami do produkcji PET. Metanoliza jest po prostu odwróceniem reakcji tworzenia politereftalanu etylenowego z DMT i glikolu – podstawowej reakcji, stosowanej do niedawna w zakładach „Elana” w Toruniu przy produkcji poliestru na włókna elana.

Oba produkty metanolizy PET należy oczyścić przed użyciem do kondensacji.



Acydoliza


Amonoliza
[4]

Metanoliza

Proces polega na rozkładzie PET metanolem pod ciśnieniem w wysokiej temperaturze. Uzyskuje się tereftalan dimetylowy (DMT) i glikoletylenowy

[4]

Obydwa te produkty, będące surowcami do syntezy PET, wymagają dokładnego oczyszczenia przed kondensacją.

Przez wiele lat metanoliza była z reguły nieodłączną częścią procesu produkcji PET, stosowanego do wyrobu włókien i folii.

Jak już wspomniano, metanoliza traci stopniowo na znaczeniu na rzecz hydrolizy w związku z zastępowaniem DMT, jako podstawowego surowca do produkcji PET, przez kwas tereftalowy.

    Plastyfikator PVC
W reakcji alkoholizy można również zastosować inny alkohol, jeżeli znajdzie się zastosowanie techniczne dla powstałego diestru. Użycie np. 2-etyloheksanolu zamiast metanolu prowadzi do powstania tereftalanu dioktylowego, mającego właściwości dobrego plastyfikatora PVC.
  [4]


Glikoliza PET


Działanie glikolem etylenowym na PET w temperaturze bliskiej temperaturze wrzenia glikolu prowadzi do skrócenia długości łańcucha, bez wprowadzania „obcych” podstawników i grup funkcyjnych. W zależności od ilości wprowadzonego glikolu otrzymuje się żywicę o różnej masie cząsteczkowej. Przy dużym nadmiarze glikolu głównym produktem glikolizy jest diester - tereftalan di(2-hydroksyetylowy).

Produkty glikolizy.

    Kleje, lakiery, laminaty

Produkty glikolizy stosuje się do wyrobu żywic poliestrowych poprzez typową kondensację oligomerów z bezwodnikiem maleinowym i glikolem. W przeciwieństwie do PET poliester ten oraz niższe oligomery PET są rozpuszczalne w styrenie i mogą być stosowane do wyrobu lakierów oraz laminatów poliestrowych wzmocnionych włóknem szklanym.

Oligomery PET można poddać transestryfikacji gliceryną lub monoglicerydem nienasyconego kwasu tłuszczowego otrzymując polimer rozgałęziony. Usieciowanie takiego polimeru daje trwałą powłokę lakierową, stosowaną np. do izolacji drutu miedzianego.

   Kleje i pianki poliuretanowe

W poliuretanach częściowe zastąpienie giętkich segmentów adypinowych resztami kwasu tereftalowego lub oligomerami PET modyfikuje właściwości elastomerów. Mała (do 15%) zawartość kwasu tereftalowego zaburza regularną strukturę poliestrodioli adypinowych, co powoduje zmniejszenie tendencji do krystalizacji i zwiększenie elastyczności – cechę szczególnie cenną w klejach poliuretanowych. Dalsze zwiększanie zawartości kwasu tereftalowego powoduje zmianę tendencji – usztywnienie polimeru poprzez wprowadzenie pierścieni aromatycznych daje w efekcie wzrost wytrzymałości mechanicznej polimeru. Produkty glikolizy PET wbudowane do rozgałęzionego polimeru tworzącego piankę poliuretanową zwiększają jej odporność na rozciąganie, rozdzieranie i odporność na rozpuszczalniki.



Tłoczywa fenolowe.

PET i oligomery PET otrzymane w wyniku glikolizy są dobrze rozpuszczalne w fenolu. Mogą zatem stanowić dodatek do żywic fenolowo-formaldehydowych przeznaczonych do wyrobu tłoczyw fenolowych. Do tego typu tłoczyw dodaje się zwykle dużo wypełniaczy, zatem można stosować nawet znacznie zanieczyszczony PET. [8]


Badania nad metodami masowego zagospodarowania poużytkowych butelek z PET.
W ostatnich latach prowadzone są badania nad metodą związaną z możliwością masowego zagospodarowywania poużytkowych butelek z PET w kierunku otrzymywania płyt, które mogą w niektórych zastosowaniach zastąpić ciężkie płyty betonowe. Materiał taki, o gęstości ok. 800 kg/m3, posiada właściwości fizyko-mechaniczne zbliżone do wyrobów wykonanych z betonu klasy B-20. Jest mrozoodporny, minimalnie nasiąkliwy wodą, znacznie bardziej niż beton odporny na ścieranie i ok. 3 razy lżejszy od niego.

