Самоутилизируемые отходы

Содержание

 

Введение…………………………………………………………...…...………….………4

1 Биоразлагаемые полимеры………………………………….………..…..…….…....…6

1.2 Рост производства биоразлагаемых полимеров……..…………………...….....…10

2 Упаковка как продукт самоутилизации……………………………….………..….....12

3 Посуда из самоутилизирующихся материалов……..………………………….….....15

4 Интересные разработки самоутилизирующихся продуктов………………………..17

Заключение...…………………………………………………………...…………....…...18

Список используемой литературы………………………………….......................……19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Человек не может жить, не оставляя после себя отходы. Отходы это вещества или предметы, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека и экономической деятельности, утратившие частично или полностью потребительские свойства из-за физического или морального износа.  В среднем принято считать, что на одного жителя в год накапливается 250 кг мусора.

Отходы собираются как на специализированных (санкционированные места), так и на стихийно возникающих свалках (неразрешенные места).

Сконцентрированные в отвалах, на свалках отходы – опасные источники загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений. Сложившаяся ситуация представляет реальную угрозу здоровью людей – современным и будущим поколениям страны.

Проблема отходов является остро актуальной, поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

К отходам продолжают относиться как к нежелательным материалам, и главное, что заботит многих людей, — как получше "спрятать" отходы с глаз долой. Между тем отходы еще вчера были элементами природы, и первой целью в обращении с ними должно быть восстановление ресурсов и вовлечение их в хозяйственный оборот с целью получения необходимых нам материалов с одновременной минимизацией обращения за ними к природе.

С каждым годом обьем образующихся отходов увеличивается. В то же время сильно изменяется их состав, большую часть коммунальных отходов сегодня составляют упаковочные материалы, опасные отходы, такие как батарейки, лекарства и др. И потому такие традиционные методы обезвреживания отходов, как захоронение или сжигание не способны решить существующую проблему.

Сегодня для предотвращения загрязнения окружающей среды и вредного воздействия на здоровье населения всему миру придется искать новые пути решения проблемы отходов.

Кардинальным решением данной проблемы является производство продуктов в разных сферах деятельности, которые способны самоутилизироваться, и не оставлять пагубный след в экологии планеты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Биоразлагаемые полимеры

 

От решения вопроса пластмассовых отходов в значительной степени будет зависеть экологическая ситуация в мире и, по всей видимости, темпы и направления развития производства синтетических пластмасс в XXI веке. В настоящее время для очистки окружающей среды от пластмассовых отходов активно разрабатываются два основных подхода: захоронение (хранение отходов на свалках); утилизация. Захоронение пластмассовых отходов – это бомба замедленного действия и перекладывание сегодняшних проблем на плечи будущих поколений. Более щадящим приемом является утилизация, которую можно разделить на ряд главных направлений: сжигание или пиролиз; переработка и рециклинг. Однако как сжигание, так и пиролиз отходов тары и упаковки и вообще пластмасс кардинально не улучшают экологическую обстановку. Повторная переработка в определенной степени решает этот вопрос, но и здесь требуются значительные трудовые и энергетические затраты: отбор из бытового мусора пластической тары и упаковки, разделение пластиков по виду, мойка, сушка, измельчение и только затем переработка в конечное изделие. Для активизации направления по рециклингу пластмассовых отходов, в особенности из тары и упаковки, в ряде стран принимаются законодательные нормативы по обязательному сбору и переработке пластиковой тары и упаковки. Так, Европейские директивы предусматривают при изготовлении пластмассовой упаковки применять 15% вторичных пластмасс, а в Германии эта квота составляет 50% и должна увеличиться до 60%. Специалисты считают, что это технически невозможно, так как применение до 25% вторичных пластмасс возможно только для транспортных и непищевых упаковок, но не для пищевых продуктов. Следует отметить, что сбор и повторная переработка полимерной тары и упаковки приводит к удорожанию упаковки, качество вторичного полимера также оказывается ниже продукта, полученного непосредственно первичным изготовителем. К тому же не каждый потребитель согласен использовать упаковку из рециклизованного полимера. Даже если допустить, что значительная часть тары и упаковки будет использована вторично,возникает вопрос, какая кратность переработки является допустимой?

