Всё об утилизации пластиковых бутылок

пластиковые бутылки

Пластиковая бутылка (ПЭТ тара) из-под напитков, как и макулатура, является наиболее массовым отходом потребления, который может использоваться в качестве вторсырья в домашнем хозяйстве.

Способы утилизации ПЭТ тары

Утилизация — это переработка отходов с целью получения вторичного сырья. Материалом для ПЭТ тары служит полиэтилентерефталат, который получают из нефти, и это делает утилизацию пластиковых бутылок крайне целесообразным способом получения вторсырья.

Сжигание

Сжигание ПЭТ тары для получения тепловой энергии является достаточно распространённым и относительно дешёвым методом утилизации вторсырья. Получаемое тепло используется для нагревания воды централизованных отопительных систем или непосредственно для обогрева зданий. Калорийность сжигания ПЭТ отходов составляет 22700 кДж/кг.

Печь для сжигания отходов

Одним из способов использования отходов является сжигание с целью получения тепловой энергии

Существуют различные мнения относительно экологичности сжигания ПЭТ тары из-за выделяемых при горении газов.

Например, одни авторы, ссылаясь на исследования различных институтов, полагают, что при сжигании ПЭТ тары в атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества (соли тяжёлых металлов), содержащиеся в сырье в качестве стабилизаторов и красящих пигментов и при высоких температурах сжигания (свыше 700 °С) практически не поддающиеся улавливанию.

Другие, напротив, полагают, что использованная ПЭТ тара, согласно федеральному классификатору, относится к пятому (практически неопасному) классу опасности отходов, и при её сжигании диоксины не выделяются по причине отсутствия хлора в составе пластиковых бутылок и полиэтиленовых пакетов. Концентрация и состав веществ, выбрасываемых в воздух при сгорании пластиковых отходов, находятся на том же уровне, что и при сгорании древесины. Согласно данным исследований, в том числе и зарубежных, токсичность газов составляет всего 0,032 нанограмма на грамм сжигаемого ПЭТ материала.

В связи с возможным вредом для окружающей среды, любое предприятие, занимающееся сжиганием отходов, должно получить разрешительные документы (проект ПДВ, разрешение на выброс загрязняющих веществ в воздух, технический паспорт котла, печи, топлива и т. д.).

Гранулирование или получение чистых хлопьев

Этот метод направлен на получение из использованной ПЭТ тары чистых сырьевых хлопьев или гранул.

Чистые хлопья

Чистые хлопья — продукт переработки ПЭТ тары

Образованное при переработке бутылок сырьё используется для производства продукции, содержащей пластик: одежды, ёмкостей, ковровых покрытий, а также в составе брусчатки, шифера, утеплителей и т. д. 

Процесс получения гранул из ПЭТ материала довольно сложен и требует больших затрат, что при малых объёмах экономически невыгодно: при получении исходного материала для рециркуляции необходимо отсортировать будущее вторсырьё от других отходов и между собой (по цветности), удалить загрязнения, проколоть, освободить от крышек и наклеек, спрессовать, раздробить (измельчить), сепарировать, отмыть, упаковать и только потом сдать на дальнейшую переработку.

Химическая рециркуляция

Метод химической рециркуляции также используется в переработке в том случае, если применение других методов невозможно или они не дают нужного результата. Метод получил широкое распространение, особенно в странах Америки и западной Европы, хотя для компенсации затрат на покупку и содержание оборудования необходим большой товарооборот. Только при этом условии переработка отходов будет рентабельна. 

При переработке пластиковых отходов происходит деполимеризация с получением исходного материала (терефталевой кислоты, этиленгликоля, ненасыщенной полиэфирной смолы) для последующей рециркуляции. Оборудование для химической рециркуляции целесообразно устанавливать на полигонах ТБО (твёрдых бытовых отходов) и свалках по причине его высокой производительности и ещё более высокой стоимости.

Пиролиз

Термическое разложение — метод утилизации вторичного полимерного сырья, к которому относятся пиролиз и каталитический термолиз, способствующие его разложению на низкомолекулярные соединения.

Пиролизная установка

Разложение отходов пластика способом пиролиза относится к инновационным технологиям

Повышенный интерес представляет переработка ПЭТ тары в автомобильное топливо. Установки позволяют получать из одного килограмма сырья 900 граммов бензина. Для переработки могут использоваться пластиковые бутыли, пакеты, автомобильные покрышки, камеры и другие резиновые изделия.