W wyniku prowadzonych dalszych badań na Politechnice Krakowskiej stwierdzono, że pomijając wszystkie znane i stosowane dotychczas w procesach recyklingu PET procesy technologiczne, np. dokładną segregację odpadowych tworzyw, mycie ich i suszenie, usuwanie etykiet i kleju, separację frakcji recyklatu - granulatu, aglomerację, proces energochłonnego uplastyczniania, wytłaczania i cięcia - uzyskania regranulatu, przędzenie lub ekspandowanie, można wykonywać wyroby bardzo użyteczne o właściwościach termoizolacyjnych. Takimi wyrobami mogą być bloki przeznaczone do cięcia na płyty, bądź formowane, od razu odpowiedniej gęstości, płyty lub prefabrykaty budowlane. Otrzymywane tą drogą tworzywa mają nieporównywalną ze styropianem odporność na działanie sił ściskających i zginających, co ma ogromne znaczenie przy ocieplaniu m.in. podłóg hal przemysłowych. Odpowiednio dobrana gęstość płyt otrzymywanych wg wynalazku zapewnia nie tylko izolację termiczną, ale nadaje im również własności paroprzepuszczalne oraz zapewnia ich wodoprzesiąkliwość. Taki produkt, zwłaszcza odporny na ściskanie, jest pożądany w technologiach docieplania fundamentów i ścian piwnic budynków, gdyż umożliwia swobodne spływanie wód opadowych do drenażu.

Nowej jakości płyty ocieplająco-sączące mogą być bardzo przydatne przy wykonywaniu ocieplenia tarasów budynków w technologii tzw. dachu odwróconego. Pod płyty, np. chodnikowe stosuje się styropian przesiąkający wodą jedynie na złączach płyt, a nie na całej powierzchni, jak to ma miejsce w przypadku proponowanych nowych materiałów. Zjawisko to jest bardzo korzystne przy prawidłowym zbieraniu wód opadowych przez specjalne tworzywowe wytłoczki foliowe, umieszczone pod ociepleniem. Wytwarzane wg wynalazku np. płyty termoizolacyjne odróżniają się od znanych i produkowanych mrozoodpornością, można je w dowolnie dużym stopniu uniepalniać. Uniemożliwiają one również podsiąkanie kapilarne wód gruntowych. Ich znikoma cena wytwarzania, wynikająca z zagospodarowywania odpadów, głównie komunalnych, bez użycia znaczących nakładów energetycznych, pozwala na stosowanie w około 2 razy grubszej warstwie niż w przypadku styropianu, celem uzyskania takich samych właściwości termoizolacyjnych.

Opracowany obecnie sposób, który został zgłoszony przez Politechnikę Krakowską do ochrony patentowej, polega na rozdrobnieniu odpadów z PET, głównie butelek, i po naniesieniu spoiwa, zagęszczeniu masy w formach do odpowiedniej gęstości. Przy produkcji potrzebne są formy i dostęp do pary przemysłowej. Nie wymagane jest posiadanie pras hydraulicznych. Prasowany recyklat PET nie musi być suszony i pozbawiony wtrąceń papieru i poliolefin pochodzących z zakrętek i kołnierzy. [9]




Inne metody przerobu PET.
Ciągle obserwowany wzrost zużycia tworzyw polimerowych powoduje zwiększenie nacisku społecznego na kontrolę stopnia zanieczyszczenia środowiska naturalnego oraz ochronę własnych zasobów naturalnych i w efekcie doprowadzi do opracowania odpowiednich norm prawnych dla właściwego postępowania z wyrobami po okresie ich użytkowania, w tym również przymusową utylizację i recykling poużytkowych tworzyw sztucznych oraz odpadów tworzyw sztucznych.

Dane ostatnich lat pokazują, że jedynie 26% ogólnej masy odpadów tworzyw polimerowych (ponad 4 mln ton), podlegało recyklingowi, przy czym recyklingowi surowcowemu około 2.5% tej ilości, recyklingowi materiałowemu około 30.5% i około 67% recyklingowi energetycznemu. Należy zwrócić uwagę na to, że recykling najczęściej dotyczy folii polietylenowych oraz sztywnych transporterów z poliolefin, nie dotyczy zaś folii wielowarstwowych, butelek z PET oraz wielu tworzyw polimerowych masowo używanych np. przez przemysł samochodowy i elektroniczny. Przy obecnym stopniu rozwoju technologicznego oraz cenach surowców i energii, uważa się, że najtańsze ale jednocześnie nieekologiczne jest bezpośrednie spalanie odpadów w komunalnych spalarniach wytwarzających energię elektryczną i cieplną.




