Во время вспышки оставайтесь дома. Приготовление пищи дома на определенный период времени стало вопросом, который многие городские жители должны учитывать. Основное чувство безопасности приходит от продуктов с длительным сроком хранения, таких как консервированные продукты, колбасы, горчица, лапша быстрого приготовления и упаковочное молоко. Причина, по которой они могут храниться дольше, зависит от правильной упаковки продуктов. На самом деле даже мясо, яйца, овощи и фрукты, купленные групповой покупкой, были упакованы, прежде чем они смогли попасть в каждое домохозяйство через бурю логистики.

Можно представить, что большая часть ежедневного мусора, производимого многими жителями Шанхая сегодня, как раз и является упаковкой для продуктов питания. Поскольку они загрязнены жировыми остатками или многослойные комплексы трудно разлагаются, их могут классифицировать как сухие отходы и отправлять в систему сжигания после использования.

На самом деле упаковка продуктов играет огромную роль в нашей жизни, независимо от того, находимся ли мы в эпидемии или нет. Благодаря технологическому развитию пищевой промышленности у нас есть больше способов сохранить продукты. Когда еда берется нами, упаковка продуктов завершает свою миссию и становится мусором, который нужно выбросить. Возможно, сидя дома и наслаждаясь своим успехом, нам также следует серьезно подумать о том, как мы можем лучше нести ответственность за них.

Финский национальный исследовательский центр технологий (VTT) опубликовал отчет под названием "Переработка упаковки продуктов: состояние и перспективы (Переработка упаковки продуктов)", который предоставляет обзор текущего состояния переработки в Европе и США, а также социальных и технических факторов, влияющих на уровни переработки. В отчете также представлены недавние инновации в технологии переработки упаковки продуктов и выделены те решения, которые, как ожидается, будут коммерциализированы в следующие пять лет.

Исследовательский отчет был заказан глобальным поставщиком устойчивых упаковочных решений Huhtamaki Pule Group для создания системы переработки упаковки продуктов, чтобы предоставить справку для сотрудничества заинтересованных сторон из промышленности, общества и правительства. Huhtamaki Pule Group считает, что недостаточно производить перерабатываемые продукты; их необходимо перерабатывать. С вековой историей и северным наследием Huhtamaki Pule Group планирует достичь углеродной нейтральности в производстве к 2030 году и спроектировать 100 процентов своих продуктов так, чтобы они были перерабатываемыми, разлагаемыми или многоразовыми.

Сегодня Всемирный день Земли, 22 апреля. Последняя часть отчета, опубликованного мэрией Шанхая и Huhtamaki Pule Group, посвящена введению в зрелые и исследуемые пути переработки пластика, включая физическую переработку, химическую переработку и переработку ПЭТ, а также подведению итогов и обсуждению основных препятствий и рыночных перспектив для расширения масштабов переработки упаковки.

переработка пластиковой упаковки

Европа производит почти 30 миллионов тонн пластиковых отходов каждый год, и это количество увеличивается. Упаковка продуктов составляет почти 60% этих пластиковых отходов (Kerman и Sundqvist-Andberg, 2021). При раздельном сборе использованная упаковка перерабатывается через физическую термическую обработку для производства пластиковых гранул (физическая переработка) или через разложение полимерных структур на химические вещества или мономеры/олигомеры (химическая переработка), процессы физической переработки уже созрели на глобальном уровне, в то время как химическая переработка только начинает полностью коммерциализироваться.

Физическое восстановление

Физическая переработка пластика относится к обработке пластиковых отходов в вторичные сырьевые материалы без значительного изменения химической структуры материала (измельчение, мытье, разделение, плавление, компаундирование и грануляция). В настоящее время это основной метод переработки пластиковых отходов в Европе. Для полипропилена (PP), полиэтилена (PE) или полиэтилентерефталата (PET) и т.д. это зрелая технология переработки пластиковых материалов.

