Экономика переработки пластмасс
Экономика переработки пластмасс определяется типом процесса. Пластмассы могут обрабатываться следующими методами: механическая обработка, компрессионное формование , трансферное формование , литье под давлением , экструзия , ротационное формование , выдувное формование , термоформование , литье, ковка и формование пенопласта . Методы обработки выбираются на основе стоимости оборудования, производительности, стоимости оснастки и объема сборки. Методы с высокой стоимостью оборудования и инструментов обычно используются для больших объемов производства, тогда как методы с низкой и средней стоимостью оборудования и инструментов используются для небольших объемов производства. [1] Компрессионное формование, трансферное формование, литье под давлением, ковка и формование пенопластом требуют высокой стоимости оборудования и оснастки. [1] Более дешевыми процессами являются механическая обработка, экструзия, ротационное формование, выдувное формование, термоформование и литье. [1] Краткое описание каждого процесса и его стоимость показаны на рисунке 1.
Аспекты переработки пластика
[ редактировать ]Разлагаемый пластик
[ редактировать ]Оксоразлагаемые пластики: [2] это пластики на нефтяной основе с добавками, такими как переходные металлы и соли металлов, которые способствуют процессу фрагментации пластика при воздействии определенной среды, например, высокой температуры или среды, богатой кислородом, в течение длительного периода времени. Фрагментация подвергает большую площадь поверхности пластика воздействию колоний бактерий, которые в конечном итоге разлагают полимер на компоненты с более низкой энергией: углекислый газ и воду.
Некоторые аспекты, которые следует учитывать при использовании этого метода утилизации пластика с истекшим сроком эксплуатации:
- Тип полимера: эксперименты, проведенные Chiellini et al. подтвердили, что бактерии способны разлагать только полимеры с низкой молекулярной массой (по крайней мере, со скоростью, которую можно оценить). [3]
- Условия окружающей среды: время фрагментации/деградации варьируется в зависимости от условий, которые не всегда поддаются контролю.
- Возможность повторной переработки материала: эта характеристика будет нарушена, поскольку на долговечность или прочность полимера будут влиять добавки, ускоряющие фрагментацию.
Классификация полимера как биоразлагаемого требует уточнений относительно этих аспектов.
Важные экономические аспекты, которые необходимо учитывать при утилизации разлагаемых полимеров, включают:
- Стоимость полигона мусора: [4] Если пластмассы составляют значительный процент отходов в конкретном регионе, производство пластмасс с биоразлагаемыми свойствами может быть более выгодным и экологически чистым, чем простая утилизация неразлагаемого пластика. [5] Используя разлагаемые полимеры, можно избежать затрат на транспортировку отходов, содержание свалок, раскопки новых свалок и контроль экологических опасностей.
- Потерянный потенциал пластика с истекшим сроком эксплуатации: [5] такие процессы, как восстановление энергии пластика путем сжигания или биологической обработки, а также восстановление материала путем переработки, необходимо принимать во внимание при оценке возможности производства разлагаемых полимеров.
Многоразовые пластиковые контейнеры
[ редактировать ]Внедрение многоразовых пластиковых контейнеров возникает из-за опасений по поводу устойчивости и воздействия на окружающую среду . Использование перерабатываемой пластиковой упаковки выгодно с экологической точки зрения, но обходится дороже. [6] Внедрение многоразовых пластиковых контейнеров приведет к ежегодному увеличению примерно на 0,058 евро/кг доставляемого товара. [6] Затраты, связанные с многоразовыми пластиковыми контейнерами, включают затраты на покупку упаковки, транспортные расходы, затраты на рабочую силу/обработку, затраты на управление и затраты, возникающие в результате потерь. [6] Затраты на приобретение упаковки включают стоимость контейнеров, а также любые сопутствующие расходы на обслуживание. Эти затраты повторяются, но актуальны только один раз каждые 50 циклов, что соответствует типичному сроку службы многоразовых пластиковых контейнеров. Один цикл состоит из начальных этапов переработки пластиковой тары вплоть до использования и переработки этой тары потребителями. Транспортные расходы для многоразовых пластиковых контейнеров немного выше по сравнению с традиционными и одноразовыми пластиковыми контейнерами, поскольку эти многоразовые контейнеры требуют дополнительной транспортировки на предприятия по переработке. Многоразовые пластиковые контейнеры также требуют проведения работ по погрузке и разгрузке с грузовиков, а также проверки качества, что приводит к дополнительным трудозатратам. [6] Управленческие затраты существуют, поскольку необходимо контролировать количество многоразовых пластиковых контейнеров. Окончательная стоимость многоразовых пластиковых контейнеров — это затраты, возникающие в случае потери упаковки или возникновения ошибок в системе управления. [6] На рисунке 2 представлена подробная сводка затрат, связанных с использованием многоразовых пластиковых контейнеров.