Изношенные автомобильные покрышки

Отходы резинотехнических изделий — ещё один источник для выработки синтетического топлива

Получение топлива из пластика несколько сложнее и затратнее, чем из резиновых изделий по причине использования катализаторов. Водород, углеводород в газообразном состоянии, кокс, бензол (мокрый), каменноугольная смола — неполный список сырья, получаемого при пиролизном разложении полимеров.

Кустарное производство

Кустарная переработка ПЭТ тары подразумевает использование пластиковых ёмкостей в качестве самодельных изделий дома, на даче, приусадебном участке.

Фотогалерея: Декоративные поделки из использованных пластиковых бутылок

Сфера применения изделий из полиэтиленовых бутылок очень обширна. Это может быть рыболовство, сельское хозяйство, строительство и альтернативная энергетика.

Способы переработки пластиковых бутылок в домашних условиях

Сжигание, гранулирование или получение чистых хлопьев, химическая рециркуляция, пиролиз относятся к способам промышленной переработки ПЭТ тары и в классическом виде мало подходят для использования в домашнем хозяйстве, иначе для этого пришлось бы превратить жилище в склад отходов, а свою жизнь посвятить их сбору. В то же время сами установки для переработки ПЭТ тары методами сжигания и пиролиза для собственных нужд вполне под силу умелому мастеру.

Основная трудность заключается не в труднодоступности сырья, а в его объёмности — даже спрессованные бутылки занимают много места.

Сжигание бутылок в домашнем хозяйстве является малоэффективным по причине довольно низкой теплотворной способности пластика и больших трудозатрат на его сбор и подготовку. При максимальном весе полуторалитровой пластиковой ёмкости в 42 грамма несложно подсчитать: для того, чтобы собрать 10 кг пластика, нужно притащить домой не менее 250 бутылок! Даже если бутылки будут падать под ноги с неба, то и в этом случае на их подготовку к использованию и прессование уйдёт не менее трёх часов.

Пиролизная переработка при использовании компактной установки небольшой мощности может оказаться незаменимой в фермерских хозяйствах по причине своей универсальности (возможность переработки резино-технических изделий, полиэтилена). 

Оборудование для гранулирования и получения чистых хлопьев достаточно дорого стоит, и в большинстве случаев приобретать его для малого бизнеса попросту невыгодно. А вот покупка оборудования для химической рециркуляции и промышленного пиролиза, пожалуй, не очень целесообразна даже для среднего бизнеса несмотря на достаточно оптимистичные результаты исследования рынка вторсырья.

Для домашних условий идеально подходит кустарное использование ПЭТ бутылок.

Технологии переработки ПЭТ бутылок

Складирование пластиковых бутылок

Даже спрессованные отходы занимают много места

Сжигание

Если вы решили заняться переработкой отходов и выбрали такой способ, как сжигание ПЭТ тары для получения тепловой энергии, то для реализации этого плана понадобится технологическая линия или установка.

технологическая линия для сжигания пэт тары

Примерная схема технологической линии для сжигания ПЭТ бутылок

Оборудование

Установка для сжигания должна быть подключена к системе централизованного энергоснабжения, напряжение 380 вольт является наиболее подходящим. При размерах установки 2,5 м x 9 м общий вес составит около 25 тонн.

В состав технологической линии входят:

  • Система доставки сырья (шнек, конвейер);
  • Автоматические горелки на дизельном или печном топливе;
  • Система автоматической загрузки (загрузочный барабан, гидравлический цилиндр);
  • Первичная (основная) камера сгорания (печь);
  • Вторичная камера сгорания (камера дожига);
  • Система вентиляции и принудительной подачи воздуха;
  • Дымовая труба с системой газоочистки;
  • Блок автоматического управления;
  • Датчики кислорода, температуры;
  • Система транспортировки и удаления золы;
  • Пресс. 

Также вам понадобятся помещения для размещения установки, оборудования, сбора, сортировки, прессования ПЭТ тары, бойлерная.

Процесс

Технологическую цепочку промышленного сжигания пластикосодержащих отходов можно условно подразделить на четыре этапа.

На подготовительном этапе тару прокалывают, прессуют, помещают на транспортёрную ленту для доставки в промежуточный бункер, где в ручном режиме загружают в загрузочный барабан. 

