RECYKLACE PLASTŮ
ZÁKLADNÍ BILANCE A ZPŮSOB NAKLÁDÁNÍ S ODPADNÍMI PLASTY Z KOMUNÁLNÍHO SBĚRU
14,3 % 5,9 %
Zdroj: ČSÚ, březen 2009
Komunální odpad v ČR - cca 3 mil. tun / rok (cca 300 kg /obyv.)
Vzrůstající trend vytříděných složek odpadu - téměř 3x od roku 2002!
Složení komunálního odpadu ▶ Využitelné složky • Papír • Sklo • Plasty • Nápojové kartony • Kovy • Organický odpad ▶ Objemné odpady
Struktura nevratných obalů 2008
▶ Nebezpečné odpady ▶ Ostatní odpady
Zdroj: EKO-KOM
Plastové odpady z komunálního sběru – způsoby nakládání ▶ Materiálová recyklace - vysoké nároky na čistotu vytříděných složek → omezené využití pro plastové odpady z komunálního sběru, závislost na poptávce po výrobcích - např. PET – textilní průmysl, stavební průmysl, atd…
▶ Surovinová recyklace - chemické zpracování plastů na výchozí surovinu - hlavně PET, PUR, PA - u plastových směsí – zplyňování kyslíkem a výroba syntézního plynu, pyrolýza nebo hydrogenace
▶ Energetické využití - výroba tepla a el. energie – spalování, zplyňování - alt. palivo v cementárnách (nároky na předúpravu) - využití ve vysokých pecích – energeticko-surovinové využití
Míra recyklace v ČR v roce 2008
Nejčastěji v ČR: ▶ PET flakes ▶ PE fólie - regranulace ▶ směsné plasty - PE, PP, PS, ABS tepelné lisování výrobků ▶ produkty pro stavebnictví ▶ zbytek alternativní palivo, skládkování
Zdroj: EKO-KOM
Skládkování x Spalování komunálního odpadu v letech 2003 - 2007 skládkování
spalování
3 000
tis. tun
2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 2003
2004
2005
rok
2006
2007
Zdroj: ČSÚ, březen 2009
Zdroj: Eurostat
Plastové odpady z komunálního sběru
Spalování Skládkování Úprava nebo využití
Zdroj: ČSÚ
Systém sběru a separace komunálního plastového odpadu v ČR - Sběrné nádoby a kontejnery (sklo, plast, papír) - Vytřídění využitelných složek na dotřiďovací lince (PET, PE…) - Lisování nebo drcení nevyužitelného materiálu - Využití jako alternativního paliva (cementárny) nebo skládkování !!
Množství vyprodukovaných plastových obalů • Ročně se v ČR vyprodukuje do 200 000 tun plastových obalů • Systémem třídění a recyklace komunálního odpadu se podaří recyklovat cca 50% plastových obalů
• Zbývájící nevyužité množství: max 80 000 – 100 000 tun/rok
ODPADNÍ PLASTY - využití • PLASTY JEDINÉHO DRUHU, NEZNEČIŠTĚNÉ • PLASTY JEDINÉHO DRUHU, KONTAMINOVANÉ • SMĚSNÉ PLASTOVÉ ODPADY O ZNÁMÉM SLOŽENÍ • NÁHODNĚ SEBRANÝ KOMUNÁLNÍ ODPAD
Primární recyklace • Obvykle ve výrobním závodě • Odpad se přidává k originálnímu materiálu • Problémy: – Extruze – Stárnutí (oxidace, fotolýza, změny v řetězci, odštěpování chloru u PVC – Nutnost restabilizace
Sekundární recyklace • Směs plastů – granulace, drcení, separace, čištění, sušení: • Recyklace tříděných plastů • Recyklace netříděných plastů
Separace plastů • Fluidní (oddělení pěnových plastů) • Flotačně sedimentační postup – Voda • PP, PE od PS, PVC,
– Speciální kapaliny • HDPE od PP, LDPE
• Hydrocyklony • Spektroskopické metody (NIR, FTIR)
Tavení směsi polymerů • Různorodost směsí vede ke špatným vlastnostem rezultujícího blendu • Zlepšení: – Úprava složení směsi – Kompatibilizace přídavkem aditiv – Přídavek nepolymerních komponent
Terciární recyklace • TERMICKÉ POSTUPY – Depolymerace – Pyrolýza – Zplyňování
• CHEMICKÉ POSTUPY – Hydrogenace – Hydrolýza – Glykolýza
DEPOLYMERACE • POLYMETHYLMETAKRYLÁT (PMMA) • Při 400-500 °C se uvolňuje monomer
Hydrogenace/Hydrogenolýza/ Hydrokrakování • Štěpení velkých molekul vodíkem pomocí katalyzátoru
KATALYTICKÉ HYDROKRAKOVÁNÍ Reakční podmínky Teplota400 - 450°C Tlak 5 – 20 MPa ( velký přebytek vodíku ) Surovina nejčastěji plynové oleje,vakuové destiláty, lehké a těžké oleje z fluidního katalytického krakování a koksování + VE SMĚSI S PLASTY (POLYOLEFINY) Katalyzátor difunkční krakovací složka amorfní alumosilikáty,zeolity hydrogenačně-dehydrogenační složka Pt,Pd, sulfidy Mo W Co Ni
