О важности переработки вторичных полимерных отходов

Мир столкнулся с масштабной экологической проблемой — неконтролируемым накоплением пластиковых отходов. Уникальные свойства пластмасс, такие как прочность, устойчивость к воздействию различных сред, обеспечили им повсеместное применение. Однако они же приводят к ежегодному росту их производства. И долговечность материала превращается в серьезный недостаток: пластик не разлагается естественным путем в течение сотен лет, а его сжигание выделяет токсичные вещества. При этом применение полимеров в современном мире весьма широко: от упаковочной продукции до электроники, текстильных и строительных материалов. По данным Greenpeace, ежегодный объем пластмасс, отслуживших свой срок, достигает миллионы тонн.

Ситуация усугубляется образованием микропластика, проникающего в пищевые цепочки и представляющего опасность для здоровья человека. Поэтому переработка вторичных полимерных отходов — материалов, полученных из использованных пластиковых изделий (бытовой тары, упаковки и т. д.), — становится жизненно необходимой мерой. Вторсырье может успешно применяться для производства различной продукции, снижая загрязнение окружающей среды и расходуя меньше природных ресурсов.

В статье рассмотрим важность переработки полимерных отходов, а также подробно проанализируем ее преимущества перед другими способами утилизации.

Экологические аспекты переработки полимерных отходов

Каждую минуту в мире покупают почти 5 трлн пластиковых пакетов и 1 млн бутылок. По прогнозам ученых, к 2050 году объем первичных полимеров может достичь 1,1 млрд тонн. Это представляет реальную опасность для всей планеты, если не предпринять активные меры по переработке. В 2023 году потребление пластика в России составило около 7 млн тонн — больше, чем в предыдущем периоде, на 11 %. При этом, по оценкам эксперта компании EcoPartners Константина Рузаева, перерабатывается только 5–15 % от общего объема потребляемых полимеров. Большая их часть закапывается на полигонах, сжигается или попадает в окружающую среду.

Пластик устойчив к биоразложению. Поэтому он накапливается в воде, почве и атмосфере, нанося непоправимый ущерб экосистемам и здоровью человека. Это проблема мирового масштаба. Океанические течения собирают полимерные отходы в гигантские мусорные острова. Морские животные запутываются в отходах и погибают от голода или удушья. Под угрозой находятся планктон, черепахи, моллюски, водяные растения: водоросли, мангровые леса, кораллы. На суше микропластик (полимерные частицы размером до 5 мм) загрязняет почву, препятствуя росту растений и проникая в грунтовые воды. Частицы нанопластика обнаружены даже внутри дождевых червей.

Переработка полимерных отходов кардинально меняет ситуацию, значительно сокращая объемы утилизируемого мусора и выброс углекислого газа. Утилизация пластика путем захоронения занимает огромные площади, загрязняет почву, подземные воды и атмосферу токсичными веществами, тяжелыми металлами, а также создает угрозу для животных, которые могут проглотить микрочастицы. Переработка же позволяет использовать отходы как ценное сырье. Она сокращает потребность в новых ресурсах и уменьшает нагрузку на окружающую среду.

Таблица 1. Сравнение энергопотребления и выбросов газа за жизненный цикл ПЭТ-бутылок весом 1 кг при различных способах утилизации (материалы V международной конференции «Инновационные технологии и экономика в машиностроении»)

Параметр	Сжигание	Полигон	Переработка
Выбросы газов, г	4452,85	4610,98	2603,45
Затрачиваемая энергия, МДж	118,7	144,2	113,27

Особую тревогу вызывает образование мелких частиц пластика при распаде больших предметов под воздействием солнечного света, ветра и волн. Нанопластик имеет размеры около 1 микрона. Поэтому он легко проникает в пищевые цепочки и накапливается в организмах животных и человека, оказывая негативное воздействие на здоровье. Люди постоянно едят, пьют, вдыхают воздух с микропластиком. Он обнаружен повсеместно: в морской и пресной воде, в крови, плаценте, в соли, рыбе. Вред, наносимый пластиком организму, пока малоизучен.

Переработка полимерных отходов снижает риск образования микропластика. Теперь они используются в качестве вторичного сырья для производства новых изделий, а не разлагаются на мелкие частицы.

Производство первичного пластика требует больших затрат нефти и природного газа. Переработка позволяет значительно уменьшить потребность в этих ресурсах, сохранив их для будущих поколений.

Наконец, утилизация пластика влияет на изменение климата. Производство первичного полимера — энергоемкий процесс, приводящий к генерации парниковых газов. Ученые прогнозируют, что к середине XXI века выбросы, генерируемые пластиком, составят около 19 % от общего количества. Переработка снижает углеродный след, так как требует меньше энергии и ресурсов.

Таблица 2. Сравнение энергозатрат и выбросов газа при производстве ПЭТ-бутылок весом 1 кг из нефти и отходов

Сырье	Затраты энергии, мДж/кг	Твердые отходы, кг/кг	Вредные газы, г/кг
Нефть и природный газ	83,8	0,04513	2433,2
Вторичный пластик	27,07	—	170, 252

Как видно, использование вторсырья позволяет снизить энергозатраты более чем в 3 раза, а выбросы вредных газов — в 14 раз.

Экономические выгоды переработки полимеров

Переработка пластиковых отходов — это не просто экологически ответственное решение, но и перспективный бизнес с существенными экономическими выгодами. Она создает рабочие места, стимулирует инновации, открывает новые рынки и привлекает инвестиции в «зеленые» технологии.

Создание новых рабочих мест

Отрасль переработки пластика является динамично развивающейся и трудоемкой. Она требует специалистов различных профилей: от сортировщиков и операторов перерабатывающего оборудования до инженеров и менеджеров. По данным ФНС, в 2023 году было открыто 2354 предприятий по изготовлению пластмассовых изделий — на 20,3 % больше по сравнению с предыдущим годом.

