I. Ludzie coraz więcej uwagi na oczyszczanie tworzyw odpadowych
Tworzywa sztuczne są uważane za jeden z największych wynalazków XX wieku, który znacznie ułatwia produkcję i życie ludzi. Jednak na wysypiskach wysypiskowych lub odrzucanych w środowisku jest duża ilość tworzyw sztucznych odpadów, stanowiąc poważne zagrożenie dla naturalnego ekosystemu. Tradycyjne metody oczyszczania nie mogą zmienić status quo odpadów zasobów i zanieczyszczenia środowiska. Dlatego badanie przyjaznych dla środowiska i ekonomicznych sposobów recyklingu odpadów z tworzywa sztucznego i realizacji transformacji zużycia plastiku z gospodarki jednorazowej do okrągłej gospodarki węglowej stało się gorącymi punktami i problemami w dziedzinie recyklingu tworzyw sztucznych.
Kraje rozwinięte rozwinęły się wcześnie w kierunku technologii recyklingu z tworzyw sztucznych i mają stosunkowo dojrzałe systemy aplikacji. Odpowiednie doświadczenie jest warto podsumować i uczyć się od. Japonia wydała specjalne wymagania produkcyjne dla firm tworzyw sztucznych. Na przykład w przypadku butelek PET jest przewidywane, że uchwyty nie należy stosować, zabronione jest kolorowanie, a fizycznie zdejmowane etykiety i plastikowe nasadki butelek; Firmy muszą wprowadzić produkcję tworzyw sztucznych, aby stworzyć zamkniętą pętlę zasobów. Stany Zjednoczone mają ponad 1700 firm zajmujących się recyklingiem z tworzywa sztucznego. American Plastics Industry Association zaproponowało metodę etykietowania i klasyfikacji typów tworzyw sztucznych do recyklingu tworzyw sztucznych odpadów; NASA przeprowadziła badania nad użyciem satelitarnego teledetekcji w celu identyfikacji tworzyw sztucznych odpadów w oceanie; Firmy energetyczne zlokalizowane na obszarach przybrzeżnych są zobowiązane do zapewnienia szkolenia z tworzyw sztucznych pracownikom pracującym na zewnętrznej szelfie kontynentalnej, a wolontariusze są zachęcani do usuwania tworzyw sztucznych odpadów na obszarach przybrzeżnych. Niektóre kraje UE ustanowiły stosunkowo kompleksową metodę recyklingu opakowań z tworzywa sztucznego w gospodarstwach domowych i wydały zasady wymagające od producentów opakowań płacenia określonej opłaty recyklingowi lub że producenci opakowań są odpowiedzialni za recykling i przetwarzanie.
Dzięki szybkiemu opracowaniu materiałów i branż produkcyjnych usuwanie i wykorzystanie tworzyw sztucznych odpadów nie ogranicza się już do tradycyjnych trybów usuwania, takich jak składowiska i spalanie. Dzięki ciągłemu wzbogacaniu rodzajów plastiku odpadów i ulepszaniu technologii przetwarzania pomocne jest kompleksowe rozwiązanie odpowiedniego systemu technologii usuwania i wykorzystania oraz wyjaśnienie ścieżki rozwoju w oparciu o rzeczywiste warunki krajowe w celu uchwycenia koncentracji rozwoju w tej dziedzinie. Po przeglądzie technicznym niniejszy artykuł tworzy klasyfikację technologii usuwania i wykorzystania z tworzywa sztucznego z czterech aspektów: usuwanie mechaniczne, konwersja energii i zasobów, recykling i ponowne wykorzystanie oraz nowe technologie; Porównuje cechy, warunki użytkowania i obecny status rozwoju różnych technologii, bierze udział w stanie branży i wyzwania rozwojowe dotyczące usuwania i wykorzystania plastiku, oraz zapewnia bezpośrednie odniesienie do badań nad czystym i wydajnym recyklingiem, usuwaniem i wykorzystaniem tworzyw sztucznych odpadów.
Ii. Klasyfikacja technologii usuwania i wykorzystania plastiku odpadów
1. Technologia utylizacji mechanicznej
Technologia utylizacji mechanicznej tworzyw sztucznych odpadów ma głównie wygodne zmniejszenie, ale ogólnie występują problemy z późniejszym wpływem ekologicznym i środowiskowym. Na przykład wysypisko wysypiska i oceanu wysypią zakres uderzeń mikroplastików. Biorąc pod uwagę ciągły wpływ ekologiczny, wysypiska śmieci i oceaniczne nie są idealnymi technologiami usuwania plastiku, ani nie są zgodne z zasadą zielonego zrównoważonego rozwoju. Konieczne jest wcześniejsza ocena wpływu ekologicznego i środowiskowego oraz poprawić plan wdrażania usuwania plastików odpadów. Chociaż metoda wypełniacza materiałów budowlanych znajduje się na etapie badań i rozwoju, ma pewne perspektywy rozwoju w recyklingu i wykorzystaniu tworzyw odpadowych.