Первый этап:

  • Прогрев системы и поддержание заданной температуры в печи и камере дожига осуществляются автоматически горелками на дизельном или печном топливе, которые оборудованы таймерами и отделены от основной камеры перегородкой из высококачественной листовой стали.
  • Снижение или чрезмерное повышение температуры в печи или вторичной камере фиксируется датчиком и обрабатывается блоком автоматического управления, после чего происходит включение, уменьшение или прекращение подачи воздуха и топлива на горелку, пока температура не будет соответствовать нужной.
  • Электронный блок автоматического управления оборудован функцией ручного управления, предусматривающей возможность в необходимых случаях блокировать работу горелок, вентилятора, подачи топлива, воздуха в случае ЧС.

Второй этап:

  • Загрузка отходов в основную камеру осуществляется через промежуточный бункер при помощи гидравлического цилиндра или шнека. Полнота сгорания достигается созданием высокой температуры в основной и дополнительной камерах при активной работе горелок на начальном этапе. Рабочая температура при сжигании отходов для нейтрализации хлора, содержащегося в крышках бутылок, поддерживается в пределах 1200 — 1300 °С в основной печи и 1100–1200 °С в камере дожига. Для минимизации тепловых потерь при загрузке сырья из отходов используют систему автоматического запирания дверцы камеры сгорания при кратковременном открытии для приёма очередной партии ПЭТ отходов.
  • Отходы помещаются в устройство барабанного типа, оснащённое отверстием, которое закрывается при его заполнении. Загруженный барабан проворачивается, отходы под действием силы тяжести выпадают и досылаются в камеру сгорания гидравлическим цилиндром, а загрузочный бак возвращается на прежнее место для последующего заполнения. Весь процесс загрузки регулируется с помощью PLC контроллера.

Третий этап: 

  • Основное сжигание полимеров осуществляется в основной камере (печи). При поступлении материала для сжигания в камеру сгорания подача топлива в горелки автоматически прекращается одновременно с открытием дверцы камеры. Это запрограммировано для обеспечения безопасности, как и оснащение топочного люка автоматически запирающимися устройствами.
  • Внутренние поверхности основной печи и камеры дожига изготавливаются с использованием огнеупорных и теплоизоляционных материалов, рассчитанных на температуры 1280–1450 °C, внешняя — листовой сталью.
  • Воздух, необходимый для горения, подаётся через боковые стенки, его количество определяется блоком автоматического управления. Из твёрдого остатка при сгорании образуется зола. Избыточное тепло отводится на бойлерную или другой теплоприёмник.
  • Полное сжигание (дожигание) газов, образующихся при реакции в основном реакторе, происходит в дожигателе при высокой температуре (1100–1200 °С), которая достигается за счёт принудительной гипервентиляции при контроле за содержанием кислорода. Для принудительного нагнетания воздуха предусмотрен нагнетающий вентилятор.

Четвёртый этап:

  • Первичная очистка продуктов горения от диоксинов и галогенов осуществляется параллельно с дожигом в дополнительной камере за счёт времени нахождения образованных газов в зоне горения при постоянно поддерживаемой высокой температуре (2–3 секунды).
  • На выпуске после дожигателя газообразные вещества (уже достаточно нейтральные) попадают в конденсационную камеру, где резкое температурное снижение препятствует образованию опасных соединений (диоксинов), а сепаратор отделяет твёрдые частицы. Ключевым требованием к технологии очистки являются высокотемпературный режим и длительность нахождения газов в камере прожига, вследствие чего происходит разложение хлорорганических материалов, и только после разложения свою антидиоксиновую функцию выполняет конденсатор, с градирней для циркулирующей воды.

После прохождения всех форм очистки газы поступают в дымовую трубу, откуда выбрасываются в атмосферу. Дымовая труба изготавливается из стали как сборно-разборная конструкция, её высота составляет примерно 6 м.

Технология производства гранул

Оборудование

  • Система загрузки (шнековый и ленточный конвейер с магнитным сепаратором);
  • Сортировочный стол;
  • Дробильная установка;
  • Пресс;
  • Блок автоматического управления;
  • Дробильная установка;
  • Аспиратор;
  • Сепараторы различных типов;
  • Оборудование для фильтрации;
  • Гранулятор;
  • Центрифуга;
  • Система очистки воды.

