Способи вторинного перероблення та утилізації відходів комбінованих матеріалів і паковання на основі паперу і картонуРозвиток виробництва і застосування пакувальних матеріалів є характерною особливістю нашого часу. Але відходи, які при цьому створюються, ускладнюють і без того напружені екологічні обставини, особливо в містах, де відходи паковання складають 30-50% від обсягів твердих побутових відходів. Проблемою захисту навколишнього середовища від відходів паковання займаються ООН і ряд міжнародних організацій, серед яких Європейський союз, Рада Європи, Європейський Парламент. Як зазначалось вище, 20 грудня 1994 року Рада Європи і Європейський Парламент видали постанову № 94/62/ЄС про паковання і пакувальні матеріали, в якій перед членами Європейського Союзу поставили завдання - прийняти основні правові та адміністративні настанови для захисту навколишнього середовища, розвитку торгівлі і забезпечення рівних умов конкуренції щодо поводження з відходами паковання. Однією з мір щодо попередження або зменшення обсягів утворення відходів є створення національної системи збирання, перероблення і утилізації побутових відходів, використаної тари і паковання власного та зарубіжного виробництв. Картонна тара може бути як одноразовою(пачки, коробки, перегородки), так і багаторазовою (ящики з гофрованого і склеєного картону, піддони). За повторного використання: властивість і якість паковання повинні постійно перевірятися. Підготовка паковання до повторного використання повинна проводитись з дотриманням вимог безпеки і охорони здоров'я робітників. Після закінчення терміну використання багаторазове паковання підлягає утилізації. Картон є одним з основних пакувальних матеріалів, що збираються в Україні для повторного перероблення. Збирання використаних паперу і картону в Україні здійснює фірма „Укрвторма", до складу якої входять 45 заготівельних підприємств і 12 підприємств з перероблення вторинної сировини (в Німеччині - 400). Збирання паперу і картону від населення виконується через приймальні пункти, яких в Україні біля 950. Так, схема для прероблення відходів паперового та картонного паковання може мати такі основні технологічні стадії: розпускання, очищення, підготовка волокнистої маси шляхом розбивання, розмелювання, фракціонування і виготовлення з неї на папероробній чи картоноробній машині паперу або картону. Схема перероблення відходів з комбінованих пакувальних матеріалів на основі паперу та картону може мати також устаткування для розпускання та розділення компонентів комбінованого матеріалу, отримання волокнистої маси, з якої на картоноробній машині отримують новий матеріал, наприклад, облицювальний, гофрований картон, основу для руберойду, тепло - звукоізоляційного матеріалу тощо. Відходи комбінованих матеріалів на основі картону в більшості випадків спалюють на спеціальних заводах, оскільки їхнє повторне перероблення створює ряд технологічних труднощів, вимагає підвищених витрат на розроблення і впровадження спеціального обладнання, удосконалених технологій і процесів для розділення компонентів. Однією з основних цілей таких спалювальних заводів є впровадження ефективних технологій, коли спалювання пакувальних матеріалів дозволяє виробляти енергію і тепло, не завдаючи додаткового навантаження на навколишнє середовище.
Рис 12 Загальна технологічна схема перероблення відходів паковання на основі паперу і картону.
Прикладом паковання, виготовленого шляхом створення і використання комбінованого пакувального матеріалу на основі картону, який володіє необхідним комплексом бар’єрних властивостей, забезпечує герметичність і придатність для перероблення, є паковання «Тетра Пак». Воно має шість шарів із трьох різних матеріалів: поліетилену, картону і фольги(рис. 13.), при цьому зовнішній шар 1 з поліетилену утримує зафасований продукт; шар алюмінієвої фольги 4 забезпечує бар’єрні властивості відносно кисню, запахів, світла; шари поліетилену 3 і 5 є адгезійними і забезпечують достатньо міцне з’єднання всіх шарів матеріалу.