2. Konwersja energii i zasobów tworzyw sztucznych odpadów
Od lat 60. do końca XX wieku problem z niedoborem energii i zasobów zwrócił uwagę. Wraz z wprowadzeniem pojęć, takich jak zrównoważony rozwój i gospodarka o obiegu zamkniętym, przemysł plastikowy szybko się rozwinął, a wydajność tworzyw odpadowych wzrosła. Naukowcy zwrócili uwagę na wykorzystanie energii i zasobów tworzyw sztucznych odpadów. Recykling i usuwanie tworzyw sztucznych odpadów mają głównie na celu osiągnięcie nieszkodliwości, redukcji oraz wykorzystania energii lub zasobów. Technologia recyklingu chemicznego w celu ochrony środowiska jest reprezentatywną technologią recyklingu energii i zasobów, która rozkłada polimery z plastikowych odpadów cząsteczkowych na związki o małych cząsteczkach w celu recyklingu wtórnego. Konwersja energii i zasobów obejmuje głównie technologię termochemiczną, hydrolizę, alkoholizę i biodegradację.
3. Recykling plastików odpadowych
Tworzywa sztuczne można podzielić na termoplastyczne i termoutwardzalne tworzywa sztuczne zgodnie z ich właściwościami fizycznymi: te pierwsze można stopić w ciecz w wysokich temperaturach, a następnie przekształcić się w obiekty o różnych kształtach zgodnie z wymaganiami, i można je poddać recyklingowi i wielokrotnie kształtowanemu; Tego ostatniego nie można stopić ani przekształcić i można je przetwarzać tylko w twarde plastikowe obiekty i użyć raz, a ogrzewanie zwiększy ich twardość. Termoplastiki są wykorzystywane głównie do recyklingu zasobów i energii, podczas gdy tworzywa termosetowe są wykorzystywane wyłącznie do recyklingu energii w celu uniknięcia odpadów.
(1) Prosta metoda recyklingu
Proste recykling odnosi się do technologii sortowania, czyszczenia, kruszenia, topienia i przeróbki tworzyw recyklingu odpadów bez modyfikacji i bezpośrednio używania ich do przetwarzania formowania tworzyw sztucznych. Ma niski koszt i niskie inwestycje, ale ma wymagania dotyczące rodzajów tworzyw sztucznych, które można przetwarzać. Prosta metoda recyklingu ma zastosowanie do prawie wszystkich termoplastycznych tworzyw sztucznych odpadów i niewielkiej ilości tworzyw sztucznych odpadów zmieszanych z tworzywami termosetowymi. Jest on głównie podzielony na trzy rodzaje usuwania: ① Skrawki z procesu produkcyjnego zakładów przetwórczych i roślin żywicy są zwykle czyste i mają pojedynczy komponent. Można je bezpośrednio zmiażdżyć i plastyfikować bez sortowania; ② Flastic odpadów z tworzyw sztucznych z recyklingu, takich jak różne materiały opakowaniowe, folie itp. Materiały należy sortować, czyszczyć, kruszyć i plastyfikować; ③ Plastiki odpadowe z tworzywa sztucznego specjalnego przeznaczenia, takie jak osłony kablowe, potrzebują specjalnej obróbki przed ponownym użyciem, i można je ponownie wykorzystać lub mieszać z innymi polimerami po rozwiązaniu, opadów i suszenia; Plastiki odpadowe są dodawane w celu reagowania w procesie wytwarzania poliestru z chemikaliów, takich jak kwas tereftalowy (TPA) i EG. Plastiki odpadowe można dodać w trakcie produkcji poliestru.
