Cheminis plastiko perdirbimas: ar tai realus taršos mažinimo sprendimas? (Video) (7)
Plastiko tarša ir poveikis stipriai jaučiamas ne tik žmogaus sveikatai, bet ir gyvūnijos pasauliui. Vienas taršos mažinimo sprendimo būdų – cheminis plastiko perdirbimas.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Yra viena dirbtinė medžiaga, kurią galite rasti žemėje, ore ir giliausiose vandenyno įdubose. Jis toks patvarus, kad didžioji dalis to, kas buvo sukurta, vis dar yra mūsų ekosistemoje. Patekęs į maisto grandinę, jis prasiskverbia į mūsų kūnus, iš kraujo teka į mūsų organus ir netgi patenka į žmogaus placentą.
Žinoma, tai yra plastikas, o dėl patvarumo medžiaga yra tokia naudinga. Kabeliai, besidriekiantys per vandenyno dugną, vandentiekio vamzdžiai po žeme ir pakuotės, užtikrinančios maisto šviežumą – visa tai priklauso nuo šios savybės.
Veiksmingai perdirbti plastiką įprastomis priemonėmis yra labai sunku, ir tik 9％ visų kada nors pagamintų plastikų buvo perdirbta į naujus plastikus. O jeigu būtų galimybė plastiką paversti medžiaga (celiulioze, anglimi, dujomis, nafta ir pan.), iš kurios jis buvo pagamintas?
Ir čia yra didžiulis iššūkis polimerų chemijai – sričiai, atsakingai už plastikų kūrimą.
Procesas, žinomas kaip cheminis perdirbimas, dešimtmečius buvo tiriamas kaip perspektyvi alternatyva įprastiniam perdirbimui. Iki šiol kliūtis buvo didelis energijos kiekis, kurio reikia. Dėl to kartu su nepastoviomis žaliavinės naftos kainomis kartais tampa pigiau gaminti naujus plastikinius gaminius nei perdirbti esamą plastiką.
Kiekvienais metais pasaulyje pagaminama daugiau nei 380 milijonų tonų plastiko. Tai maždaug tiek pat, kiek 2 700 000 mėlynųjų banginių – daugiau nei 100 kartų daugiau nei visos mėlynųjų banginių populiacijos svoris. Tik 16％ plastiko atliekų perdirbama gaminant naujus plastikus, o 40％ išvežama į sąvartynus, 25％ – sudeginama, o 19％ išmetama.
Didžioji dalis plastiko, kurį būtų galima perdirbti, pavyzdžiui, polietileno tereftalatas (PET), naudojamas buteliams ir kitoms pakuotėms, patenka į sąvartynus.
Kiti plastikai, tokie kaip salotų maišeliai ir kitos maisto pakuotės, patenka į sąvartynus, nes yra sudaryti iš skirtingų plastikų derinio, kurio perdirbimo įmonėje negalima lengvai suskaidyti. Gatvėse numestos šiukšlės ir sąvartynuose paliktos ar nelegaliai išmestos plastiko atliekosvėjo nunešamos ar lietaus nuplaunamos į upes ir galiausiai atsiduria vandenyne.
Cheminis perdirbimas yra bandymas perdirbti neperdirbamas medžiagas. Priešingai nei sistema, pagal kurią kai kurie plastikai atmetami, nes yra netinkamos spalvos arba pagaminti iš kompozitų, cheminis perdirbimas gali apimti visų rūšių plastiką, kuris būtų tiekiamas į „begalinę“ perdirbimo sistemą. Tokioje „begalinėje“ perdirbimo sistemoje plastikas būtų paverčiamas alyva, iš kurios būtų galima vėl gaminti plastiką.
Šiuo metu plastiko perdirbimo būdas yra labiau žemyn nukreipta spiralė (veiksmų serija, kuri grįžta į save, todėl padėtis laipsniškai blogėja), o ne begalinė kilpa. Plastikai dažniausiai perdirbami mechaniškai: rūšiuojami, valomi, smulkinami, lydomi ir perliejami. Kiekvieną kartą tokiu būdu perdirbus plastiką, prastėja jo kokybė. Kai plastikas ištirpsta, polimero grandinės iš dalies suyra, mažėja jo atsparumas tempimui ir klampumas, todėl jį sunkiau apdoroti. Naujas žemesnės kokybės plastikas dažnai tampa netinkamas naudoti maisto pakuotėse, o daugumą plastiko galima perdirbti labai ribotą kiekį kartų, kol jis taip suyra, kad tampa netinkamas naudoti.
