Проблема утилизации полиэтиленовых пакетов и сходных продуктов аналогичного происхождения Курсовая работа (проект)

На данный момент в мире большую часть отходов составляют пластиковые изделия, но о правильной утилизации знают единицы стран по всему земному шару [12, c. 14].

Разложение полиэтилена занимает десятки и даже сотни лет [2, c. 50]. 

Пластик наносит сильнейший ущерб окружающей среде, начиная с момента его производства и заканчивая утилизацией. Предприятия по выпуску пластика в год выбрасывают в атмосферу до 400 млн. тонн углекислого газа [19, c. 77].

Долговечный и нередко токсичный материал становится причиной заболеваний и гибели многих представителей наземной и водной фауны. До 10 % пластиковых отходов заканчивает свой путь в водах Мирового океана, 88 % поверхности которого уже загрязнено пластиковым мусором различного размера, а наиболее мелкие частицы оседают в пищеварительной системе морских обитателей [15, c. 539]. Пластиковые отходы загрязняют нашу планету и делают непригодной условия для жизни многим обитателям земли, в основном это животные, так как часть из них не способна различить обычную пластиковую крышку из-под газировки с рыбой, обитаемой в зоне, где питаются птицы, рыбы, млекопитающие. Недавно океанологи провели масштабное исследование и доказали, что 90 % процентов морских птиц ошибочно питались пластиковыми отходами, надеясь найти себе пропитание, тем самым приближая свою собственную смерть. На данный момент океан превращается в самую крупную свалку мусора, обычный ураган или шторм сегодня выглядит как волны мусора, идущие из океана и как будто возвращающие человеку сегодня то, что мы сами выкинули вчера. По прогнозам британского фонда Эллен Макартур, к 2025 году на каждые три килограмма рыбы в мировом океане будет приходиться по килограмму мусора, а к 2050 году масса отходов будет выше, чем совокупный вес всей рыбы на Земле. Острая проблема стоит в малоразвитых странах, где не налажено производство переработки пластика и человек сам не задумывается о его сдачи в пункты приема [12, c. 14]. 

По данным ученых, в желудках 94 % птиц и 86 % черепах можно найти пластик. Исследователи обнаружили микропластик во внутренностях 114 видов водных животных. Больше половины из них человек употребляет в пищу [7, с. 34]. Один пакет может убить много раз. Более 260 видов животных, в том числе беспозвоночных, либо случайно проглатывают пластик, либо запутываются в нем. Запутанность обычно приводит к смерти или тяжелым травмам. Подсчитано, что более 400 тыс. морских млекопитающих погибает ежегодно в результате пластикового загрязнения океанов. Уже в 2004 г. зафиксировано, что чайки в Северном море имели в среднем по 30 кусков пластика в своих желудках. В верхнем слое воды океана в шесть раз больше пластика, чем планктона. Он не тонет и плавает всего в нескольких сантиметрах от поверхности воды, привлекая рыб, которых далее едят другие животные. Все участники цепочки чаще всего отравляются или погибают. На глубинах более километра концентрация мусора составляет от 17 до 335 единиц на квадратный метр. На дне Марианской впадины лежат пакеты и банки. 

В соответствии с Классификатором отходов Республики Беларусь существует порядка 142 вида полимерных отходов, среди которых 79 – третьего класса опасности, 9 – 4 класса опасности и 54 – с неустановленным классом [8, c. 17].

Потребительским спросом на упакованную продукцию в настоящее время создана проблема уничтожения огромного количества использованного упаковочного материала. Направление современных технологий производства различных типов упаковочных материалов на сегодняшний день в первую очередь – это их применение в пищевой промышленности [11].

Существует различные классификации вторичного полимерного сырья согласно каждому виду полимера. Например:

- пленки;

- промышленные отходы (слитки, литники, куски, ленты, облой, некондиционные изделия);

- тара;

- отходы синтеза полимера (низкомолекулярный полимер, россыпь гранулята, некондиционный гранулят);

- вышедшие из употребления изделия хозяйственного назначения;

- вышедшие из употребления изделия технического назначения;

- крупногабаритные изделия [5].

Кроме этого, полиэтиленовую упаковку классифицируют следующим образом:

- «мягкая» упаковка – пакеты, пленка;

- «твердая» упаковка  - бутылки, банки, флаконы, канистры от продуктов, косметики, бытовой химии, пробки бутылок, маркировка: PE-HD, PE-LD, HDPE, LDPE или «2», «4», «02», «04» .

- продукты в полиэтиленовой таре: молочные продукты, кетчуп, соусы и пр.;

- косметика в полиэтиленовой упаковке: жидкие косметические средства;

- бытовая химия в полиэтиленовой упаковке: моющие, чистящие средства [10].

В основном упаковка, наряду с полиэтиленом, которую применяют для пищевых продуктов, является пластмассой различных типов (таблица 1.1) или материалами, которые были комбинированы с пластмассой [11].

Классическая иерархия управления отходами, являющаяся основой разрабатываемых стратегий, направленных на сокращение количества отходов, сводится лишь к трем векторам: 

- утилизация, включая энергетическую (сжигание на мусоросжигательных заводах), т.е. их правильный сбор и размещение; 

- вторичное использование тех же изделий; 

- переработка, или рециклинг (механическими и физико-химическими методами). 

Стоит при этом учитывать, что ни один из этих способов не приводит к безопасному для природной среды и здоровью человека действительному уничтожению, удалению пластиковых отходов и отходов их сжигания [15, c. 540].