Рис 13 Композиція пакувального матеріалу (ПЕ — 1,3,5,6; картон — 2; алюмінієва фольга — 4) для картонного паковання «Тетра Пак» Екологічна стабільність картонного паковання, яку можливо розглянути на всіх стадіях і етапах його життєвого циклу, починаючи з виготовлення сировини для цього паковання і закінчуючи стадією його вторинного перероблення, базується на таких головних позиціях: - відновлюваність сировини; - мінімальний вплив на природне навколишнє середовище; - можливість 100% - ого перероблення. Композиція, що застосовується в пакованні «Тетра Пак», містить 75% целюлози, яка виготовляється з натуральної деревини, що є самовідновлюваною природною сировиною. Вибір таких сировинних ресурсів є ідеальною для збереження навколишнього середовища, дає можливість відновлювати джерела сировини, не виснажуючи запаси природних ресурсів. Спосіб вторинного перероблення відходів використаного паковання вимагає стадію виділення цього целюлозного волокна на обладнанні для перероблення макулатури. На цьому обладнанні картон і папір разом з пакованням завантажують в ємкості з водою і перемішуються. Вихрове обертання маси призводить, за рахунок тертя, до швидкого відокремлення целюлозного волокна, яке посилено вбирає воду, створюючи суспензію. Компоненти поліетилену і алюмінієвої фольги або спливають на поверхню, або осідають на дні ємкості і видаляються. Процес відокремлення волокна целюлози від поліетилену і фольги займає, за інформацією спеціалістів компанії, 15-20 хвилин. Виділене целюлозне волокно використовується для виготовлення паперу і картону на основі макулатури(канцелярський папір, паперові мішки, санітарно-гігієнічний папір, облицювальний картон, гофрований картон, транспортну тару, паперові рушники, серветки і багато іншої продукції), а поліетилен і фольгу застосовують для виготовлення виробів методом екструзії або гарячого формування, або розділяють на алюміній і поліетилен (рис 14) Впровадження в Україні передових технологій переробки відходів картонної тари і паковання буде сприяти зростанню обсягів випуску продукції з відходів та зниженню їхнього негативного впливу на навколишнє середовище. За вітчизняними технологіями макулатуру використовують головним чином в целюлозно-паперовій промисловості (ЦПП) для виготовлення різних видів паперу і картону, а також для виробництва будівельних матеріалів: ізоляційних і покрівельних матеріалів, будівельних плит широкого асортименту тощо.
Рис. 14 Загальна технологічна схема перероблення відходів комбінованого пакувального матеріалу і паковання на основі паперу і картону
У розвинених країнах макулатура – також важливе джерело волокнистої сировини для ЦПП. Основні види продукції, що виготовляється за рубежем з використанням макулатури,— пакувальні види паперу і картону, газетний, писальний і санітарно-гігієнічний. У виробництві будівельних матеріалів макулатуру використовують для виготовлення покрівельних, гідро- і теплоізоляційних матеріалів. Англійські інженери, наприклад, розробили механізми для перероблення скла, каналізаційних осадів і попелу спалюваного сміття у будівельні матеріали. Подібну технологію давно застосовують японці. Інші вчені пропонують переробляти органічні відходи в саморозкладний пластик: пляшки з такого матеріалу самі піддаються розкладу через деякий час під впливом факторів навколишнього середовища. У США в кінці 70-их років XX століття була розроблена технологія виробництва вогнестійкого гідроізоляційного матеріалу на основі подрібненої макулатури і вогнестійкого адгезиву-ековати, який наносять у вологому стані на верхні, нижні, похилі перекриття будинків, на стіни тощо, заміняючи таким чином токсичну теплоізоляцію з скловолокна на фенольних смолах. За рубежем широко розповсюджені композиції для виробництва теплоізоляційних плит на основі перліту, до складу яких, як зміцнювальний компонент, входить макулатура. Один з напрямків використання макулатури — це виготовлення з неї теплоізоляційних і конструкційних елементів і матеріалів, технологію виробництва яких розробили спеціалісти ДП "Промвідходи". За цією технологією виготовляють теплоізоляційні матеріали різної конфігурації, які можуть замінити піностирол. Конкурентоспроможність теплоізоляційних матеріалів, виготовлених з використанням макулатури в композиції як зв'язувального матеріалу, визначається їхньою відносно невисокою вартістю за рахунок більш дешевої сировини-відходів, задовільними фізико-механічними властивостями, які не поступаються традиційним матеріалам і витратам. Крім того матеріали на основі макулатури мають переваги за показниками екологічної безпеки. Зазначені матеріали використовуються для теплоізоляції житлових, промислових і культурно-побутових будівель (підлоги, стін, покрівлі, холодильних камер тощо). Біля 50 % загальної потреби теплоізоляційних матеріалів покривається за рахунок плитних виробів, інші 50 % і більше - засипним матеріалом. Більшість плитних теплоізоляційних матеріалів виготовляють на основі перліту, значні запаси якого відкриті в Україні, а технології отримання перліту широкого асортименту, якості і призначення розроблені науковцями науково-дослідного інституту будівельних матеріалів і виробів (м. Київ).