Besiformuojanti cheminio perdirbimo pramonė siekia išvengti šios problemos, skaidydama plastiką į cheminius statybinius blokus, kurie vėliau gali būti naudojami degalams arba naujam plastikui reinkarnuoti.
Pats universaliausias cheminio perdirbimo variantas yra „žaliavų perdirbimas“. Taip pat žinomas kaip terminis konvertavimas, žaliavų perdirbimas yra bet koks procesas, kurio metu polimerai suskaidomi į paprastesnes molekules naudojant šilumą.
Procesas gana paprastas. Jūsų išmestas plastikinis gėrimo butelis kartu su visomis kitomis atliekomis išvežamas į rūšiavimo centrą. Ten šiukšlės mechaniškai arba rankomis rūšiuojamos į įvairias medžiagas ir plastiką. Jūsų butelis nuplaunamas, susmulkinamas ir supakuojamas į ryšulį, paruoštą transportuoti į perdirbimo centrą – iki šiol taip pat, kaip ir įprastu būdu. Tada prasideda cheminis perdirbimas: plastikas, iš kurio buvo pagamintas jūsų butelis, nuvežamas į pirolizės centrą, kur jis išlydomas. Tada jis tiekiamas į pirolizės reaktorių, kur kaitinamas iki ekstremalios temperatūros. Šis procesas plastiką paverčia dujomis, kurios vėliau atšaldomos, kad kondensuotųsi į alyvą panašų skystį, o galiausiai distiliuojamos į frakcijas, kurias galima panaudoti įvairiems tikslams.
Cheminio perdirbimo metodai yra išbandomi visame pasaulyje. JK įsikūrusi bendrovė „Recycling Technologies“ sukūrė pirolizės mašiną, kuri sunkiai perdirbamą plastiką, pavyzdžiui, plėveles, maišelius ir laminuotą plastiką, paverčia medžiagą, angliškai vadinamą Plaxx ( Plaxx yra plastiko depolimerizacijos produktas, sudarytas iš angliavandenilių monomerų, panašių į žaliavinę alyvą, mišinio.) Ši skysta angliavandenilių žaliava gali būti naudojama naujos kokybės plastikui gaminti. Pirmasis komercinio masto įrenginys buvo įrengtas Perte, Škotijoje, 2020 m.
Įmonė „Plastic Energy“ turi dvi komercinio masto pirolizės gamyklas Ispanijoje ir planuoja plėstis į Prancūziją, Nyderlandus ir JK. Šios gamyklos paverčia sunkiai perdirbamas plastiko atliekas, tokias kaip konditerijos pakuotes (saldainių „popierėliai“ ir pan.), sauso naminių gyvūnėlių ėdalo maišelius ir pusryčių dribsnių maišelius, į medžiagas, vadinamas „tacoil“. Ši žaliava gali būti naudojama plastikinėms maisto pakuotėms gaminti.
JAV chemijos įmonė „Ineos“ tapo pirmąja, kuri komerciniu mastu panaudojo techniką, vadinamą depolimerizacija, gamindama perdirbtą polietileną, kuris patenka į maišelius ir vakuuminę plėvelę. „Ineos“ taip pat planuoja pastatyti keletą naujų pirolizės perdirbimo gamyklų.
Jungtinėje Karalystėje „Mura Technology“ pradėjo statyti pirmąją pasaulyje komercinio masto gamyklą, galinčią perdirbti visų rūšių plastiką. Gamykla gali tvarkyti maišytą plastiką, spalvotą plastiką, visų kompozitų plastiką, net plastiką, užterštą maistu ar kitomis atliekomis.
Įmonės „hidroterminė“ technika yra žaliavų perdirbimo būdas, kai naudojamas vanduo reaktoriaus kameroje tam, kad šiluma pasiskirstytų tolygiai. Kaitinamas iki ekstremalios temperatūros, bet spaudžiamas, kad neišgaruotų, vanduo tampa „superkritinis“ – ne kietas, skystas ar dujinis. „Mura Technology“ teigia, kad naudojant „superkritinį“ vandenį ir išvengiant poreikio šildyti kameras iš išorės, ši technika iš esmės keičiasi.