Развитие инновационных технологий

В последние годы наблюдается значительное улучшение способов переработки пластика. Новые методы, такие как пиролиз, газификация и химический рециклинг, позволяют извлекать ценные компоненты из отходов и создавать новые виды полимерных материалов. Применение инновационных технологий приводит к более полному использованию сырья и увеличению продуктивности переработки, снижая затраты на единицу продукции.

Экономия затрат на утилизацию отходов

Захоронение требует больших вложений в создание полигонов, транспортировку отходов, обеспечение их безопасности. Переработка приводит к существенной экономии как для бюджета государства, так и для отдельных предприятий.

Создание новых рынков сбыта

Переработка пластика создает новые рынки сбыта для переработанного сырья. Из вторичного сырья производят новые пластмассовые материалы, которые могут быть использованы в различных отраслях, таких как строительство, производство упаковочных материалов, изделий бытовой химии. Это создает новые возможности для различных предприятий и сокращает затраты на добычу сырья. Например, завод «Уралтермопласт» из Екатеринбурга производит из вторичного пластика профили. Московская компания «Аксион Рус» — пластиковые шпалы. Фирма из Калининграда «Умная среда» изготавливает уличные скамейки и урны.

Стимулирование инвестиций в «зеленые» технологии

Государственная поддержка и стимулирование переработки отходов через налоговые льготы, финансовую поддержку проектов и развитие инфраструктуры (центров сбора и переработки) привлекают инвестиции в технологии переработки. Например, правительство поддержало изменение механизма расширенной ответственности производителя: снижен экологический сбор на производителей упаковки, если при изготовлении применяется вторичное сырье.

Важность рециклинга при утилизации полимерных отходов

Спасти природу и здоровье человека вполне возможно, если сбалансировать производство и утилизацию пластика от добычи нефти до переработки отходов. По мнению вице-президента Российского союза химиков Петровой Татьяны, рециклинг (процесс преобразования отработанных товаров в новые изделия), развитие системы сбора и переработки — это то, что позволит справиться с экологическими проблемами России.

Часто предлагается сменить полимерную упаковку на другие виды. Однако исследования британских и шведских ученых, опубликованные в журнале Environmental Science & Technology, опровергают утверждение о том, что полная замена пластика прочими материалами решит проблему загрязнения. Ученые пришли к выводу, что снижение вредных выбросов может быть достигнуто за счет полной переработки полимерных отходов и увеличения срока службы изделий.

Анализ углеродного следа различных материалов показал значительное преимущество полимеров перед альтернативами. Например, пластиковая бутылка демонстрирует на 50 % меньшее значение показателя по сравнению с алюминиевой банкой и на 20 % ниже, чем у упаковки Tetra Pak. Топливные баки из полимеров имеют на 90 % более низкий углеродный след, чем стальные аналоги. Синтетические ковры — на 80 % меньший, чем шерстяные.

Национальные цели развития России до 2036 г., обозначенные в указе Президента РФ, ставят задачу создания экономики замкнутого цикла. К 2030 году планируется достичь 100%-й сортировки твердых коммунальных отходов (ТКО) и сократить захоронение мусора на 50 %. Также предусматривается вовлечение в переработку как минимум 25 % производственных отходов в виде вторсырья.

Технологии переработки полимерных отходов

Механический рециклинг — самый распространенный способ, основанный на последовательной сортировке материалов по типу, степени загрязнения и физическому состоянию. После очистки отходы измельчаются до гранул, пригодных для производства новых изделий. Простота и относительно низкая стоимость делают этот метод весьма привлекательным.

Однако механический способ требует тщательной подготовки сырья. Наличие загрязнений существенно снижает качество конечного продукта. Поэтому необходимо тщательно очищать и мыть измельченный пластик, а затем обезвоживать и сушить его. Дополнительные операции, такие как агломерация или гранулирование, превращают измельченный полимер в готовое вторичное сырье.

Физико-химические методы расширяют возможности механической переработки. После сушки гранулы подвергаются экструзии — расплавленное сырье продавливается через специальную формующую головку. Эта процедура обеспечивает гомогенизацию и пластификацию материала, а при необходимости — дегазацию.

Химические методы переработки демонстрируют более высокую эффективность в отношении загрязненного сырья. Они делятся на два основных направления: P2P (plastic-to-plastic — переработка пластика в пластик) и P2F (plastic-to-fuel — в топливо). В их основе лежат процессы разложения полимеров на молекулярном уровне.

Термические методы — пиролиз и газификация — позволяют перерабатывать смешанные и загрязненные отходы, превращая их в топливо, синтез-газ и технический углерод. Технология обеспечивает высокий уровень разрушения вредных веществ (до 99 %), однако отличается высокой стоимостью и энергоемкостью.

Наряду с традиционными методами, активно развиваются экспериментальные подходы. Среди них — биодеструкция (разложение полимеров микроорганизмами) и использование высокоэнергетического радиационного излучения для переработки тонкослойных пластиков.

Заключение

Переработка полимерных отходов позволяет:

сохранить невозобновляемое топливо — нефть и природный газ;
снизить отходы на полигонах;
уменьшить затраты энергии на производство пластика;
снизить выбросы диоксида углерода и парниковый эффект.

Рециклинг — эффективный шаг для возвращения отходов в производство. Наиболее востребованным способом переработки является механический метод.

Главная проблема отрасли — недостаточная загрузка перерабатывающих предприятий, что связано с плохо развитой инфраструктурой сбора пластика и низким уровнем просвещения населения о пользе сортировки сырья.