Reciklovanje otpadne plastične ambalaže

EKO-KONFERENCIJA 2001
EKOLOŠKI POKRET GRADA NOVOG SADA
Prof. dr Ivan Vujković, Petra Balaban, dipl. ing., Tehnološki fakultet, Novi Sad
prof. dr Gordana Vujković, Viša tehnička škola, Novi Sad
Stručni rad

UVOD

Plastični materijali se već godinama sve više upotrebljavaju za izradu ambalaže, iako predstavljaju problem sa aspekta zaštite životne sredine. Razlozi za sve veću primenu su mnogobrojni. To su, između ostalih, niska cena sirovina, mala masa i različite mogućnosti prerade. Osim toga, specifični utrošak energije (utrošak energije po jedinici upakovanog proizvoda) pri proizvodnji plastičnih materijala, koji se koriste za izradu ambalaže, mnogo je manji nego što je pri proizvodnji na pr. stakla ili aluminijuma.

Rešavanje problema plastičnog otpada se najčešće završava njegovim odlaganjem na deponije, ali nažalost, zbog ljudske nebrige i van deponija. Deponije velikog broja gradova i u razvijenim zemljama praktično su popunjene, a nove se zbog visokih cena ne grade odgovarajućom brzinom. Ovakav način uklanjanja otpada je naročito nepovoljan za plastični ambalažni otpad iz više razloga (zauzimanje velikog prostora zbog voluminoznosti, nerazgradivost tih materijala pod uticajem atmosferilija i odlaganje korištenja sirovina i energije vezane u polimerima na neodređeno vreme).

U našoj zemlji ne postoje uslovi za prikupljanje, razvrstavanje i efikasnu preradu plastičnog otpada.

POJMOVI I DEFINICIJE

Nacrt Zakona o upravljanju ambalažom i ambalažnim otpadom definiše:

preradu ambalažnog otpada kao iskorišćavanje njegovih vrednih svojstava i sastojaka u svrhe proizvodnje (uključujući i reciklažu), u energetske svrhe, u svrhu smanjivanja količine i obima ambalažnog otpada i delimičnog ili potpunog odstranjivanja opasnih karakteristika i
reciklažu kao procesiranje ambalažnog otpada za prvobitnu namenu.

Prema Direktivi Evropskog parlamenta i Saveta 94/63/EC o ambalaži i ambalažnom otpadu pod reciklažom se podrazumeva:

ponovna prerada otpadnog materijala u proizvodnom procesu za originalne svrhe ili za druge svrhe uključujući organsku reciklažu, ali isključujući ponovno dobija-nje energije,
ponovno dobijanje energije podrazumeva korišćenje spaljivog ambalažnog otpada u svrhu proizvodnje energije putem direktne incineracije (spaljivanja) sa ili bez drugog otpada za dobijanje toplotne energije i
organska reciklaža jeste aerobni (kompostiranje) ili anaerobni (biometanizacija) postupak, pod kontrolisanim uslovima i sa korišćenjem mikroorganizama, biodegradabilnih delova ambalažnog otpada, koji proizvodi stabilni organski sastav ili metan.

Recikliranje tehničkih proizvoda definisano je kao "ponovna upotreba ili iskorišćenje proizvoda ili delova proizvoda u sklopu kružnih tokova". U ovoj definiciji se po prvi put spominje kružni tok što i ima smisla s obzirom na poreklo reči recikliranje; (eng. recycling: re... "ponovo..., natrag..." + cycle "kružni tok, ciklus").

PLASTIČNI MATERIJALI

Primena plastičnih materijala je poslednjih godina sve veća. Ovi materijali su u velikoj meri zamenili metale, staklo i celulozu od drveta kao sirovine. Na slici 1. su prikazani maseni udeli primene plastičnih masa u pojedinim područjima.

PRIKUPLJANJE PLASTIČNOG OTPADA

Plastični otpad koji se nađe u čvrstom komunalnom otpadu (koji je po sastavu vrlo heterogen) je zaprljan i pomešan sa ostalim vrstama materijala. Da bi se takav otpad mogao iskoristiti, neophodno ga je prvo prikupiti i pripremiti. U okviru pripreme za recikliranje, plastični otpad je neophodno odvojiti od drugih vrsta otpada, zatim ga identifikovati i razdvojiti po vrstama, usitniti, oprati, osušiti i regranulirati odnosno preraditi ponovo u ambalažu ili neke druge proizvode. Za izvođenje ovih operacija potrebna je specifična oprema pa je i cena dobijanja reciklata visoka. Ustanovljeno je, da bi odvojenim sakupljanjem po kontejnerima, čitav proces prerade bio jeftiniji i jednostavniji.