(2) Metoda modyfikacji i regeneracji
W porównaniu z prostą metodą recyklingu metoda modyfikacji i recyklingu jest bardziej skomplikowana. Po modyfikowaniu tworzyw odpadowych poprzez procesy chemiczne lub mechaniczne, wytwarzane są nowe tworzywa sztuczne, które spełniają określone potrzeby poprzez mieszanie różnych materiałów lub dodanie dodatków. Może poprawić podstawowe właściwości mechaniczne materiałów z recyklingu i zaspokoić potrzeby produkcyjne wysokiej jakości specjalnych produktów. Modyfikacja plastiku odpadów obejmuje modyfikację mieszania, modyfikację wzmocnienia, modyfikację napełniania, modyfikację hartowania, modyfikację szczepienia itp., Które można z grubsza podzielić zgodnie z modyfikacją fizyczną i modyfikacją chemiczną. Metoda modyfikacji i recyklingu jest w większości przyjmowana przez małe i średnie przedsiębiorstwa, głównie zużywając tworzywa sztuczne odpadowe generowane przez przedsiębiorstwa przemysłowe i górnicze oraz rolnictwo (takie jak części tworzyw sztucznych, produkty opakowaniowe, butelki pestycydowe, torby spożywcze, codzienne potrzeby). Ten rodzaj odpadów plastikowy zawiera niewielką ilość wypełniaczy i plastyfikatorów, a masę cząsteczkową można zwiększyć po niewielkim przetwarzaniu, aby ułatwić ponowne wykorzystanie. Na przykład przedłużacze łańcucha są używane do rozszerzenia wiązania między grupą karboksylową w ABS a końcową grupą hydroksylową polibutadienu in situ w celu osiągnięcia modyfikacji i wykorzystania polimeru; PS jest rozczarowany, a następnie granulowany przy użyciu zmodyfikowanego procesu mieszania w celu poprawy jego właściwości fizycznych i modernizacji technologii recyklingu z tworzyw sztucznych; Bisfenol A w produkowanym przemysłowo poliwęglanu jest usuwany przez mieszanie w celu osiągnięcia modyfikacji powierzchni folii polimerowej i spełnienia normalnych wymagań dotyczących zastosowania produktu.
Zapotrzebowanie na produkty tworzyw sztucznych w społeczeństwie rośnie z roku na rok, co nie tylko zużywa dużo energii, ale także powoduje zanieczyszczenie środowiska i szkodzi zdrowiu biologicznym. W tym kontekście recykling tworzyw sztucznych odpadów za pomocą zmodyfikowanych metod regeneracji jest również metodą rozwoju, która dostosowuje się do gospodarki o niskiej zawartości węgla. Konieczne jest kontrolowanie bezpieczeństwa środowiskowego przedsiębiorstw przetwarzających w sposób ukierunkowany, dąży do zmniejszenia problemów zanieczyszczenia środowiska oraz dążenie do kompleksowego i skoordynowanego zrównoważonego rozwoju. Zmodyfikowana technologia regeneracji może powodować zmiany wydajności w różnych tworzywach odpadowych. Na przykład PE, PP, PVC, PS, ABS i PA ulegną zmianie kolorów, lepkość i wydłużenie spadnie podczas procesu regeneracji, podczas gdy lepkość PE o wysokiej gęstości wzrośnie. Dlatego technologia regeneracji z tworzyw sztucznych ma zarówno zalety, jak i wady w zakresie zmian wydajności tworzyw sztucznych recyklingu. Można dodać dodatki lub można wprowadzić korekty techniczne, aby zapewnić jakość produktu.
4. Nowe technologie usuwania i wykorzystania tworzyw odpadowych
(1) Technologia usuwania i wykorzystania płynów nadkrytycznych
Plastki odpadowe reagują w płynach nadkrytycznych, które mają zalety krótkiego czasu reakcji, brak potrzeby katalizatorów i wysokiego wskaźnika odzyskiwania. Plastiki odpadowe mają łatwo rozkładalne wiązania chemiczne, takie jak wiązania eterowe, wiązania acylowe i wiązania estrowe, które można rozłożyć na monomery w płynach nadkrytycznych, a następnie reorganizowane w celu produkcji nowych produktów z tworzywa sztucznego. PET można rozłożyć na monomery w płynach nadkrytycznych, a PU może być również poddawane recyklingowi za pomocą technologii rozkładu płynów nadkrytycznych. Technologia rozkładu płynów nadkrytycznych ma dobre perspektywy rozwojowe, ale występują problemy z wysokim wymaganiami uszczelnienia pod wysokim ciśnieniem podczas jej stosowania.
(2) Technologia odzyskiwania energii wtrysku wtrysku wielkiego pieca
Odzyskiwanie energii przy użyciu wtrysku Wielkiego Piernika jest ogólnie uważane za skuteczną metodę recyklingu tworzyw sztucznych odpadów. Z perspektywy wykorzystania energii technologia wtrysku wielkiego pieca ma wysoką wskaźnik wykorzystania energii zawartej w tworzywach odpadowych (około 80%), głównie zmniejszając rudę żelaza w postaci energii chemicznej. Z punktu widzenia ochrony środowiska toksyczna zawartość gazu wytwarzana przez technologię wtrysku Wielkiego Pierna jest niską, co jest wygodne dla zastosowania na dużą skalę. Technologia wtrysku wielkiego pieca ma silną zdolność przetwarzania i sprzyja rozwojowi gospodarki o niskiej zawartości węgla. Jednak tworzywa z recyklingu odpadów zwykle nie są w pełni klasyfikowane i nie spełniają wymagań zastrzyknięcia wielokrotności materiałów reaktywnych, co powoduje fakt, że technologia wtrysku wielkiego pieca nie była obecnie szeroko stosowana.