Процесс

Производство гранул начинается с ручной сортировки отходов. Из общей массы поступающих отходов отсеиваются особенно загрязнённые, дальнейшие операции по получению сырья проходят в автоматическом режиме.

Бутылки загружаются на шнековый или ленточный конвейер, где магнитный сепаратор очищает их от металлсодержащей грязи, мусора. Первичное измельчение осуществляется на дробильной установке с последующей воздушной сепарацией. Для освобождения измельчённого пластика от этикеток, следов клея, других загрязнителей на полимеры воздействуют щелочными растворами, моют и ополаскивают в специальных ваннах, повторно измельчают и сепарируют. Образовавшееся после измельчения и очищения вещество — чистые хлопья.

Чтобы чистые хлопья стали пластиковыми гранулами, их загружают в гранулятор, где под воздействием температуры и давления чистые хлопья теряют свой первоначальный объём и принимают более удобную для вторичного использования форму — гранулы.

Видео: Технологическая линия по переработке пластиковых бутылок

Технология химической рециркуляции

Деполимеризация, или деструкция полимеров, — это процесс молекулярной фрагментации, при котором более крупные молекулы разбиваются на более мелкие с выходом сажи, синтетического масла и газа. Деполимеризационная установка — это промышленное оборудование с температурой воздействия на сырьё в пределах 275–445 °C при отсутствии доступа кислорода.

Оборудование

  • Рабочая ёмкость для помещения полимеросодержащих материалов;
  • Приборы контроля;
  • Устройства автоматического или ручного поддержания в рабочей ёмкости требуемого давления;
  • Трубопроводы;
  • Средство для разогрева установки и материалов;
  • Трубопроводы пара и углекислого газа;
  • Устройство для обеспечения принудительной прогонки по контуру рабочей среды;
  • Устройство для улавливания продуктов разложения материалов, подвергаемых деполимеризации;
  • Обводной участок;
  • Дополнительная ёмкость (ёмкости);
  • Устройство включения/отключения ёмкостей, обводного участка. 
система химической рециркуляции

Деполимеризационная установка воздействует на сырьё температурой 275–445 °C

Процесс

Для деполимеризации необходимо в рабочую ёмкость, оборудованную приборами контроля, загрузить материалы, подлежащие переработке.

Установка для химической рециркуляции использует замкнутый контур. В замкнутом контуре подаётся перегретый пар или воздух. Воздух разогревается специальным устройством до температуры 170–220°, которая поддерживается на протяжении всего процесса и циркулирует по замкнутой системе. Далее в контур через трубопровод впрыскивают воду, увеличивая избыточное давление паровоздушной среды до 2–3 ати.

Последним в контур попадает сжатый углекислый газ, который подаётся под давлением до тех пор, пока давление газообразной смеси в системе не достигнет 4–6 ати. Получившаяся углекисло-паро-воздушная смесь циркулирует по замкнутому контуру 5–8 часов, воздействуя на пластик до получения исходного сырья (терефталевой кислоты, этиленгликоля, ненасыщенной полиэфирной смолы) для вторичной полимеризации. Этого времени достаточно для расщепления полимеров на более простые молекулы. 

Схема химической рециркуляции

Принцип работы установки высокого давления с замкнутым контуром для деполимеризации отходов

После окончания процесса давление стравливают и из ёмкости извлекают загруженные в неё материалы и продукты разложения.

Промышленные установки имеют несколько загрузочных ёмкостей и замкнутых контуров. Блок управления позволяет остановить работу одного контура, не прекращая работы остальных.

Технология пиролиза

Оборудование

Здесь приводится описание пиролизной установки небольшой мощности, которая может использоваться в небольшом хозяйстве. Вам понадобятся:

  • Пресс;
  • Источник тепла;
  • Реторта;
  • Ёмкости для конденсата;
  • Водяной затвор;
  • Перегонный куб.

Установка для сухого низкотемпературного пиролизного расщепления пластика достаточно проста и напоминает самогонный аппарат, но имеет некоторые отличия. На выходе образуется пиролизный газ, нефтесодержащая жидкость и твёрдое углеродсодержащее вещество.