Для обеспечения качества переработанных материалов физическое восстановление необходимо тщательно классифицировать на однокомпонентные полимеры. В результате многослойные и композитные упаковки, как правило, не принимаются существующими системами переработки.

Физическая переработка многослойных композитов

Технология Newcycling компании APK является одной из немногих коммерческих процессов физической переработки многослойных пластиков, основанной на растворителях. Она может избирательно растворять желаемый полимер в композитном материале, а затем извлекать желаемый тип полимера из многослойного композитного материала и других смешанных пластиков, получать ПЭНД, который можно повторно использовать для упаковки, и удалять запахи и примеси.

APK имеет коммерчески работающий перерабатывающий завод в Германии, специализирующийся на производстве пластиковых гранул, с годовой мощностью 8000 тонн. APK также планирует расширить производственное предприятие с годовой мощностью около 20000 тонн в 2022-2023 годах. Другой восходящей звездой является Repetco в Испании, которая разработала процесс с использованием парового стратификации под давлением для восстановления композитных материалов PE-PET. Компания строит завод в Альбасете, Испания, который планируется запустить в конце 2022 года с ожидаемой годовой мощностью 45000 тонн rPET.

Химическое (продвинутое) восстановление

Химическая переработка (также известная как продвинутая переработка в США) направлена на преобразование пластиковых отходов в химические сырьевые материалы. Это химический или термохимический процесс (например, пиролиз), в котором химическая структура полимера изменяется и преобразуется в химические строительные блоки, включая мономеры, олигомеры и более высокие углеводороды, которые используются в качестве сырья для производства новых продуктов, а не для производства топлива или энергии. Процессы химического восстановления не так развиты, как процессы физического восстановления, но сотрудничество и инвестиции в отрасли начинают формироваться. Согласно отчету 2019 года, в коммерческой эксплуатации находится более 40 заводов по химической переработке (Closed Loop 2019).

Термин "химическое восстановление" означает разложение пластиковых отходов на топливо или новые пластиковые компоненты с помощью различных технологий, т.е. с помощью некоторой комбинации тепла, давления, потребления кислорода, катализаторов и/или растворителей. Пиролиз и газификация, например, используют тепло для разложения пластика и изоляции кислорода, чтобы предотвратить горение. Другие методы основаны на растворителях, такие как солволиз.

В Европе ряд заводов по химической переработке уже работают в качестве пилотных или небольших коммерческих заводов, и производство переработанных материалов также получило одобрение REACH. Технология химической переработки пластиковых отходов стремительно развивается, и значительный прогресс будет достигнут в следующие пять лет. Она в основном основана на технологии пиролиза, т.е. материал газифицируется в условиях термической среды без кислорода. Эта технология может разложить биологические отходы и пластиковые отходы на ценные основные химические материалы, которые могут быть использованы для производства новых продуктов.

Завод по химической переработке

Plastic Energy является одним из ведущих поставщиков технологий химической переработки пластика. Он управляет двумя демонстрационными заводами в Испании, каждый из которых имеет годовую мощность 5000 тонн. Его пиролиз может производить 80-85% TACoil, 15% синтез-газ и небольшое количество углерода, которые могут быть использованы в качестве промышленных сырьевых материалов. Plastic Energy сотрудничает с рядом (нефтехимических) компаний в совместных предприятиях или в качестве контрактных пользователей, таких как Saudi Basic Industries, Exxon и Total. Во Франции, Испании, Нидерландах и США (Техас) строится как минимум шесть заводов, которые могут перерабатывать в общей сложности 15000-33000 тонн пластиковых отходов в год. Ожидаемое время реализации - 2022-2024. Восстановленное масло TACOIL сертифицировано REACH для химических веществ и соответствует Регламенту ЕС по материалам, контактирующим с пищей. Оно использовалось для брендов Magnum и Knorr компании Unilever.