Сбор и переработка отходов на сегодняшний день рассматриваются в качестве важнейших признаков технологического и культурного состояния любой развитой страны. Кроме того, являются все более привлекательным в настоящее время в странах, которыми был пройден долгий путь развития безотходных технологий, уже не только переработка отходов, а изменения технологических процессов, исключающие выход определенных загрязнителей. Общеизвестной является, в частности, точка зрения, которая сводится к тому, что в химической промышленности отходы производства могут вообще отсутствовать. Это обусловлено тем, что всегда или почти всегда найдется такое продолжение технологического процесса, которое может явиться основой другого процесса. Для научного и промышленного развития является возможным полное использование любого технологического ресурса. 

Таким образом, на сегодняшний день, целью обработки отходов должно быть не просто их уничтожение тем или иным способом, а повторное использование. Соответственно, с системной точки зрения к наиболее важной задаче относится прогнозирование и синтез возможно более длинных технологических цепочек и взаимосвязей звеньев таких цепочек. Это потребует максимальной интеграции знаний самого разного характера [2, c. 48].

Стоимость обработки и уничтожения отходов пластмасс примерно в 8 раз превышает расходы на обработку большинства промышленных и почти в три раза – на уничтожение бытовых отходов. Это обусловлено специфическими особенностями пластмасс, из-за которых значительно затруднены или становятся непригодными известные методы уничтожения твердых отходов. 

Таким образом, благодаря использованию отходов полимеров является возможным осуществлять существенную экономию первичного сырья (прежде всего нефти) и электроэнергии [17, c. 332].

Утилизация отходов полиэтилена до недавнего времени ограничивалась захоронением или сжиганием. Первый вариант позволяет только откладывать решение проблемы. Второй сопровождается выделением большого количества вредоносных продуктов горения, что наносит вред атмосфере. Современные технологии позволяют перерабатывать полимеры без ущерба экологии. Сначала мусор подвергается сортировке, очистке, измельчению с последующим отделением инородных веществ. В результате образуется чистое вторичное сырье в виде гранул или маленьких кусочков. Из них можно производить новые изделия или материалы [13].

Выбор схем технологической переработки пластиковых отходов обусловлен их физико-химическими, механическими и технологическими свойствами, временем использования и «старения» (изменение, ухудшение структуры и состава полимерного компонента под действием эксплуатационных факторов), которые в значительной степени отличаются от тех же характеристик первичного полимера [15, c. 540].

Способы переработки отходов пластика зависят от вида (марки) пластика и происхождения отходов. Наиболее просто перерабатываются технологические отходы – отходы производства, которые не подверглись интенсивному воздействию в процессе эксплуатации. При переработке бытовых загрязненных отходов пластика важным является качественная сортировка отходов по видам (маркам) пластика. В этом должна помочь специальная маркировка, которая по тех. Регламенту Таможенного союза ТР ТС 005/2011 «Об безопасности упаковки» должна наноситься на упаковку, а также их очистка. Чем более разнообразны отходы и чем более загрязнены, тем сложнее их перерабатывать. Технологически переработка отходов пластика на предприятиях Республики Беларусь происходит двумя способами:

1) дробление отходов, после чего измельченный пластик используется как добавка при производстве новых полимерных изделий (механический способ);

2) дробление отходов с последующим получением физико-химическим способом гранул (таблеток), которые являются вторичным сырьем для производства новых изделий из пластика.

Механическая переработка с помощью соответствующих установок обеспечивает простое вторичное использование тех же самых материалов с учетом некоторых потерь в их свойствах. Восстановление материалов посредством физико-химической переработки выдает продукт в виде мономеров, из которых получается новое полимерное сырье, а также химические вещества и топливо. Однако этот метод требует привлечения значительных энергетических ресурсов с специального оборудования. 

В результате проделанной работы была выявлена проблема образования полиэтиленовых отходов; охарактеризованы полиэтиленовые отходы; рассмотрены возможные способы утилизации полиэтиленовых пакетов и сходных продуктов аналогичного происхождения, а также технология переработки и оборудование.

Разложение полиэтилена занимает десятки и даже сотни лет. Пластик наносит сильнейший ущерб окружающей среде, начиная с момента его производства и заканчивая утилизацией. Долговечный и нередко токсичный материал становится причиной заболеваний и гибели многих представителей наземной и водной фауны. До 10 % пластиковых отходов заканчивает свой путь в водах Мирового океана, 88 % поверхности которого уже загрязнено пластиковым мусором различного размера, а наиболее мелкие частицы оседают в пищеварительной системе морских обитателей

Полиэтилен относится к одному из подвидов пластика. Сам по себе полиэтилен в первоначальном виде (когда он поступает в потребление) не является токсичным и до стадии переработки представляет собой экотоксичный отход (2 класс опасности). Токсичным же он становится на стадиях переработки и утилизации (3 и 4 класс опасности). Повсеместное использование полимера на производствах, строительных площадках, складах, магазинах или в быту обеспечивает огромное количество ненужного мусора. Его доля составляет более 9% в общей массе загрязнений на планете.

По происхождению полиэтиленовые отходы делятся на 3 группы: бытовые или коммунальные, промышленные, технологические. 

В крупных городах развитых стран применяют несколько вариантов устранения отходов: захоронение отходов на полигонах (полигонное депонирование); сжигание отходов;  аэробная и анаэробная утилизация органических отходов, относящийся к биологическим методами промышленной переработки ТБО; термическая переработка отходов, согласно которой предполагается газификация и пиролиз, с помощью которых осуществляется разложение органических отходов и образование синтез-газа.

Срок использования некоторых видов пластиковой продукции – минуты, срок жизни – столетия. Если сложить всю выброшенную на Земле за один год пластиковую тару, то эта цепочка обернет земной шар четыре раза, при этом более 50 % ее общего объема использовалось только однажды.

Пластиковый мусор – глобальная проблема современности, вызванная экспоненциальным ростом его производства и накопления.