„Jei reaktorių šildote iš išorės, išlaikyti tolygų temperatūros pasiskirstymą yra tikrai sunku. Tai šiek tiek panašu į maisto gaminimą“, – paaiškino „Mura Technology“ vadovas Steve'as Mahonas.
„Sunku iškepti didelį kepsnį iki galo, bet jei jį verdate, lengva įsitikinti, kad jis bus išviręs tolygiai“.
Plastiko atliekos į vietą atkeliauja ryšuliuose. Ryšuliai keliauja į rūšiavimo įrenginį, kad būtų pašalinti visi neorganiniai teršalai, tokie kaip stiklas, metalas ar smėlis. Organiniai teršalai, tokie kaip maisto likučiai ar dirvožemis, pasišalina proceso metu. Tada plastikas susmulkinamas ir išvalomas, prieš sumaišant su „superkritiniu“ vandeniu.
Kai šioje aukšto slėgio sistemoje slėgis yra sumažinamas ir atliekos išeina iš reaktoriaus, didžioji skysčio dalis virsta garais. Šie garai atšaldomi distiliavimo kolonėlėje, o kondensuoti skysčiai atskiriami iki virimo temperatūros, kad susidarytų angliavandenilių skysčiai ir alyvos. Tada šie produktai siunčiami į naftos chemijos pramonę.
Polimerinės jungtys gali būti suformuotos iš naujo, o tai reiškia, kad plastikai gali būti be galo perdirbami. Kai konversijos koeficientas yra didesnis nei 99％, beveik visas plastikas virsta naudingu gaminiu.
Mahonas sako: „Žaliavos angliavandenilių elementas bus paverstas naujais, stabiliais angliavandenilių produktais, naudojamais naujų plastikų ir kitų cheminių medžiagų gamyboje“. Net kai kuriuose plastikuose naudojami „užpildai“, pavyzdžiui, kreida, dažikliai ir plastifikatoriai, nėra problema. „Jie patenka į mūsų sunkiausią angliavandenilių produktą, sunkų vaško likutį, kuris yra bitumo tipo rišiklis, skirtas naudoti statybų pramonėje“.
Proceso metu susidarančios karštos, perteklinės dujos bus naudojamos vandens šildymui, didinant jo energinį efektyvumą, o elektrinė bus maitinama 40％ atsinaujinančia energija. „Mes norime naudoti kuo daugiau atsinaujinančios energijos ir, kur tik įmanoma, sieksime 100 proc.“, – sako Mahonas.
„Mura Technology“ gamykla kiekvienais metais ketina perdirbti 80 000 tonų anksčiau neperdirbtų plastiko atliekų. Gamyklas planuojama įrengti Vokietijoje ir JAV.
Tokie mokslininkai, kaip Sharon George, Keele universiteto aplinkos mokslų vyresnioji dėstytoja, palankiai įvertino „Mura Technology“ plėtrą. „Tai įveikia kokybės iššūkį, nes „atgamina“ plastikinį polimerą, kad galėtume pradėti iš naujo“, – sako George. „Tai tikras begalinis perdirbimas“.
Tačiau per pastaruosius 30 metų cheminis perdirbimas parodė rimtas ribas. Jis sunaudoja daug energijos, susidūrė su techniniais iššūkiais ir pasirodė, kad jį sunku išplėsti iki pramoninio lygio.
2020 m. Pasaulinio deginimo įrenginių alternatyvų aljanso („Gaia“) ataskaitoje – organizacijų ir asmenų, skatinančių socialinius judėjimus, siekiant sumažinti atliekas ir taršą – prieita prie išvados, kad cheminis perdirbimas yra teršiantis, reikalaujantis daug energijos ir linkęs į techninius gedimus. Ataskaitoje padaryta išvada, kad cheminis perdirbimas nėra perspektyvus plastiko problemos sprendimas, ypač tokiu tempu ir mastu, kokio reikia.
Be to, jei galutinis cheminio perdirbimo produktas yra kurui naudojama alyva, tai procesas nesumažina gryno plastiko poreikio, o deginant tokį kurą išmetamos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kaip ir naudojant įprastą iškastinį kurą.
