Может ли технология растворения эффективно решать проблему отходов ПЭТ-пластика?

Во всем мире около 20%-30% пластиковых отходов сжигается, что приводит к постоянной потере ресурсов и потенциальным выбросам вредных газов. Хотя технологии пиролиза и деполимеризации применяются при переработке, они сталкиваются с экологическим нормативным давлением. Механическая переработка также не соответствует высоким требованиям чистоты и качества. Технология растворения или экстракция растворителем обещает решить эти проблемы.

Понимание процесса растворения

Технология растворения подразумевает использование селективных растворителей для растворения и отделения полимерных отходов от загрязняющих веществ. После растворения раствор очищается, удаляя растворитель и оставляя почти чистый пластик, который затем может быть переработан в повторно используемые гранулы. Этот метод эффективно обрабатывает загрязненные или смешанные пластиковые отходы, с которыми механическая переработка борется, не разрушая полимеры. Благодаря использованию соответствующих смесей растворителей необходимость раздельной обработки различных типов пластика сводится к минимуму. В настоящее время доступны специальные растворители и методы разделения для таких пластиков, как полипропилен, полистирол и акрилонитрил-бутадиен-стирол.

Современное состояние технологии растворения ПЭТ

В последние годы наблюдается значительный прогресс в технологии растворения ПЭТ.

Новые системы растворителей: Разработка новых систем растворителей, например, использующих различные смеси растворителей, повысила эффективность и чистоту растворения ПЭТ-пластика. Эти достижения сделали обработку сложных смешанных отходов более эффективной. Например, комбинации ароматических и полярных растворителей оказались эффективными в растворении ПЭТ-пластика и удалении большинства примесей.

Передовые технологии разделения: В процесс растворения ПЭТ были интегрированы передовые методы разделения, такие как мембранное разделение и хроматография. Эти методы еще больше повышают чистоту переработанных материалов, снижая затраты на этапе постобработки.

Оптимизация процессов: Исследователи и компании оптимизируют процесс растворения, чтобы снизить потребление энергии и повысить рентабельность. Улучшения условий реакции и рабочих параметров значительно снизили потребление энергии в процессе растворения.

Интеграция с другими технологиями переработки

Сочетание с химической переработкой: технология растворения часто сочетается с методами химической переработки, такими как пиролиз или деполимеризация. Сначала она удаляет основные загрязняющие вещества посредством селективного растворения, очищая перерабатываемый ПЭТ. Затем химическая переработка перерабатывает оставшиеся остатки. Этот комбинированный подход повышает показатели переработки для сложных смесей отходов и снижает зависимость от одного метода.

Предварительная обработка для механической переработки: при работе с пластиковыми отходами, которые сложно отделить механическим способом, предварительная обработка их с помощью технологии растворения для удаления примесей, которые трудно отделить механическим способом, может значительно повысить чистоту и эффективность конечного переработанного материала.

Многоступенчатые процессы переработки: Сочетание технологии растворения с другими этапами, такими как ультразвуковая обработка или методы с использованием катализаторов, может еще больше повысить эффективность переработки и качество материала. Исследователи изучают потенциал сочетания технологии растворения с катализаторами для повышения эффективности переработки и снижения потребления энергии.

Перспективы и потенциал рынка

Несмотря на экономическую неопределенность, технология растворения предлагает ключевое преимущество: более высокий общий выход по сравнению с химической переработкой, поскольку продукты могут напрямую возвращаться в цепочку поставок в качестве пригодных для использования смол ПЭТ. С ростом спроса на устойчивые решения технология растворения пластика ПЭТ показывает многообещающий рыночный потенциал. Она производит высококачественный переработанный ПЭТ, подходящий для высокочистых применений, таких как упаковка для пищевых продуктов, что обеспечивает конкурентное преимущество.

Достижение высокой чистоты переработки

Технология растворения использует селективные растворители для специфического растворения ПЭТ-пластика, оставляя другие материалы нетронутыми, что обеспечивает высокую чистоту переработки. Растворители с высоким сродством к ПЭТ и низкой растворимостью к другим загрязняющим веществам обеспечивают эффективное разделение. ПЭТ растворяется в растворе, который затем очищается путем фильтрации, осаждения или выпаривания для удаления растворителей и примесей, в результате чего получается материал, близкий к чистому ПЭТ.

Высокая эффективность и производительность при переработке

Технология растворения использует селективные возможности растворителей для целевого ПЭТ-пластика, оставляя другие полимеры и примеси нетронутыми. Такой подход повышает эффективность переработки за счет изоляции ПЭТ от смешанных отходов. В отличие от механической переработки, которая борется со сложными смесями, технология растворения обрабатывает различные пластики по отдельности, регулируя формулы растворителей, тем самым улучшая обработку смешанных пластиковых отходов.

В отличие от технологий химической переработки, которые обычно разлагают пластик на основные химические мономеры или олигомеры, требующие дальнейшей обработки для превращения в пригодные для использования пластики, технология растворения позволяет переработанному ПЭТ напрямую возвращаться в цепочку поставок пластика в качестве пригодных для использования смол. Это снижает необходимость в дополнительных этапах переработки и повышает общую производительность и эффективность.

Тенденции и проблемы развития

Как новая технология, технология растворения ПЭТ сталкивается с проблемами технической оптимизации, коммерческой масштабируемости и экономической целесообразности. 

Многослойные пленки представляют собой значительную проблему в управлении пластиковыми отходами. Недавние разработки, такие как структура восстановления и осаждения с использованием растворителя (STRAP), разработанная Университетом Висконсин-Мэдисон, демонстрируют потенциал в разделении компонентов многослойной пластиковой пленки. Однако масштабирование и коммерциализация этой технологии потребуют времени.

Несмотря на свой потенциал, технология растворения сталкивается с проблемами и критикой, такими как опасения по поводу долгосрочной переработки из-за возможной деградации полимеров в непрерывных циклах. Еще одна проблема — это воздействие растворителей на окружающую среду, которое необходимо контролировать должным образом, чтобы избежать выброса вредных веществ в окружающую среду. Кроме того, энергия, необходимая для нагрева растворителей и их удаления из растворенных пластиков, увеличивает углеродный след процесса.

Экономическая целесообразность технологии растворения остается неопределенной. Стоимость растворителя, потребление энергии и необходимость в сложной инфраструктуре могут сделать переработанные полимеры с установок растворения более дорогими по сравнению с механическими методами переработки. Масштаб зеленой премии по сравнению с другими технологиями переработки определит, являются ли установки растворения экономически жизнеспособными.

Будущий успех технологии растворения будет зависеть от рыночного спроса на переработанный пластик. Хотя интерес к устойчивым материалам растет, конкуренция со стороны более дешевого пластикового сырья может ограничить рыночный потенциал для переработанных продуктов. Будущие усилия могут быть сосредоточены на разработке процессов для более широкого спектра типов полимеров.

Заключение

ПЭТ — это универсальный пластик со значительным потенциалом переработки. Технология растворения предлагает новое решение для переработки пластиковых отходов, особенно превосходную при обработке сложных и загрязненных отходов. Однако успех технологии зависит от коммерциализации, рыночного спроса и экономической целесообразности. Текущие исследования, инвестиции и политическая поддержка будут иметь решающее значение для продвижения этой технологии и содействия снижению воздействия пластиковых отходов на окружающую среду.