Brightmark близок к завершению строительства завода пиролиза мощностью 100000 тонн в год в Индиане и строит еще один в Южной Корее. Конечными клиентами являются BP и SK Global Chemical. Заводы по химической переработке BlueAlp и Pryme в Нидерландах планируют начать производство в 2023 и 2022 годах соответственно, с годовой производственной мощностью 30000 тонн и 60000 тонн (Mapleston 2021a), и клиентом является Shell Oil.

технология на водной основе

В дополнение к пиролизу, технологии переработки на водной основе также развиваются. Принцип заключается в том, что при более низких температурах не используется растворитель для завершения восстановления, чтобы уменьшить экологический след. Базирующиеся в Великобритании компании Mura и Dow Chemical завершат первую из четырех производственных линий HydroPRS Cat-HTR в Германии к 2022 году с годовым объемом производства 20000 тонн. Mura, в партнерстве с Mitsubishi, ожидает построить аналогичный завод в 2023 году. Технология использует сверхкритическую воду, тепло и давление для преобразования пластиковых отходов в ценные химические сырьевые материалы и базовые масла, а также предоставляет водород, разлагая длинноцепочечные углеводороды для производства короткоцепочечных, стабильных углеводородных продуктов для химической промышленности.

Aduro Clean Technologies - канадская компания, которая владеет патентами на технологии переработки пластмасс на водной основе и преобразования тяжелой нефти и возобновляемых масел в более ценные топлива и другие переработанные химикаты. В сотрудничестве с Brightlands, Aduro построит демонстрационный завод в Лимбурге, Нидерланды, который будет использовать технологию Aduro Hydrochemolytic (HTC) для демонстрации процесса преобразования отходов полиэтилена (PE) в химические сырьевые материалы в масштабе одной тонны в день. Сообщенные преимущества HCT по сравнению с более традиционными технологиями переработки, такими как пиролиз и газификация, предпочитаются (Canadian Plastics 2021) из-за более низкой рабочей температуры (240-390°C) и зависимости от производства водорода.

каталитический пиролиз

Технология Plas-TCat компании Anellotech использует одноэтапный термический каталитический процесс для прямого преобразования одноразовых пластиковых отходов в основные химикаты, такие как бензол, толуол, ксилол (BTX), этилен и пропилен, которые используются в производстве пластмасс. Компания и R Plus Japan Ltd. В сотрудничестве с японской организацией по переработке пластиковых отходов ожидается, что эта технология переработки будет коммерциализирована в 2027 году. Поскольку катализатор не используется, может не потребоваться использование парового крекинга для улучшения продукта пиролиза для получения желаемого состава. То же самое касается некаталитического пиролиза (смешанных) пластиковых отходов. Некаталитический пиролиз обычно производит большую долю воска, что ограничивает его прямое использование в последующей (нефтехимической) химической промышленности и увеличивает экологический след всего процесса регенерации.

Переработка ПЭТ

В настоящее время большинство переработанных полимеров пищевого класса - это полиэтилентерефталат (ПЭТ).

ПЭТ был коммерциализирован для физической переработки путем мытья и повторного плавления, а также может быть химически разложен на его составные материалы для производства новых смол ПЭТ.

После сортировки переработанный ПЭТ измельчается в чипсы. Чистота чипсов имеет решающее значение для гарантии ценности переработанных пластиков. Дальнейшие методы разделения включают водное мытье и воздушное разделение, а также флотацию на основе плотности в воде, т.е. разделение примесей в зависимости от их оседания или плавания.

После измельчения, мытья и разделения материал тщательно промывается для удаления остаточных примесей или моющих средств. Сушка также необходима перед дальнейшей переработкой (обычно плавлением и экструзией).

Фильтрация расплава может дополнительно очистить материал, удаляя остаточные нерастворимые загрязнители из предыдущей сортировки. Экструзированный материал проходит через серию экранов для формирования частиц, в то время как нерастворимые частицы блокируются экранами. Гранулированный пластик однороден по размеру и может быть повторно введен в производственный процесс (LeBlanc 2020).