Сжигание пластмасс
[ редактировать ]Переработка пластмасс представляет трудности с обращением со смешанными пластиками, поскольку несмешанные пластики обычно необходимы для сохранения желаемых свойств. Смешение большого количества пластиков приводит к ухудшению свойств материала: даже несколько процентов полипропилена, смешанного с полиэтиленом, дают пластик со значительно сниженной прочностью на разрыв . [7] Альтернативой переработке этих пластиков и тех пластиков, которые нелегко переработать, например, термореактивных пластиков, является использование деградации для расщепления полимеров на мономеры с низкой молекулярной массой. Продукты этого процесса можно использовать для производства высококачественных полимеров, однако при этом теряется энергия, запасенная в полимерных связях. [7]
Альтернативой экономичной утилизации пластика является сжигание его в мусоросжигательной печи . Существуют мусоросжигательные заводы, способные полностью сжигать полимеры, и, хотя они требуют значительных капиталовложений, производимая энергия компенсирует экономический эффект. [8] Поскольку большинство пластмасс производятся из нефти , их молекулы состоят исключительно или в основном из атомов углерода , кислорода и водорода. При правильной конструкции мусоросжигательный завод может полностью сжечь эти пластмассы, позволяя восстановить энергию, запасенную в исходном нефтяном сырье, которая в противном случае улетучилась бы во время таких процессов, как разложение. Некоторые полимеры содержат хлор или азот , что может привести к образованию нежелательных продуктов сгорания, однако использование скрубберов позволяет удалить такие продукты. Конечным результатом является то, что многие полимеры сгорают более чисто, чем уголь , и так же чисто, как большинство масел. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Калпакджян, Серопа; Шмид, Стивен (2008). Процессы производства инженерных материалов (5-е изд.) . Река Аппер-Седл, Нью-Джерси, 07458: Pearson Education, Inc., стр. 657–658. ISBN 978-0-13-227271-1 .
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ Томас, Норин Л.; Маклаухлин, Эндрю Р.; Патрик, Стюарт Г.; Кларк, Джейн (2012). «Оксоразлагаемые пластмассы: деградация, воздействие на окружающую среду и переработка» . Труды ICE - Управление отходами и ресурсами . 165 (3): 133–140. дои : 10.1680/теплый.11.00014 . S2CID 51792713 .
- ^ Аль-Малаика, С.; Чохан, С.; Кокер, М.; Скотт, Г.; Арно, Р.; Дабин, П.; Фов, А.; Лемэр, Дж. (1 апреля 1995 г.). «Сравнительное исследование разлагаемости и возможности вторичной переработки различных классов разлагаемого полиэтилена». Журнал макромолекулярной науки, часть A. 32 (4): 709–730. дои : 10.1080/10601329508010283 . ISSN 1060-1325 .
- ^ Хоупвелл, Джефферсон; Дворжак, Роберт; Косиор, Эдвард (27 июля 2009 г.). «Переработка пластмасс: проблемы и возможности» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 364 (1526): 2115–2126. дои : 10.1098/rstb.2008.0311 . ISSN 0962-8436 . ПМК 2873020 . ПМИД 19528059 .
- ^ Перейти обратно: а б Эрикссон, О.; Карлссон Райх, М.; Фростелл, Б.; Бьёрклунд, А.; Ассефа, Г.; Сундквист, Ж.-О.; Гранат, Дж.; Бакы, А.; Тиселиус, Л. (2005). «Управление твердыми бытовыми отходами с системной точки зрения» . Журнал чистого производства . 13 (3): 241–252. дои : 10.1016/j.jclepro.2004.02.018 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Аккорси, Риккардо; Кашини, Алессандро; Шолетт, Сьюзен; Манзини, Риккардо; Мора, Кристина (2014). «Экономическая и экологическая оценка многоразовых пластиковых контейнеров: пример цепочки поставок в сфере общественного питания». Международный журнал экономики производства . 152 : 88–101. дои : 10.1016/j.ijpe.2013.12.014 .
- ^ Перейти обратно: а б с Штейн, Ричард С. (1998). «Переработка полимеров: термодинамика и экономика». Макромолекулярные симпозиумы . 135 : 295–314. дои : 10.1002/masy.19981350131 .
- ^ «Воздействие сжигания твердых бытовых отходов на окружающую среду». Результаты Международного симпозиума по сжиганию твердых отходов, Симпозиум: Вашингтон, округ Колумбия . 26 сентября 1989 года.