HYDROLÝZA, ALKOHOLÝZA • Polyestera, polyamidy, polykarbonáty, polyuretany – Pára, vysoká teplota, tlak – Alkalická katalýza
HYDROLÝZA A ALKOHOLÝZA Hydrolysis and Alcoholysis. Another way to break down polyester is hydrolysis or alcoholysis which sometimes requires drastic reaction conditions and long reaction times. The hydrolysis of polyesters results in the formation of carboxylic acids and alcohols, from which new polyester can only be produced after separation and purification. The breakdown of polyesters is more readily achieved by alcoholysis. The diols and dicarboxylates are formed according to the following reaction scheme :
Kvarterní recyklace – energetické využití • Speciální přednáška
PŘÍKLADY SEPARACE PLASTŮ ÚČEL: ENERGETICKÉ VYUŽITÍ
Faktory limitující energetické využití Problémy spojené s obsahem Cl (PVC) - výrobní (kvalita produktu) - technologické (koroze zařízení) - ekologické (tvorba dioxinů, HCl)
Parametry paliva pro použití v cementářské peci Výhřevnost min. 15 MJ/kg Obsah vody max. 10 % Obsah popela max. 10 % Obsah Cl max. 1 %
Separace PVC Nejběžnější způsoby separace PVC ze směsných plastů
• Ruční a mechanická separace odpadů obsahujících PVC • Gravitační rozdružování plastů v kapalinách • Rozdružování plastů působením odstředivých sil
• Pneumatické rozdružování plastů • Elektrostatická separace plastů
Separace PVC pomocí odstředivky Separace PVC pomocí hydrocyklonu
• Separace plastů pomocí infračerveného a rentgenového záření
• Separace plastů na principu selektivního rozpouštění
Separace na odstředivce Sorticanter (Flottweg) Zkoušky provedeny na provozní odstředivce Flottweg – Sorticanter (Vilsbiburg, SRN)
Separace na odstředivce Sorticanter Technologické schéma:
Separace na odstředivce Sorticanter Zpracovávaný materiál: • 750 kg • předtříděný směsný odpadní plast (po třídící lince) • materiál nadrcen na frakci - 4 mm • odstraněny kovové příměsi + 1 mm (mag. a elektrodynamická separace)
Dávkování materiálu do homogenizační nádrže
Separace na odstředivce Sorticanter
Zkušební odstředivka Sorticanter
Separace na odstředivce Sorticanter
Rozdružování plastů v hydrocyklonu Vstupní a provozní parametry testu délka testu průtok vody hydrocyklonem spotřeba vody dávkování plastů množství plastu tlak suspenze do hydrocyklonu Výstupní parametry jednotlivých lehká fáze (plast + zbytková voda)
z toho lehká fáze (plast) (66.6% původního množství plastů) z toho lehká fáze (voda) těžká fáze (plast + zbytková voda)
z toho těžká fáze (plast) (33.4% původního množství plastů) z toho těžká fáze (voda) odpadní voda
184 min 7.50 l/s 450.00 l/min 82642 litrů 1.36 kg/min 250 kg 75 kPa produktů separace 362.16 kg 1.97 kg/min 5.16 l/min 166.39 kg celkem 0.91 kg/min 195.78 litrů celkem 1.07 l/min 157.98 kg celkem 0.86 kg/min 1.44 l/min 83.62 kg celkem 0.46 kg/min 74.36 litrů celkem 0.40 l/min 448.53 l/min 7.48 l/s 82372 litrů celkem
Rozdružování plastů v hydrocyklonu
hydrocyklon
výstup lehké fáze
vstup vody
výstup téžké fáze
Možnosti transformace odpadních plastů na využitelnou energii – technologické principy
Zplyňovací procesy • Spalování
je chemický proces, při kterém probíhá reakce s molekulárním kyslíkem a dochází při něm k produkci tepla.
• Parní reforming
je katalytická reakce uhlovodíků s vodní parou za vzniku
oxidu uhelnatého a vody.
• Parciální oxidace je reakce uhlovodíkové suroviny s kyslíko-parní směsí s množstvím kyslíku nedostatečným pro úplné spálení a hlavními produkty jsou oxid uhelnatý a vodík.
• Zplyňování
je tepelný proces, při kterém se organické sloučeniny rozkládají na hořlavé plyny působením vysoké teploty v přítomnosti malých molekul (voda, složky vzduchu apod.)
• Pyrolýza je nekatalytický radikálový proces štěpení uhlovodíků na nižší olefíny probíhající při teplotách 700–900 °C.
Spalování (vzduch)
Parní reforming
Parciální oxidace – zplyňování kyslíkem