Mikrofotografie SEM struktury przełomów gatunków podstawowych w zależności od zawartości reaktywnego polietylenu: A – 10%, B – 15%


Metoda reaktywnego wytłaczania

Opracowaną w Instytucie Chemii Przemysłowej, metodą reaktywnego wytłaczania otrzymywane są materiały polimerowe o właściwościach jakich nie ma zwykły regranulat. Dobre właściwości użytkowe tego typu polimerów wynikają z ich struktury ustabilizowanej na poziomie mikrofazowym. W tym przypadku mamy do czynienia ze strukturą charakterystyczną dla polimerów semikrystalicznych. Wiązania międzyfazowe są tak silne, że w warunkach badania nie uwidacznia się struktura heterofazowa (fot. 1). Recykling według tej metody prowadzi się w dwuślimakowej wytłaczarce z udziałem modyfikatora – oksazoliny. Otrzymany tą metodą nowy polimer charakteryzuje się właściwościami różniącymi się od właściwości polimerów wyjściowych. Gatunki podstawowe różnią się zawartością polietylenu. Produkty specjalne zawierają napełniacze: - włókno szklane, - zespół napełniaczy w postaci krótkiego włókna szklanego i kulek szklanych, - mika

PET otrzymany z surowców wtórnych może konkurować z tworzywami konstrukcyjnymi takimi jak poliamidy, poliweglany czy poliacetale, ponieważ posiada właściwości porównywalne, a niektóre nawet lepsze (praktycznie brak chłonności wilgoci, wyższa temperatura HDT), przy jednocześnie znacznie niższej cenie, wynikającej z zastosowania surowców wtórnych.

ISTOTNE ZALETY TECHNOLOGII

Ekologiczność
- zagospodarowanie odpadów PET i w efekcie zmniejszenie zanieczyszczenia srodowiska naturalnego;
- nie zanieczyszczająca powietrza, wody i gleby
Ekonomiczność
- nie wymaga suszenia PET (dopuszczalna zawartość wilgoci <1%); - konkurencyjna cena, wynikająca z zastosowania surowców wtórnych
Jakość produktu
- w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy grupami funkcyjnymi PET i grupą oksazolinową rośnie lepkość i ciężar cząsteczkowy, a otrzymany polimer wykazuje właściwości tworzywa konstrukcyjnego (wysoka udarność). [10]



Utylizacja odpadów PET metodą wtryskiwania

Krótki opis technologiczny:

Odpad tworzywa PET poddawany jest mieleniu na młynie nożowym (typ UR-400 lub GS-200) do granulacji 6mm. Otrzymany przemiał suszony jest wstępnie w suszarce półkowej oraz suszeniu właściwemu w suszarce Arbury Termolift. Tak przygotowane tworzywo PET stanowi wsad surowcowy do produkcji elementów wtryskowych o gramaturze ok. 30-50g na wtryskarce (typ Wh-80Ap). Właścicielem technologii jest Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn i Urządzeń Chemicznych "Metalchem" . Tą metodą uzyskiwane są elementy wtryskowe -wieszaki odzieżowe różnych typów. Odzyskiwane tworzywa PET mogą stanowić cenne uzupełnienie tworzyw deficytowych np. w przypadku produkcji elementów wtryskowych, którym nie stawia się szczególnych wymagań technicznych. [11]

System ThermoCrack - technologia spalania odpadów z odzyskiem energii elektrycznej

Recyklingowi poddaje się odpady włókiennicze, odpady włókien naturalnych i odpady tworzyw sztucznych

System ThermoCrack generuje od 1000-4000 kWh z 1 tony odpadu (zależnie od jego rodzaju). Poddanie odpadu działaniu wysokich temperatur sięgających 1000oC w atmosferze beztlenowej, powoduje jego konwersję w gaz. Ciepło doprowadzane z zewnątrz do reaktora z odpadem zapewnia bardziej równomierną temperaturę, a tym samym większą wydajność niż piece do spopielania. Powstający gaz nadaje się idealnie do zastosowania w silnikach gazowych lub turbinach, dostarczając 70-110% wartości cieplnej gazu ziemnego, zależnie od rodzaju użytego surowca. System zapewnia nie tylko otrzymanie większej ilości gazu, ale daje o 50% mniej dwutlenku węgla i o 60% mniej pozostałości w porównaniu z piecami do spopielania. Typowa instalacja do przerobu 80 tys. t/r odpadów powinna osiągnąć zwrot nakładów w ciągu 4 lat. System nadaje się zarówno do ciekłych odpadów organicznych (oleje i smary) jak i do odpadów stałych. [12]