установка для пиролиза

Установка для пиролиза несколько напоминает самогонный аппарат

Процесс

В качестве реактора или реторты берётся металлическая ёмкость, крышка которой должна быть оборудована отводной трубкой из жаропрочного материала. Отводная трубка из реторты соединяется с конденсатором, который представляет собой ёмкость большого размера, в идеале снабжённого системой отведения тепла. Конденсатор, в свою очередь, соединяется с сосудом, выполняющим функцию водяного затвора, при этом трубка, соединённая с конденсатором, должна быть погружена в воду. Другая трубка из ёмкости для водяного затвора находится на поверхности и соединена с печью или другим источником открытого огня.

Схема пиролиза

Круговорот полимера в пиролизной камере

Реактор или реторту с предварительно загруженным сырьём ставят на печь или нагревают другим доступным способом. Молекулярные связи под действием высокой температуры начинают разрушаться, что сопровождается газообразованием. Газы по отводной трубке попадают в конденсатор, где с понижением температуры начинают менять своё агрегатное состояние, превращаясь в жидкость. Другая часть газов (метан), для конденсирования которых требуются более низкие температуры и повышенное давление, продолжают движение по соединительным трубкам, попадают в ёмкость водяного затвора, всплывая в виде пузырьков и перемещаясь дальше, сгораеют в печи, чем способствуют поддержанию температуры сгорания. Образовавшаяся жидкость — синтетическая нефть. Для её очищения используют перегонный куб, который является точной копией змеевика самогонного аппарата. Перегонку лучше всего в целях безопасности проводить на электроплитах, избегая открытого огня, выдерживая температуру около 200 °С. 

Видео: Пиролизная установка небольшой мощности

Технология кустарного производства

Фотогалерея: Примеры изделий из пластиковых бутылок

Солнечный водонагреватель своими руками

Напоследок предлагаем достаточно простую схему солнечного водонагревателя, который снабдит горячей водой среднестатистическую семью из четырёх человек, проживающую в частном доме.

Чтобы его собрать, вам понадобятся пластиковые бутылки в количестве около 30 штук, желательно тёмных оттенков и одинакового объёма (1,5 л или 2 л) и очищенные от этикеток, чёрный резиновый шланг для полива 2 см в диаметре (длиной от 16-ти метров) или пластиковые трубы для горячей воды того же диаметра, инструменты, пенопласт, фольга, чёрная краска (подойдёт обычный баллончик), бочка на 80–100 л, восемь «Т-образных» переходников, два колена, рулон тефлона и два шаровых крана 2 см в диаметре.

Солнечный водонагреватель

Простая схема солнечного водогрея с использованием ПЭТ тары

Снимаем с бутылок пробки, а в днище проделываем отверстия, аналогичные диаметру горлышка. Можно их просто прожечь расплавленным ножом или гвоздём. Нанизываем бутылки на шланг или трубу из расчёта 5–6 ёмкостей на ряд. Делаем 5–6 рядов с бутылками. Всю эту батарею укладываем в короб из лёгких материалов (например, фанеры), который выкрашиваем в чёрный цвет и утепляем пенопластом. В коробе шланги или трубы соединяются с Т-образными переходниками. 

Накопительный бак на 80–100 литров также утепляем, размещаем выше коллектора для создания циркуляции и соединяем патрубками с теплообменником.

Устанавливаем коллектор под углом 45 градусов с солнечной стороны (южной) и запитываем систему водой.

Солнечный водонагреватель небольшой мощности

Оптимальные размеры гелиоустановки для частного дома

 

Повторное использование ПЭТ тары в домашнем хозяйстве — не только одно из перспективных направлений по обеспечению энергией, но и шаг навстречу разумному и экологичному применению отходов.

 

Денис Полянин

Меня зовут Денис, мне 39 лет. Проживаю в Республике Крым. Женат. Воспитываю сына.

Подробнее

Денис Полянин

Об авторе Денис Полянин

Меня зовут Денис, мне 39 лет. Проживаю в Республике Крым. Женат. Воспитываю сына.
Работаю инженером-экологом в сети частных лечебно-оздоровительных учреждений. Знаю природоохранное, санитарно-эпидемиологическое законодательства РФ.

Веду здоровый образ жизни. Ценю организованность, оптимизм, компетентность. Мотивирован на результат, коммуникабелен, умею ладить в коллективе, обладаю высокой работоспособностью.
Алкоголь не употребляю. Не курю.