В качестве альтернативы физическому восстановлению была разработана технология деполимеризации, хотя переработка пищевого класса была установлена, и эффективность переработки была улучшена, но она все еще находится в стадии разработки. Швейцарская компания Gr3n разрабатывает микроволновую технологию для деполимеризации ПЭТ. Цель состоит в том, чтобы построить демонстрационный завод с годовой мощностью 30000 тонн к концу 2024 года (Mapleston 2021b). Ioniqa имеет производственный завод в Нидерландах, который извлекает мономерные материалы из бутылок ПЭТ с годовой мощностью 10000 тонн. В этом процессе ПЭТ является процессом деполимеризации, который использует растворитель (гликолиз) и многоразовый ионный ферромагнитный катализатор (Vilaplana et al., 2014). Кроме того, процесс канадской компании Loop Industries использует растворитель и катализатор для деполимеризации (Essaddam 2017). Компания работает с SK Global Chemicals для расширения своего масштаба и строительства завода в Ульсане, Южная Корея, который планируется ввести в эксплуатацию в 2022 году и ожидается, что будет производить 70000 тонн/год. Loop также сотрудничает с Цюрихом с целью создания производственного предприятия в Европе, которое, как ожидается, начнет работу к 2023 году (Mapleston 2021b).

Французская компания Carbios расширяет масштаб применения специального процесса деполимеризации ПЭТ с использованием ферментов. В настоящее время он находится на стадии демонстрации (один цикл может составлять 2 тонны), и цель состоит в том, чтобы построить завод мощностью 40000 тонн в год к 2025 году.

Промышленные применения ПЭТ многочисленны, и многие бренды упаковки и текстиля обязались увеличить долю переработанного ПЭТ в своих продуктах. Coca-Cola планирует использовать 50% переработанного ПЭТ в своих упаковках для напитков к 2030 году. Компании все больше осознают срочность переработки ПЭТ в продукты пищевого класса. Поставка переработанных сырьевых материалов из ПЭТ становится проблемой, а качество сырьевых материалов из отходов ПЭТ на перерабатывающих заводах, как правило, низкое. Тем временем, уровень переработки в США в последние годы остается стабильным или снижается.

Существуют признаки того, что существуют многосторонние проблемы с масштабированием переработки упаковки, которые привлекают все больше внимания, и мы стремимся их преодолеть. Новые директивы, новые регламенты и многонациональные компании взяли на себя обязательства по перерабатываемой упаковке и использованию переработанных материалов и устойчивому дизайну. С одной стороны, они создали платформу для сотрудничества в отрасли по переработке и утилизации, а с другой стороны, они создали потенциальные группы конечных пользователей для переработанных материалов.

Однако основным препятствием для расширения масштабов переработки упаковки является не только мощность переработки, но и инфраструктура сбора и сортировки. Во многих странах такая инфраструктура все еще недостаточна.

Кроме того, когда инфраструктура для сбора отходов будет создана, система будет эффективной только в том случае, если потребители активно участвуют и имеют базовое понимание экологической осведомленности и соответствующей информации. Предпосылкой для переработки является отдельная сортировка образующихся отходов; здесь система сильно зависит от мотивации потребителей и бизнеса сортировать отходы. Несмотря на готовность, доля потребителей, которые на самом деле сортируют перерабатываемые отходы, низка, а отсортированные перерабатываемые материалы обычно содержат большое количество не перерабатываемых примесей (CITEO 2021, HSY 2019).

