Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 27

Исходя из этого, еще в конце прошлого века наиболее привлекательным материалом, восстанавливаемым из отходов, был алюминий, за ним следовали ПЭТ и ПНД. Однако за последние пару десятилетий технология сбора, сортировки и утилизации пластиков значительно улучшилась, что снизило затраты на восстановление и повысило привлекательность вторичных пластиков, которые обогнали металлы. Интересно, что первая компания по переработке пластмасс была основана еще в 1981 году в Нидерландах. Однако основным мотивом для этого была вовсе не забота об экологии, а получение прибыли от переработки. Текущая прибыль от переработки исчисляется миллионами евро в год для каждого предприятия, большинство из которых работает с широким спектром материалов как в пленочной, так и в твердой форме. Как сообщают экономисты, рынок платит примерно 80% стоимости первичного материала за аналогичный продукт вторичной переработки. Основным фактором, ограничивающим возможности получения прибыли от вторичной переработки пластмасс, является цикличность рынка первичных полиолефинов. Поэтому сторонняя финансовая поддержка необходима, чтобы выжить во времена, когда цены на первичные полимеры падают. Переработка – всё еще достаточно молодая отрасль, и многие улучшения инфраструктуры и производственных затрат еще не решены.

В ряде стран Европы и в США, где население сознательно выбирает приобретение продукции из переработанных материалов или продуктов, содержащих переработанные материалы, ценность переработанных материалов меняется. Это плюс осознание того, что рециркуляция является частью управления отходами, такой как свалки или мусоросжигательные заводы, и что общество должно нести издержки, по сути, отделяет кривую спроса и предложения переработанного материала от кривой спроса и предложения первичного материала. Кроме того, по мере того как переработчики получают статус в соответствии с требованиями органов по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов и сертификацию ISO, новые рыночные возможности открывают возможность для более высоких цен на материалы, полученные из потока отходов. Так, уже существуют производители полипропилена, открывшие на собственные заводы по переработке полипропиленовой упаковки и выпуска из нее новой продукции. Переработка бутылок из полипропилена и других упаковочных материалов в повторно используемые компаунды осуществляется полностью за счет мощностей этих производителей. Эти продукты представляют собой компаундированные материалы, содержащие до 25% постпотребительского полипропилена, смешанного с 75% первичного материала. В настоящее время такие материалы используются на рынках упаковки, автомобилестроения и листовой экструзии.

Основным методом деполимеризации является пиролиз, хотя известны и другие методы, такие как окислительный, каталитический и разложение в растворе. Разложение полимера происходит по нескольким механизмам, один из которых способствует образованию мономера. Пиролиз в сочетании с алюмосиликатными катализаторами использовали японские специалисты. Было обнаружено, что эти катализаторы увеличивают выход алканов и бутенов за счет пропилена и этилена. Кроме того, использовались радикальные инициаторы для производства разветвленных парафиновых растворителей и масел, а также измельчение, нагревание и растворители для получения алканов C5 – C30, циклоалканов и ароматических углеводородов. Несколько авторов сообщили о различных выходах пропилена (18–26%) при пиролизе полипропилена. Сообщалось о выходе пропилена 28% от пиролиза атактического полипропилена. Несколько авторов изучили механизм пиролиза полипропилена с аналогичными результатами. Первичные и вторичные алкильные радикалы, образующиеся во время пиролиза, далее реагируют либо с переносом водорода с образованием немономерных углеводородов, либо без переноса водорода с образованием мономера. Относительные скорости реакций зависят от условий реакции. В настоящее время в производстве топлива обычно используется технология деполимеризации. Представляется, что наиболее рентабельной технологией производства мономера из полимера является производство топлива из полимера с последующим получением мономера из топлива по стандартной технологии.

В целом существующие технологии предполагают, что высокая конверсия полимера в мономер потребует технологического прорыва, такого как катализатор, который предпочтительно запускает реакцию разложения, в результате которой образуется мономер. Процесс селективного растворения направлен на восстановление функционально чистых полимеров путем растворения одного полимера за раз из сложной смеси, такой как поток бытовых отходов. Такой поток отходов состоит из шести основных полимеров: HDPE, PET, LDPE, PP, PS и PVC. Различные полимеры несовместимы, и прямая переработка такой смеси приведет к плохим физическим свойствам и низкой коммерческой ценности. Процесс селективного растворения также исключает довольно дорогостоящий процесс механической сортировки, что делает экономику вторичной переработки более привлекательной. Те же самые термодинамические различия, которые вызывают несовместимость, дают возможность разделять компоненты смешанного потока пластиковых отходов. Чистые компоненты могут быть получены путем селективного растворения с использованием контролируемой последовательности растворителей (ксилол, тетрагидрофуран) и температур сольватации с последующим мгновенным удалением летучих веществ с низким содержанием твердых веществ и гашением. Растворение происходит быстро при низких (около 10%) концентрациях полимера и обычно следует за этапом фильтрации для удаления нерастворимых загрязняющих веществ, таких как металлы, стекло и пигменты. Стабилизаторы и модификаторы ударопрочности могут быть добавлены к фильтрованной массе для получения продукта с добавленной стоимостью. Растворитель же отделяется от пластика и возвращается в процесс для повторного использования.