Izdvajanje korisnih materijala iz otpada se može organizovati na dva načina:

od strane samih građana (u domaćinstvima, školama, trgovinama, neproizvodnim preduzećima, ulicama i dr.) i
centralizovanim sistemom u posebnim postrojenjima - fabrikama sa kompletnim tehnološkim linijama.

RAZVRSTAVANJE PLASTIČNOG OTPADA

Istovrsnost materijala ima u postupku recikliranja centralni značaj. Ta istovrsnost se pravilu može postići prethodnim relativno skupim razvrstavanjem. Da bi se dobile visoko kvalitetne plastične mase, trebalo bi prerađivati samo istovrsne plastične mase. Separacija plastičnih materijala se može raščlaniti na prepoznavanje i razdvajanje.

Prepoznavanje - Karakterizacija i potpuna identifikacija plastičnih materijala je obiman posao, koji zahteva složene analitičke procedure i najsavremeniju opremu. Međutim, u nekim slučajevima je dovoljna samo procena ili orijentaciono utvrđivanje vrste ispitivanog plastičnog materijala. Za takve svrhe su razvijene i usvojene jednostavne i brze metode identifikacije. Prepoznavanje iskorišćene polimerne ambalaže je najjednostavnije ako se na njoj nalazi oznaka za reciklažu sa navedenom vrstom polimernog materijala od koga je izrađena.

Razdvajanje - Kod razdvajanja plastičnih masa, usitnjeni plastični materijal se sortira prema njegovim fizikalnim osobinama kao što su gustina, umreženost i elektroprovodljivost.

Za industriju su od posebnog značaja postupci razdvajanja na osnovu razlike u gustini. Pomoću ovih postupka mogu se iz mešavine plastičnih masa izdvojiti frakcije i do 98 % čistoće. Teškoće nastaju kod razdvajanja mekih PVC vrsta. Princip hidrociklonske tehnike zasniva se na razdvajanju frakcija različite specifične mase (gustine) u polju dejstva centrifugalne sile. Pored ovih načina razdvajanja, poznati su i postupci razdvajanja flotacijom, razdvajanje na bazi različite elektroprovodljivosti (elektrostatički uređaji za sortiranje) itd.

POSTUPCI PRERADE AMBALAŽNOG OTPADA

Iskorišćene plastične proizvode moguće je ponovo upotrebiti ili preraditi pomoću različitih postupaka, zavisno od postavljenog cilja, a sve zbog smanjenje mase za deponovanje. Plastični otpad se može preraditi na više načina:

topljenjem, pri čemu se ne menja ili vrlo malo menja makromolekulska struktura.
hemijski, hidrolizom ili alkoholizom moguće je dobiti monomere, ili se hidrogenovanjem iz početnog materijala mogu dobiti organske sirovine kao što su gasovi i ulja,
kontrolisanim spaljivanjem, pri čemu se dobija energija i kao produkti sagorevanja ugljendioksid (CO²) i voda (H²O).

Na slici 2. su prikazane mogućnosti prerade plastičnog otpada.

Slika 2. Mogućnosti prerade plastičnog otpada

Prerada topljenjem - Regranuliranje termoplasta je jedan od najstarijih i najčešćih postupaka recikliranja. Osnova ovakvog načina recikliranja je sposobnost ponovnog topljenja što je moguće kod termoplasta. Na slici 3. prikazana je šema postrojenja za regranuliranje plastičnog otpada. Nakon usitnjavanja i presovanja plastičnog otpada pomoću posebnih uređaja i zaključnim razdvajanjem i pranjem, izlazni materijal se regranulira, skladišti i dalje koristi u razne svrhe.

Slika 3. Šema postupka regranuliranja

Hemijska prerada - Postupci hemijske prerade mogu se podeliti u dve grupe:

postupci prerade kod kojih se makromolekulske (polimeri) prevode u niskomolekulske supstance. Tako se polimeri dobijeni reakcijama polikondenzacije ili poliadicije mogu razgraditi do polaznih monomera u prisustvu određenih reagenasa. Na ovaj način se mogu preraditi mnoge vrste plastičnih materijala kao što su poliestri, poliamidi, poliuretani, polikarbonati itd., jer poseduju hemijske aktivne i lako deljive veze. Ovi postupci se mogu obuhvatiti opštim pojmom solvoliza. U zavisnosti od toga u prisustvu kog rastvarača se reakcija odvija (alkohol, voda,...) govori se o hidrolizi, alkoholizi, glikolizi, aminolizi ili metanolizi. Primena reciklata dobijenih ovim postupcima za sada je još ograničena. Poznata je primena postupka metanolize ili glikolize kod prerade boca za piće od PET. Ovim postupkom se dobiju sirovine za proizvodnju higijenski čistog PET ili PUR, koji se može upotrebiti i za ambalažu za životne namirnice.
postupci prerade kod kojih se od makromolekula koje sadrži plastični otpad mogu dobiti ugljovodonici u obliku gasa ili ulja, koji se dalje mogu prerađivati petrohemijskim postupcima u rafinerijama. Ova grupa postupaka može se izvoditi reduktivnim (na pr. hidrogenovanje ili piroliza) ili oksidativnim (na pr. dobijanje sinteznog gasa) načinom. Ovi postupci poznati su pod nazivima: degradativna ekstruzije, hidrogenovanje, piroliza i gasifikacija.