„Aplinkosaugos nevyriausybinės organizacijos atidžiai stebi naujus perdirbimo metodus“, – sako Paula Chin, gamtosaugos organizacijos WWF tvarių medžiagų specialistė.
„Šios technologijos dar tik pradedančios kurtis ir jos jokiu būdu nėra geriausias plastiko atliekų problemos sprendimas. Turėtume sutelkti dėmesį į išteklių naudojimo efektyvumo didinimą, kaip būdą sumažinti atliekų kiekį naudojant daugiau pakartotinio naudojimo, papildymo ir taisymo sistemų – nepasitikėti perdirbimu kaip vieninteliu gelbėtoju“.
Tačiau „Mura Technology“ teigia, kad jų gamykla užpildys taip reikalingą nišą. „Cheminis perdirbimas yra naujas sektorius, tačiau mastas, kuriuo jis vystomas, ypač “Mura Technology„, rodo, kad skubiai reikia naujų technologijų, kad būtų išspręsta didėjanti plastiko atliekų ir aplinkos taršos problema, ir galimybė perdirbti vertingus išteklius, kurie šiuo metu eikvojami“, – sako Mahonas.
„Mura Technology“ procesu siekiama papildyti esamus mechaninius procesus ir infrastruktūrą, o ne konkuruoti su jais, perdirbant medžiagas, kurios kitu atveju patektų į sąvartynus, būtų sudegintos ar patektų į aplinką. Visos jų perdirbtos plastiko atliekos bus pagamintos iš naujų plastikų ar kitų medžiagų, nė viena nebus deginama kurui.
„Mura Technology“ tikisi, kad „superkritinio“ vandens naudojimas efektyviam šilumos perdavimui leis jiems pasiekti pramoninį lygį, sumažinant energijos suvartojimą ir išlaidas. Tai gali būti lemiamas sėkmės veiksnys ten, kur kitiems nepavyko.
Viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl cheminis perdirbimas iki šiol nesugebėjo įsibėgėti, buvo finansinis žlugimas. 2017 m. ataskaitoje „Gaia“ atkreipė dėmesį į kelis žlugusius projektus, įskaitant „Thermoselect“ gamyklą Vokietijoje, kuri per penkerius metus prarado daugiau nei 500 mln. USD, JK „Interserve“, kuri prarado 100 mln. USD ir daugelis kitų įmonių, kurios patyrė bankrotą.
Finansiniai sunkumai yra kažkas, kas stabdė ne tik cheminį perdirbimą, bet ir visų rūšių plastiko perdirbimą.
„Pakuočių surinkimas, rūšiavimas ir perdirbimas yra tiesiog brangesnis nei grynų pakuočių gamyba“, – sako Sara Wingstrand, Ellen MacArthur fondo naujosios plastiko ekonomikos projektų vadovė.
Wingstrand teigia, kad vienintelis kelias į „nuolatinį ir pakankamą finansavimą“ perdirbimui yra privalomos, mokamos išplėstinės gamintojo atsakomybės schemos. Tai leistų matyti, kad visos pramonės šakos, kurios naudoja plastiką, prisidėtų prie jų pakuočių surinkimo ir apdorojimo, finansavimo.
„Be jų labai mažai tikėtina, kad pakuočių perdirbimas kada nors padidės tiek, kiek reikia“, – sako Wingstrand.
Tačiau Mahonas mano, kad tokia sistema kaip „Mura Technology“ yra dar vienas būdas pakeisti balansą plastiko perdirbimo naudai, gaminant alyvą, kurią galima parduoti pelningai. „Mura Technology“ neseniai paskelbė apie partnerystę su plastiko gamintojais „Dow“ ir „Igus GmbH“ bei statybų įmone KBR.
„Įdomiausias dalykas yra tai, kad “Mura Technology„ gali rasti vertingų plastikų, kurių mechaniškai perdirbti paprastai nėra ekonomiškai naudinga“, – sako Kembridžo universiteto mokslininkas Tayloras Uekert.
Net ir turint galimybę perdirbti visų rūšių plastiką, kad juos būtų galima pakartotinai panaudoti, mažai tikėtina, kad visos plastiko taršos problemos išnyks. Tiek daug jo patenkant į sąvartynus ir į aplinką, plastikas ir toliau darys tai, kam buvo sukurtas – išliks patvarus metų metus.