Теплоізоляційний матеріал з макулатури виготовляється у вигляді плит різних розмірів і товщини (30-100 мм). Технічними умовами передбачається виробництво плит масою площі 1 м2 20, 25, 30 кг/м2 з фізико-механічними показниками, що наведені в табл. 2
Таблиця 2. Фізико-механічні властивості теплоізоляційних плит
Плити, поверхня яких облагороджена під цінні породи дерева методом трафаретного та глибоко друку, нанесенням покриттів емаллю, лаком, фарбами, текстурним папером, фанерою, пластиками, тисненням гарячим пресом, можуть бути як оздоблювальні матеріали. Також з макулатури, виділеної з твердих побутових відходів, отримують гранульоване, брикетоване і порошкоподібне, тверде, рідке і газоподібне паливо. В Німеччині на дослідній установці "Біаль" з макулатури, відходів деревини і соломи виготовляють паливний спирт-етанол. Результатами науково-дослідних робіт, проведених за останні роки, доведено, що внесення макулатури в грунт сприяє підвищенню вологовмісту останнього, покращенню структури та умов його оброблення. Однак, в процесі перегнивання макулатури було зазначено деяке збіднення грунту азотом, що потребує додаткових внесень азотовмісних добрив або речовин. Фірма Cаlspan Corpоrаtіon (США) розробила спосіб отримання добрив з макулатури, яка збагачується азотом за допомогою нітрування. Подрібнену макулатуру обробляють азотною кислотою і витримують протягом відповідного терміну, достатнього для отримання продукту, що містить 5-10 % азоту. Отриманий продукт нейтралізують гідроокисом калію або кальцію, окисом калію і вуглекислим кальцієм, а також вводять до нього додаткові компоненти (калій і кальцій). Також добриво може містити фосфор, якщо подрібнену макулатуру обробляти сумішшю азотної і фосфорної кислот. Макулатуру застосовують в сполученні з іншими добавками для зниження вимивання добрив з ґрунту і, як правило, підвищення урожайності. В цьому випадку макулатуру, тирсу і інші целюлозовмісні матеріали обробляють полімерами, придаючи їм властивості зниженої змочуваності. VPM і компанія Lasilla & Tikanoja (L&T) розробили нову концепцію виробництва етанолу і енергії, яка вперше дає можливість утилізувати використані пакувальні матеріали і промислові відходи. VPM і L&T провели дослідження спільно з Центром технічних досліджень Фінляндії (VTT), за результатами яких прийнято рішення щодо будівництва повномасштабного заводу. Сировиною для отримання етанолу слугують відходи паперу, картону, дерева і полімерів. Після змішування з бензином отриманий з відходів етанол повністю придатний для виготовлення біопалива для транспорту. Частина відходів, що використовуються як сировина, може застосовуватись длявиробництва етанолу, частина - для одержання енергії. Ця технологія дає можливість отримувати економічне біопаливо другої генерації для транспорту в Європі, не створюючи загрози лісовій індустрії. Для підвищення ефективності застосування макулатури як вторинної сировини необхідною умовою є роздільне збирання макулатури зокрема, твердих побутових відходів, в цілому, в населення, приймальних пунктах, а також інші схеми для впровадження програми збирання і перероблення відходів. Система роздільного збирання і перероблення відходів повинна мати: стаціонарні виробничо-заготівельні підприємства (ВЗП), стаціонарні і рухомі приймальні пункти, контейнерний парк, транспортні технічні засоби, вантажно-розвантажувальне і технологічне обладнання. Кількість приймальних пунктів залежить від чисельності населення. Так, у Європі один приймальний пункт може обслуговувати біля 10 тис. жителів. Роздільне збирання відходів у населення сприяє скороченню обсягів сміття, яке вивозиться на полігони, що, в свою чергу, дає змогу, хоча б частково, фінансувати цей метод збирання за рахунок коштів, що передбачені комунальними службами міста на вивезення і захоронення твердих побутових відходів. Відходи на промислових підприємствах і в інших крупних джерелах їхнього утворення, як правило, збирають на основі прямих договорів між постачальниками відходів і переробними підприємствами.
|