Фактический процесс переработки, предварительная классификация имеет решающее значение. Большинство процессов переработки генерируют определенную долю отходов, т.е. собранные неподходящие или сильно загрязненные части, такие как содержащие галогены части, которые передаются на переработку и снижают ценность дальнейшего использования. В физической переработке отходов эта доля может достигать 30% от общего сырья. Отходы могут быть переработаны с помощью химического восстановления и дальнейшей переработки. Химическая переработка может использоваться для регенерации более различных типов сырья. Однако химическая переработка не является панацеей, и отходы все еще необходимо предварительно отбирать, чтобы производить переработанные продукты, соответствующие стандартам качества для промышленного (пере) использования. Как сам процесс восстановления, так и последующие процессы (перегонка, удаление галогенов и т.д.) генерируют определенное количество отходов. Поэтому с существующей сегодня технологией переработка упаковки теоретически не может даже достичь полной переработки. Сравнивая объем упаковки, размещенной на рынке, с переработанными продуктами, становится очевидным, что фактический средний уровень восстановления значительно ниже официально сообщаемого уровня. В ЕС текущее отчетность на уровне стран будет смещено с акцента на количество произведенной упаковки и собранных отходов на устранение доли сборов, которые не соответствуют условиям утилизации. Увеличение фактического уровня переработки является вызовом для ЕС в целом.

В то же время перерабатываемый дизайн также находится в повестке дня производителей упаковки, и участники отрасли ускорили разработку высокопотенциальных технологий переработки. На уровне упаковки цель состоит в том, чтобы спроектировать упаковку так, чтобы она имела (IK 2021):

Может быть собрана потребителями - это означает, что ее можно четко идентифицировать как пластиковую упаковку;

Может быть идентифицирован на перерабатывающем заводе - это означает, что его в конечном итоге можно отсортировать на соответствующую перерабатываемую часть;

Он может быть переработан с помощью современных технологий переработки, поэтому переработанные материалы могут производиться в соответствии с рыночным спросом.

Ключом к улучшению процесса переработки, особенно в отношении смешанных пластиковых отходов, является сортировочная технология будущего. Например, цифровая водяная маркировка, визуальная идентификация или оптические отслеживающие агенты. Технология переработки требует определенного количества входных материалов для производства переработанных материалов, соответствующих стандартам качества. Это приводит к образованию остатков, которые не могут быть переработаны существующими методами. В будущем, с увеличением переработки, ожидается, что эффективная иерархическая связь различных технологий будет осуществима с точки зрения экономики и технологий.

В настоящее время только небольшая часть переработанных материалов одобрена для контакта с пищевыми продуктами, в основном переработанный ПЭТ, исключая бумагу и картон, но переработанные волокна используются для производства другой упаковки, мягкой ткани и т.д.

С учетом текущего быстрого развития химической переработки и строительства новых объектов ожидается, что Европа достигнет комплексной производственной мощности более 200000 тонн/год в следующие 2-3 года, что более чем в два раза превышает показатели США, что сильно стимулирует рынок переработанных пластиковых материалов для пищевых продуктов. Химические перерабатывающие заводы также смогут обрабатывать многослойные материалы, поскольку физические методы переработки в крупном масштабе мало что могут сделать с многослойными материалами. Химическая переработка является новой на глобальном уровне, и этой технологии и инфраструктуре для обеспечения сырья для отходов еще предстоит пройти долгий путь. На самом деле, текущие поставщики технологий и инвесторы, часто в сотрудничестве с поставщиками сырья (организациями по управлению отходами), обеспечивают безопасность сырья в своих объектах.

Химическая переработка - это более сложный процесс, который обычно требует больших инвестиций и большего количества энергии, чем физическая переработка. Химическая переработка может не стать основным маршрутом для переработки пластика в будущем, но она может внести значительный вклад в восстановление пластиковых отходов, особенно для частей, которые не соответствуют требованиям физической переработки.

Для обеспечения устойчивости переработанных материалов сертификация ISCC plus широко используется в упаковочной промышленности. Она гарантирует точность и полную прослеживаемость материалов, используемых в упаковке, с помощью метода массового баланса и подтверждает, что переработанные материалы действительно происходят из устойчивых (переработанных или возобновляемых) источников.

В целом, сегодняшняя индустрия переработки полна жизни. С переходом на устойчивые практики и применением автоматизации развитие высокопотенциальных технологий переработки в отрасли отходов также ускоряется. Ее техническая, экономическая и устойчивая жизнеспособность будут расти и побуждать участников по всей цепочке создания стоимости принимать более устойчивые инициативы в своих бизнес-моделях.