   В любом случае обострение экологической обстановки в окружающем мире нарастает. Радикальным решением проблемы «полимерного мусора», по мнению специалистов, является создание и освоение широкой гаммы полимеров, способных при соответствующих условиях подвергаться биодеградации с образованием безвредных для живой и неживой природы веществ. Именно биоразлагаемость высоко-молекулярных соединений и будет тем приоритетным направлением разработки, которое позволит исключить значительное число проблем «пластмассового мусора».

Биоразлагаемостью считается способность материала разрушаться в естественных условиях под действием микроорганизмов (бактерий и грибков), ультрафиолета, радиации, что приводит к микробиальному усвоению этого материала. Полимер обычно считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в земле или воде за полгода. Скорость разложения зависит от ряда факторов: типа полимеров, типа и концентрации разлагающих материалов, влажности, температуры и ряда других. Продуктами разложения часто являются углекислый газ и вода. Основополагающая идея получения биоразлагаемых пластиков – повторить природные «циклы развития». Даже отходы пищевой промышленности могут найти свое применение в биоразлагаемой упаковке: например, очистки от картофеля стали основой для получения биоупаковки марки Solanyl. Важно помнить, что биоразлагаемыми называются не те материалы, которые получены из натурального сырья, а те, которые имеют соответствующее химическое строение. Сегодня технологии производства биоразлагаемых материалов разрабатывают ведущие университеты мира и внедряют крупнейшие упаковочные компании – такие, как Cargill Dow, Fardis, BASF AG, MY Sharp Interpack, Eastman Chemical и другие. Эти материалы вызывают интерес у производителей упаковки, что подтверждается следующими примерами: сети супермаркетов Великобритании Co-op, Kwik Save и Somerfield используют биоразлагаемые пакеты для продуктов; в Италии самая крупная торговая сеть IREP использует только биополимерные материалы марки Cargill Dow’s Nature Work для обертывания и хранения свежих продуктов во всех своих 20 магазинах; британский супермаркет Tesco в течение ближайших шести месяцев перейдет к использованию пакетов из полиэтилена, содержащих биоразлагаемые элементы;во время Зимних Олимпийских игр в Лиллехаммере в кафе использовались только биоразлагаемые упаковочные материалы. В табл.1 в табл.2 представлены материалы из которых производят биоразлагаемые полимеры.

 

Таблица 1.1 – Синтетические биоразлагаемые полимеры

Производитель (марка)	Описание
BASF(Ecoflex F)	Сополимер на основе алифатических диолов и органических дикарбоновых кислот для изготовления мешков, с/х  пленки, гигиенической пленки, для ламинирования бумаги. Механические свойства сравнимы с ПНД (пленка с высокой разрывной прочностью, гибкостью, водостойкостью и проницаемостью водных паров)
BAYER_AG (ВАК-1095, ВАК -2195)	Биоразлагаемые в аэробных условиях термопласты на основе полиэфирамида  с высокой адгезией к бумаге для изготовления влаго- и погодостойкой упаковки
BAYER AG (ВАК -2195)	Алифатический литьевой полиэфирамид.
DuPont (Biomax, Sorona)	Полиэстеры
Eastman (Eastar Bio)	Полиэстер
SunKyon lnd. (Skyprene)	Полиэфирная пленка со структурой, аналогичной полибутиленсукцинату и свойствами, близкими к пленке из полиэтилена или пропилена

 

 

 

 

Таблица 1.2  – Биоразлагаемые полиэфиры

Производитель (марка)	Описание
Cardill inc.	Полилактид, получаемый ферментацией декстрозы кукурузы
CSMN	Молочная кислота
Hycail	Полилактид
Mitsui toatsu&Dai Nippon (Lacea)	Полилактид одностадийного получения, полученный по двухстадийному процессу
PURAC-GRUPPE (PURAC)	Молочная кислота
ZenecaBioproducts PLC(Biopol)	Полимер на базе смеси  гидроксикарбоновых кислот

 

 

1.2 Рост производства биоразлагаемых полимеров

 

Всего за 20 лет, прошедших с момента появления изобретений биоразлагаемой упаковки, ее производство в настоящее время превысило 550 000 тонн. Оценка сложившейся ситуации в разработке и освоении биодеградируемых пластмасс позволяет выделить три основных направления развития поисковых и прикладных работ в этой области:

• полиэфиры гидроксикарбоновых кислот;

• пластические массы на основе воспроизводимых природных полимеров;

• придание биоразлагаемости промышленным высокомолекулярным синтетическим материалам.