(3) Technologia fotoprocesowa
Technologia fotoprocesy wykorzystuje energię lekką jako źródło energii do leczenia tworzyw sztucznych odpadów. Ma niskie zalety zanieczyszczenia i ekonomiczne i przyciągnęło wiele uwagi w ostatnich latach. W porównaniu z technologią termochemiczną warunki fotograficzne są łagodne, a zużycie energii jest niskie. Może dokładnie złamać określone wiązania chemiczne, aby osiągnąć wysoką selektywność produktów docelowych. Technologia fotoprocesowa jest podzielona głównie na dwie kategorie: fotodegradacja i fotokataliza.
Chociaż perspektywy aplikacji technologii fotoprocesowej są dobre, nadal należy rozwiązać problemy, takie jak badanie metod dokładnego identyfikacji i kontrolowania ścieżek reakcji, opracowywania tanich, wysokowydajnych fotokatalizatorów oraz opracowywanie ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska metod wstępnego traktowania zgodnie z różnymi rodzajami tworzyńców odpadów.
(4) Technologia elektrokatalityczna
Nadal istnieje niewiele zastosowanych badań nad konwersją tworzyw sztucznych odpadów w cenne produkty przez elektrokataliza. Chociaż technologia elektrokatalityczna ma zalety kontrolowanego potencjału energetycznego, recyklingowi elektrolitowi i selektywnej konwersji, stoi w obliczu wielu wyzwań związanych z zastosowaniem: trudno jest przekształcić eksperymentalne urządzenia produkcyjne na zastosowanie przemysłowe, a proces oddzielania kwasów organicznych i substancji redoks od elektrolitów jest energooszczędny, jest energooszczędny, wymagający bardziej wydajnego, przyjaznego dla środowiska i ekonomicznego katalizatora.
Iii. Sugestie dotyczące rozwoju technologii usuwania i wykorzystania plastiku odpadów
Najpierw zmniejsz kwotę ze źródła i zachęć do korzystania z tworzyw sztucznych z recyklingu. Przyjmij podejście oparte na polityce, aby zachęcić opakowanie towarowe do wyboru alternatyw, takich jak tworzywa sztuczne biodegradowalne, zmniejszyć zużycie jednorazowych nieokreślonych tworzyw sztucznych i staraj się zmniejszyć wydajność tworzyw sztucznych ze źródła. Sformułuj standardowy system tworzyw sztucznych recyklingu, standaryzuj recykling i ponowne wykorzystanie tworzyw odpadowych oraz popraw publiczne rozpoznawanie tworzyw sztucznych recyklingu i wskaźnika recyklingu tworzyw sztucznych.
Po drugie, wzmocnij klasyfikację i recykling tworzyw sztucznych odpadów. Usuwanie i wykorzystanie tworzyw sztucznych odpadów w moim kraju rozwinęło się stosunkowo późno, a odpowiednie mechanizmy recyklingu i zarządzania nadal nie są rozsądne. Świadomość środowiska społeczeństwa nie została jeszcze przekształcona w nawyki behawioralne, a zrozumienie znaczenia klasyfikacji śmieci jest stosunkowo słabe. Konieczne jest wzmocnienie wdrażania i rozgłosu odpowiednich zasad klasyfikacji śmieci i recyklingu, a także skutecznie promować industrializację klasyfikacji i recyklingu plastiku odpadów.
Trzeci jest promowanie innowacji technologicznych i transformacji osiągnięć. Nowe technologie oczyszczania plastiku odpadów nie są jeszcze dojrzałe i mają wyraźne niedociągnięcia w porównaniu z dojrzałymi technologiami. Niezbędne wsparcie należy udzielić układu badań nad usuwaniem i wykorzystaniem plastiku odpadów w celu promowania przełomów w kluczowych problemach technicznych. Finansowanie publiczne powinno być wykorzystywane w celu zwiększenia entuzjazmu przedsiębiorstw do uczestnictwa w badaniach technologicznych, koncentrowania się na podstawowych badaniach opartych na potrzebach zastosowań i promowanie płynnej transformacji innowacyjnych osiągnięć technologicznych w zakresie oczyszczania i wykorzystania plastiku odpadowego.