Spaljivanje plastičnog otpada - Cilj ovog načina iskorišćavanja plastičnog otpada je dobijanje energije. Direktna upotreba nafte za proizvodnju energije, gledano sa aspekta "održivog razvoja" u dužem vremenskom periodu, ne bi imala smisla. S obzirom da je u plastičnim proizvodima sačuvana praktično ukupna energija nafte, od velike koristi je da se energija nafte akumulirana u plastičnim proizvodima, koristi u energetske svrhe, ali tek na kraju njihovog upotrebnog ciklusa. Ovakav način iskorišćenja plastičnog otpada bi se trebao primenjivati samo u slučaju kad otpad više nije moguće reciklirati na druge načine.

Deponovanje - S obzirom da su plastični materijali relativno novi materijali još vek ima mnogo otvorenih pitanja u vezi njihovog deponovanja na duži period. Ispitivanja su pokazala da na proces raspadanja ima uticaj debljina plastičnog materijala. Dok su kod folija i tanjih delova nastupili procesi raspadanja, deblji delovi nisu pokazivali vidljive pojave razgradnje. Takođe se ispitivanjima ustanovilo da mikroorganizmi nemaju nikakav uticaj na razgradnju pojedinih vrsta plastičnih materijala kao što su PP i PE, dok su kod drugih vrsta na pr. kod polistirena ili poliuretana oni ubrzavali proces razgradnje. Za sada se plastični materijali zajedno sa drugim otpadom deponuju na deponije za čvrsti komunalni otpad. Može se pretpostaviti da će zbog sve manjeg prostora u budućnosti naglo rasti troškovi deponovanja i da se današnja rešenja za zbrinjavanje otpada neće moći zadržati. Treba naglasiti, da su plastični materijali u uređenim deponijama najmanji zagađivači vodotokova (ne rastvaraju se u vodi) i ne zagađuju vazduh.

ZAKLJUČAK

Za razliku od materijala čije se recikliranje iz ekonomskih razloga vrši još od davnih vremena, recikliranje plastičnih materijala je tehnološki i ekonomski problematično, a u pojedinim područjima još je predmet intenzivnog istraživanja.

Koji postupak prerade će se primeniti, zavisi od stepena nečistoće odnosno sortiranosti otpada i željenog kvaliteta krajnjeg proizvoda.

Preradom materijala (postupkom topljenja) se od istovrsnog i čistog plastičnog otpada mogu dobiti visokokvaliteni reciklati, koji mogu biti upotrebljeni kao zamena originalnim sirovinama, istog ili sličnog kvaliteta. Takav otpad nastaje u proizvodnji plastičnih materijala i pri izradi ambalaže.

Problematičan je otpad iz domaćinstava koji je heterogen i u kome se nalaze mešani, a u zavisnosti od sistema prikupljanja, različito zaprljani plastični materijali. Troškovi prerade ovakvog otpada, za dobijanje visokovrednih proizvoda, u pravilu prevazilaze cenu novog materijala.

Zbog činjenice da plastični otpad najčešće nije sortiran (zbog zahtevnog i skupog postupka sortiranja i nedovoljno sprovedenog razdvajanja od strane potrošača), našlo se rešenje za preradu mešavine plastičnog otpada. Međutim, ovakvim načinom prerade dobiju se reciklati manjeg kvaliteta. Takvi reciklati na tržištu ne mogu da konkurišu novim materijalima. Zato i proizvodni pogoni nisu baš spremni da prošire svoj proizvodni program i na bazi reciklata.

Dobre strane hemijske prerade su: mogućnost prerade mešanog i često zaprljanog plastičnog otpada, ušteda fosilnih goriva i obezbedenost tržišta za proizvode. Međutim, cena hemijske prerade još je visoka i ne pokriva troškove recikliranja.

Razmatrani postupci prerade predstavljaju samo jedan od načina sa kojim se ozbiljan ekološki problem može u značajnoj meri ublažiti, ali mora i može biti profitabilna industrijska delatnost.

Simboli za označavanje plastike