Технология производства материалов из биополимеров аналогична способам переработки обычных полимеров. Здесь также применяются методы экструзии, инжектирования, горячего формования, литья под давлением, выдувного формования, ламинирования и т.д. Конечный продукт может быть снабжен печатью или этикеткой. Решающим фактором для выбора материалов и процессов остается

то, что способность биополимеров к разложению должна быть сохранена.

          Если в Японии в 2000 г. объемы производства экологически безопасного пластика составляли лишь 2000 тонн, то сегодня это уже около 50 тысяч тонн, а к 2015 г. эксперты прогнозируют увеличение и до 200 000 тонн. В Токио сегодня уже более 200 компаний, специализирующихся именно на биопластике, причем его стоимость в два раза ниже по сравнению с традиционными полимерными материалами. Франция намерена полностью отказаться от пластиковой упаковки к 2014 г. Начиная с 2010 г. на территории Франции можно использовать только биоразлагаемую упаковку. Уже сейчас биоразлагаемые материалы составляют 10% всего рынка пластика, а значит, их производство в целом потребляет около 5 млн. тонн натурального сырья. К сожалению, в СНГ повсеместно применяется пластиковая упаковка. Остается надеяться, что до момента появления в этих странах соответствующего законодательства и общественного мнения в отношении замены пластиковой упаковки на биоразлагаемую, бизнесмены будут продолжать организовывать сбор и переработку ее на различном оборудовании [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Упаковка как продукт самоутилизации

 

Упаковочные материалы: стекло, жесть, картон, полиэтиленовая пленка; саморазлагающаяся упаковка - прекрасное решение проблем с утилизацией.

Любой товар, представленный на современном рынке, нуждается в соответствующей упаковке. Задача упаковочных материалов состоит не только в том, чтобы сохранить товар и доставить его до потребителя в удобной форме, но и в том, чтобы привлечь внимание покупателя, дать необходимую информацию.

Требования современности к упаковке таковы, что все большее значение имеет ее возможность как можно дольше сохранять продукт годным к употреблению. Большое значение при выборе упаковки для производителей имеет также ее пригодность к термообработке и использованию на автоматических фасовочных линиях.

В настоящее время основными видами упаковочных материалов являются стекло, жесть, картон, разного рода пластики и полиэтиленовая пленка. Вообще в последние годы роль полимеров на рынке упаковки заметно возросла, стали широко применяться такие виды пленки, как стрейч-пленка и пленка термоусадосадочная.

Но в тоже время все острее в мире встает и вопрос утилизации этого огромного количества пластиковой упаковки. Ведь каждый день во всех странах используется тысячи и тысячи полиэтиленовых пакетов, контейнеров и туб, коробок и бутылок из пластика. Практически вся эта упаковка одноразовая и выбрасывается сразу же после извлечения из нее купленного товара. Как утилизировать все это количество разнообразного пластика?

Решить проблему утилизации пластиковых отходов специалисты предлагают с помощью полимерных фото-, био- и водоразлагаемых упаковок. Все вместе они называются «саморазлагающимися». Вывезенные на свалки эти материалы под воздействием различных факторов окружающей среды превращаются в низкомолекулярные соединения, которые не могут нанести вреда ни природе, ни здоровью человека.

Самоутилизация  происходит без использования специального сложного и дорогого оборудования. Для запуска процесса разложения достаточно лишь солнечного света, влаги, температуры, воздействия микроорганизмов почвы на протяжении нескольких недель или месяцев. Это стало возможным благодаря тому, что полимеры, из которых производят такие упаковки, производят путем синтеза низкомолекулярных соединений (мономеров). На свалках такие упаковки под воздействием факторов окружающей среды: солнечного света, влаги, температуры, микроорганизмов почвы - в течение нескольких недель или месяцев деструктируют до низкомолекулярных соединений, не наносящих вреда ни природе, ни здоровью человека. В виде мелких фрагментов они могут быть переработаны бактериями. В фоторазлагаемых полимерных упаковочных материалах это происходит за счет воздействия солнечных лучей; в биоразлагаемых - ферментов, содержащихся в грибах и бактериях почвы; в водоразлагаемых - влаги.