Udział procentowy odpadów z materiałów wykonanych z PET w ogólnej skali wszystkich produkowanych odpadów stale rośnie. Ich recykling stanowi w tej chwili najważniejszą i budzącą największe emocje kwestią. Do 1989 roku ponad 70 % opakowań na napoje stanowiły butelki szklane. Powrót do opakowań szklanych wyeliminowałby w dużej mierze powstawanie uciążliwych odpadów – może powinniśmy zastanowić się nad taką „metodą” walki z odpadami? Może „wielki powrót butelki zwrotnej” nie jest najgorszym pomysłem?

Otóż: po zwróceniu producentowi taka butelka jest ponownie napełniana. Jedna butelka może być wykorzystana ok. 30 razy. Każda zwrócona do sklepu oznacza, że nie zostaną wydobyte surowce na kolejną i też o jedną butelkę będzie mniej odpadów. [13]

Szwecja:

W Szwecji jest upowszechniony nowy typ plastikowej butelki PET, która może być napełniana wielokrotnie (10 razy). Przewiduje się, iż wszystkie nie nadające się do recyklingu opakowania na napoje stopniowo znikną ze szwedzkiego rynku. Od r. 1993 piwo i napoje bezalkoholowe są dostarczane głównie w następujących pojemnikach:

- butelkach PET (nowego typu) o poj. 1,5 l - zużycie energii 2,3 MJ/l,

- butelkach wielokrotnego użycia wykonanych z jasnego szkła o poj. 0,33 l - zużycie energii 2,8 MJ/l,

- butelkach wielokrotnego użycia wykonanych z zielonego szkła o poj. 0,33 l - zużycie energii 3,2 MJ/l,

- aluminiowych puszkach (współczynnik zwracania 90%) o poj. 0,45 l - zużycie energii - 2,9 MJ/l. [14]

Szansą dla Polski wydaje się odejście od tradycyjnych metod unieszkodliwiania odpadów (spalarnie i wysypiska) i przynajmniej częściowe uniknięcie błędów popełnionych na Zachodzie. Alternatywą jest z jednej strony wykorzystanie odpadów jako surowców wtórnych (recykling), a z drugiej ograniczenie stosowania metod "końca rury" poprzez zmniejszenie ilości odpadów. Wszyscy powinniśmy czuć się odpowiedzialni za świat, w którym żyjemy, to od nas – dziś - zależy, jakie jutro czeka nasze dzieci...

Teksty źródłowe:

[1] http://www.rynektworzyw.com.pl/artyk/1-2002/recykling.htm - Stanisław Węgrzyn
Zakłady Tworzyw Sztucznych ERG w Pustkowie S.A.

[2] http://www.hanex.com.pl/firma/ekologia.htm - Recykling Zielone Płuca Polski EKO-PET

[3] http://www.hanex.com.pl/firma/pet.htm

[4] „Recykling materiałów polimerowych” praca zbiorowa pod redakcją Prof. Dr hab. Andrzeja K. Błędzkiego, WNT Warszawa 1997

[5] http://www.republika.pl/recykling00/#rozdzial

[6] http://www.its.hg.pl./liniapet.html

[7] Advances in Polymer Technology, Volume 21, Issue 4, 2002. Strony: 250-259
[8] http://www.republika.pl/recykling00/

[9] Miesięcznik "Recykling" nr 05/2002, Wydawca: ABRYS Sp. z o.o.

[10] http://www.tworzywa.com.pl/zagadnienia/zagadnienia.asp?ID=327 - tłumaczenie artykułu z Plastics Review

[11] http://www.igo.katowice.pl/bazy/techkraj/tk3089.htm - Katalog technologii wykorzystania odpadów

[12] http://www.igo.katowice.pl/bazy/techzag/tz0004.html - Katalog zagranicznych technologii utylizacji odpadów

[13] Miesięcznik "Recykling" nr 02/2002, Wydawca: ABRYS Sp. z o.o.

[14] „Zielone Brygady” nr 5(47)/93, Maj 1993



Szukasz gotowej pracy ?

To pewna droga do poważnych kłopotów.

Plagiat jest przestępstwem !

Nie ryzykuj ! Nie warto !



Powierz swoje sprawy profesjonalistom.




Pobieranie 76.66 Kb.





©absta.pl 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna