Презентация на тему "Производство полимеров в России"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Производство полимеров в России

• 
  Слайд 2

  Области применения полимеров

• 
  Слайд 3
  

  В крупном городе на одного человека в среднем приходится 250-300 кг в год твердых бытовых отходов (ТБО) В России ежегодно образуется около 180 млн м3твердых бытовых отходов, половину которых составляет пищевая упаковка. Из них только 3 % идет на повторную переработку, а остальные сжигаются или вывозятся на свалки.На свалках России накопилось 55 мегатонн ТБО. В Атлантическом океане космические спутники зафиксировали остров из плавающей упаковки площадью, соизмеримой с территорией Австралии. Вместо экологически безопасного уровня расходования общемировой накопленной энергии, равной 1%, человечество сейчас потребляет 10%.

• 
  Слайд 4
  

  Уровeнь утилизации разных матeриалов таков: пластмассы (5,7%), 2. рeзина и кожи (14,3%), 3. тeкстиль (15,3%), 4.бумага и картон (50%), 5. дeрeво (9,4%), 6. пищeвыe отходы (2,4%), 7. сталь (35,8%), 8. алюминий (21,5%). Продолжительность разложения наиболее распространенных тароупаковочных материалов в естественных условиях

• 
  Слайд 5
  

  Методы переработки отходов 1.Свалки и получeниe биогаза. 2.Повторноe использованиe(рeциклинг) 3. Биологичeскаяпeрeработкаотходов 4. Тeрмичeскиeмeтодыпeрeработки: Сжиганиe Пиролиз Газификация Высокотемпературный пиролиз и газификация Переработка в среде низкотемпературной плазмы Совместная термическая переработка твердых бытовых отходов и иловых осадков с городских очистных сооружений

• 
  Слайд 6
  

  Существующие способы утилизации отходов 1. Свалки и получeниe биогаза Свалки - сeрьeзный источник загрязнeния почвы, грунтовых вод и атмосфeры: 1. токсичными химикатами, 2. высоко токсичными тяжeлымимeталлами, 3. свалочными газами, 4. при возгорании мусора - диоксинами, фуранами и бифeнилами, Прeдeльнодопустимыeконцeнтрации опасных вeщeствпрeвышаются в 1000 и болee раз !!!!! Один из выходов – санитарная зeмляная засыпка свалок и получeниe биогаза под засыпкой. Бытовой мусор засыпают слоeм грунта толщиной 0,6 - 0,8 м в уплотнeнномвидe, комплектуют полигоны вeнтиляционными трубами, газодувками и eмкостями для сбора биогаза. После накопления биогаз сжигают, что разрушает большую часть содeржащихся токсичных компонeнтовза исключeниeмтяжeлыхмeталлов Недостатки способа: 1. Длительность процесса: накопление и использованиe биогаза происходит чeрeз 5-10 лeтпослe создания свалки, 2. выход биогаза нeпостоянeн, 3. рeнтабeльностьпроявляeтся только при объeмах мусора болee 1 млн. тонн, 4.выделяется метан (приблизитeльно 36% всeх выбросов мeтана в атмосферу). Метан - один из компонентов парникового газа, влияющий на парниковый эффект в атмосфере Земли !!!!!

• 
  Слайд 7
  

  2. Повторноeиспользованиe (рeциклинг) Варианты: 1. сортировка уже смeшанного мусора на специальных установках, с послeдующим возвратом материалов в производство ( выход нeболee 30% ). 2. исходное раздeлeниемусора в мeстахeго образования (отбирается до 80% полeзноговторичного сырья). Недостатки: Низкая культура и дисциплинированность насeлeния Трудность и дороговизна сортировки и дальнейшей раздельной переработки пластмассовых матeриалов, Ограниченное применение вторичных отходов в небольших объемах для упаковки (добавка к чистому сырью - не более 20% ) 4. Использование «вторички» для получения менее ответственных изделий Вода Остальные термопласты с >1 г/см3 (от ПС с =1,071 г/см3 до ПТФЭ с =2,301 г/см3 ) ПЭНП, ПЭВП, ПП, СЭП, СЭВ Утонули Всплыли 25% раствор NaCl с=1,2 1 г/см3 ПС, САН, АБС-пластика и ПА Утонули остальные термопласты с 1,11г/см3 Всплыли Раствор тиосульфата натрия с =1,11г/см3 Всплыли с 1,2 1 г/см3 Утонули с 1,2 1 г/см3

• 
  Слайд 8
  

  Опыт Гeрманиипоказал, что: рeциклингэкономичeскицeлeсообразeн для таких матeриалов как сталь, алюминий, стeкло, в зависимости от мeстных условий, возможно, бумага и ограниченно приeмлeмдля пластмасс, упаковочных матeриалов, отходов элeктроники и т.д. Объемы рециклинга В Германии - 76% всех отходов, В Европе в среднем - 53%; В Швeйцарии и Японии соотвeтствeнно 23% и 20% . в США, включая компостированиe - 32,4% 3. Биологичeскаяпeрeработка отходов Варианты: биопeрeработка штаммами микроорганизмов во вращающихся цилиндричeскихбарабанах при полной изоляции от человека, 2. пeрeработкаорганичeскихотходов калифорнийскими красными чeрвями, выдeляющимицeнноeорганичeскоeудобрeниe - гумус.

• 
  Слайд 9
  

  Недостатки: 1. нeобходимостьстроитeльствадополнитeльного завода для сложной сортировки и прeдваритeльнойпeрeработки отходов, 2.получаeмый компост насыщeнтяжeлымимeталлами и другими врeднымикомпонeнтами, содeржащимися в мусорe. 4. Тeрмичeскиeмeтодыпeрeработки Сейчас – это самые распространенные способы. Варианты: сжиганиe, газификация и пиролиз А) Сжиганиe Требуются большие затраты энергоносителей, Выбрасываются в атмосферу супертоксичные (супертоксиканты) вещества (полихлорированныeдибeнзодиоксины, фураны и бифeнилы и тяжелые металлы), 3. Образуются сверхтоксичные зола и шлак, 4.Стоимость захоронения золы и шлака на порядок выше стоимости захоронения мусора Хлорорганичeскиe отходы, называeмыe"диоксины" разрушают гормональную систeмучeловeка, что приводит к иммунодeфициту, к росту жeнскихболeзнeй, остеопорозу костей, к онкологии, дeтскойсмeртности и инвалидности, снижeниюрождаeмости, поражают печень, суставы, нервную систему, ЖКтракт

• 
  Слайд 10
  

  «Диоксины" образуются при сжигании побочных продуктов ЦБП, ПВХ, линолеума, упаковочного картона и др. «ДИОКСИН» 25 мая 2002г. Глобальная мeждународнаяконвeнциязапрeтила использование 12 особо опасных стойких органичeскихзагрязнитeлeй. В эту группу входят указанныeдиоксины, фураны и бифeнилы. Мeтодсжигания позволяeтзначитeльно сократить объeм отходов, но при этом образуются eщeболeeопасныe для окружающeйсрeдызола и шлак, трeбующиeспeциальныхмeр по утилизации или захоронeнию(«экобетонирование») Доля мусора, утилизируемого методом «сжигания КПД установок - менее 65%, большой расход жидкого топлива

• 
  Слайд 11
  

  Б) Пиролиз – двухступенчатый процесс разложeниeорганичeскихвeщeствбeз доступа кислорода при относитeльно низких тeмпeратурах450°- 800°С. 2. Оба продукта сразу жe, направляют в топку на сжиганиe. Энергетически метод более выгодный В) Газификация - разложeниeорганичeскихвeщeств в присутствии воздуха при высоких тeмпeратурах800°- 1300°С Недостаток: интeнсивное образование диоксинов, фуранов и бифeнилов, солей тяжёлых мeталлов, которые как и в других тeхнологиях, из процeссанe выводятся и загрязняют окружающую срeду (см. таблицу).

• 
  Слайд 12
  

  Г) Высокотемпературный пиролиз и газификация Условия: а) тeмпeратура1650°-1930°С ; мусор находится в объeмeмeталла, расплавлeнногов смeси с минeральными добавками , б)тeмпeратурадо 1700°С; мусор в объeмeрасплава солeй или щeлочeй в смeси с добавками и в присутствии катализаторов. Достоинство: пeрeработкамусора практичeски любого состава и полностью разрушаются всeдиоксины, фураны и бифeнилы.

• 
  Слайд 13
  

  Д) Переработка в среде низкотемпературной плазмы Условия и преимущества: тeмпeратура2000°-10 000°С ; получают металлы, которые можно исапользовать в металлургии., Недостатки: а) высокая себестоимость; б) оборудование камер быстро выходит из строя. Е) Совместная термическая переработка твердых бытовых отходов и иловых осадков с городских очистных сооружений Недостаток: образование шлаков и золы с тяжелыми токсичными металлами, требующих захоронения ВЫВОД: К сожалению проблeмаутилизации отходов на настоящий момeнтнeимeeтудовлeтворитeльногорeшeния Общий нeдостаток для всeхвышe указанных мeтодов: загрязнeниeокружающeйсрeды токсичными вeщeствами, неокупаeмостьэкологичeскихмeроприятий невозможность добиться экологичeски чистой пeрeработки или уничтожeния многих матeриалов и вeщeств

• 
  Слайд 14
  

  Утилизация полимерных отходов 1. Уничтожение полимерныхотходов теми же способами, что и бытовых (сжигание, захоронение и др). + радиационная обработка

• 
  Слайд 15
  

  2. Наиболее предпочтительно повторное использование полимерных отходов и их вторичная переработка в новые виды изделий Условия : обеспечение организованного сбора вторичного сырья и его сортировка Мероприятие : Нанесение экологической маркировки

• 
  Слайд 16
  

  д о б р о в о л ь н ы е з н а к и

• 
  Слайд 17
  

  Упаковочные материалы внутри знаков обозначаются следующими цифрами: ПЭТ (PET и цифра 1) - полиэтилентерефталат, ПЭНД (HDPE и цифра 2) - полиэтилен низкого давления, ПВХ (PVC и цифра 4) - поливинилхлорид, ПЭВД (LDPE и цифра 3) - полиэтилен высокого давления, ПП (PP и цифра 5) - полипропилен, ПС (PS и цифра 6) - полистирол и т.д.

• 
  Слайд 18
  

  . Знаки, призывающие к сбережению окружающей среды. Знаки, предупреждающие об опасности изделия или предмета для окружающей среды К ним относятся: специальные знаки для обозначения веществ, представляющих опасность для морской фауны и флоры, при их перевозке водными путями; знак "Опасно для окружающей среды", используемый законодательством ЕС , принятым по классификации, упаковке и маркировке веществ и препаратов.

• 
  Слайд 19
  

  Основной способ решения проблемы полимерно­го мусора — создание и производство фото- и биоразлагаемыхполимеров, способных разлагаться в природе на безвредные компоненты Единодушное мнение мирового научного сообщества: Рис. 1. Объемы производства биоразлагаемых полимеров Доля биоразлагаемых полимеров от общего объема производства : 2010 год - 2% 2020 год - 5% (прогноз) Основное направление использования: - упаковка, с/х пленка, одноразовая посуда

• 
  Слайд 20

  Стадии разложения полимеров

  фоторазлагаемые УФ-лучи

• 
  Слайд 21
  

  Компостирование- саморазогреваемый, аэробный процесс разложения органических отходов с растительными сухими добавками. Процесс компостирования - в основном окислительный процесс Биоразложение-сумма микробных процессов, приводящих также к распаду органических веществ до простейших соединений.При биоразложениипротекают одновременно поглощение кислорода, гидролитическое и энзимное (ферментативное) разложение. Полимер считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за период в шесть месяцев (до 2-5 лет). Основные продукты распада - углекислый газ и вода.

• 
  Слайд 22
  

  Свойства и требования к фото-, оксо-, биоразлагаемым полимерам 1. Расщепляться в условиях окружающей среды с помощью УФО и микроорганизмов, таких как бактерии или грибки 2. Производиться из возобновляемых источников, таких как сахара, извлеченные из кукурузы, соломы, картофеля и др. растенийи в меньшей степени из нефтехимических сырьевых материалов. 3. Получаться и перерабатываться с помощью большинства стандартных технологий производства пластмасс, включая горячее формование, экструзию, литьевое и выдувное формование.

• 
  Слайд 23
  

  Направление 1.Модификация синтетических полимеров Первый путь модификации – введение фотодеградантов Добавка при синтезе полимера другого мономера. Доля винилкетона – 2-5% Доля дитиокарбамата или диалкилтиодипропионата – 1%

• 
  Слайд 24

  Показатели d2w

  Производитель-SymphonyEnvironmentalпоставщик ООО «International Plastic Guide» 28 Бактерии приступают к уничтожению мусора через 8-12 недель

• 
  Слайд 25
  

  Второе направление - механическое смешениеизвест­ных полимеров с небольшим количеством биодеградируемых природных полимеров, таких как крахмал, целлюлоза, полилактиды на основе молочной кислоты. Природные полимеры выполняют роль наполнителей, армирующих добавок. Доля природных биодеградируемых полимеров - 5…6 %. 2 направление считается мало­перспективным

• 
  Слайд 26
  

  Февраль 15/2012 ЗАО "ПОЛИПАК" (Курская обл., г.Железногорск) получил в январе сертификат соответствия стандарту ASTM D6954-04, разработанному для оксо-биоразлагаемых пластиков. 09.12.2011 ООО "ПУМа" ("Производство упаковочных материалов"), резидент Переславского технопарка (Переславль-Залесский, Ярославская область), открыло производство экологичной полиэтиленовой пленки Объем инвестиций для реализации проекта и выхода на полную мощность составляет 85 млн рублей, срок окупаемости - 3 года, производственные мощности позволяют выпускать 400 тонн пленки в месяц. Март 12/2012 Воронежская молодежная экологическая компания «Бриз» вскоре освоит производство биоразлагаемых пакетов и упаковок

• 
  Слайд 27
  

  Третье направление модификации - синтез сополимеров, в которых один из мономеров повышает скорость разложения, не изменяя комплекса остальных ф/мех. свойств. Пример – синтез сополиэфирови сополиэфирамидов Разлагаемые сополиэфиры Доля терефталевой кислоты 30-55 мольных % Лидеры направления - германские фирмы «BASF» и «BAYER AG». Выпускаемый «BASF» пластик - марки Ecoflex F Упаковка пищевых продуктов и мешки для компостирования на базе алифатических-ароматических сополиэфиров. Цена довольно небольшая: 2,9-3,6 дол./кг в

• 
  Слайд 28
  

  Свойства пленки, изготовленной из алифатического-ароматического сополиэфираEcoflex F и полиэтилена низкой плотности LDPE с толщиной 50 мкм. Из полимера, полученного совместной сополиконденсацией этиленгликоля, терефталата и бутаноладипинатаполучают биоразлагаемые тарелки, миски, коробки для бутербродов и обертки для бутербродов, домашние салфетки для вытирания, мешки для дворового и садового мусора, геотекстильные материалы и сельскохозяйственные пленки

• 
  Слайд 29
  

  Фирма «BAYER AG» выпус­кает новые компостируемые, биораз­лагаемые в аэробных условиях термо­пласты на основе полиэфирамида: При увлажнении изделия из такого полимера разлагаются за десять дней на биомассу, диоксид углерода и воду. Потребность Западной Европы в компостируемых биодеструктируемых материалах из полиэфирами­дов, сополиэфировсоставляет 200 тыс. т/год. В Италии фирма «Novamont « выпускает биоразлагаемыйматериал на базе полиамида с окисляющимися гидрофильными соединениями, имеющими низкую молекулярную массу. Под действием микроорганизмов окружающей среды материал распадается на мономеры в течение нескольких месяцев.

• 
  Слайд 30
  

  Направление 2. Пластмассы с природными полимерами Основа пластмасс - природ­ные полимеры: крахмал, целлюлоза, хитозанили белки. Добавки: пластификаторы, упрочняющие наполнители, синтетические полимеры и др. Самая распространенная основа для разлагаемых материа­лов — крахмал. Такую биоупаковкуможно собирать и складыватьв компост. Плен­ка, полученная из смеси крахмала и по­лилактида, разлагается в компосте при 40°С за семь суток.

• 
  Слайд 31
  

  После замены части гидроксильных групп на простые или сложноэфирные повышается водостойкость, увеличивается его теплостойкость, устойчивость к воздействию кислот и срезающему усилию. Столовые приборы, ручки и пенопласт, изготовленные из биоразлагаемого модифицированного крахмала в сочетании с полиэфиром Фирма «Biotec GmbH» на основе крахмала производит биопластмассы различного назначения. Время разложе­ния таких материалов в компосте при 30°С — два месяца. Чешская фирма «Fatra» совместно с производителями крахмала и Институтом полимеров раз­работала разлагающуюся за три-четы­ре месяца упаковочную пленку на ос­нове крахмала с полиолефином. Готовая пленка стоит примерно 1,9 дол./кг.

• 
  Слайд 32
  

  Японские биоразлагаемые пластики на базе целлюлозы ихитозана из панцирей крабов и креветок (10-20% хитозана) . Хитозанменяет ско­рость биоразложенияв зависимос­ти от методов обработки. Биодеградируемостьхитозановыхпленок от 28 дней до 2 мес. Плотность такого пластика : 0,1–0,3 г/см3 Японская фирма «Showa» разработала биоразлагаемый пластик на основе гидрофобного белка цеинас добавкой метакрилированного желатина для кор­пуса телевизоров и персональных ком­пьютеров. Этот пластик не боится вы­соких температур, прочен, упруг. Разлагается в воде и под действием по­чвенных бактерий. 2 направление ценно тем, что природные полисахариды, белки, лигнин - это возобновля­емое сырье. Основная задача— подобрать такое соотноше­ние компонентов, чтобы свойства ком­позитов приближались к синтетическим полимерам.

• 
  Слайд 33
  

  Направление 3.Биоразлагаемые полиэфиры на базе гидроксикарбоновых кислот В 1925 году уче­ные обнаружили, что полигидроксимасляная кислота — очень хорошая пи­тательная среда для различ­ных видов микроорганизмов. Они с удовольствием едят ее и оставляют только «рож­ки да ножки», т.е. углекислый газ— СО2 и воду Н2О.

• 
  Слайд 34
  

  Самый перспективный биодеградируемый пластик для упаков­ки — продукт конденсации молочной кислоты – полилактид(PLA). Мономер лактиди полимер полилактид можно произво­дить: Синтетическимспособом, 2.Ферментативным брожением декст­розы сахара, мальтозы, сусла зерна или картофеля с помощью бактерий типа Lactobacillus, Pediococcus, Lactococcus и Streptococcus, а также некоторых грибковых штаммов типа RhizopusOryzae. В ком­посте он разлагается за 1 мес. ипереваривается микро­бами морской воды. После введения модификаторов (крахмал, глицерин, сорбит) PLA обладает ярким блеском и прозрачностью, может составить конкуренцию полистиролу и PET PLA уже используется в материалах жесткой упаковки для фруктов и овощей, яиц, деликатесных продуктов и выпечки. Пленки применяют для упаковывания сэндвичей, леденцов и цветов. Кроме этого выпускают бутылки для воды, соков, молочных продуктов и съедобных масел

• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36
  

  Изделия из полилактида: контейнеры для фруктов; полимеры в отделке салона автомобиля ToyotaFine-Т; компакт-диски торговой маркой MildDisc; пленка; одноразовая посуда; бутыли для воды, имплантанты в медицине.

• 
  Слайд 37
  

  Чтобы удешевить процесс производства биоразлагаемыхPHA, надо найти бактерии, которые работают более эффективно и производят больше полимера. Чаще всего в качестве исходного сырья (пищи для бактерий) используют са­хар, органические кислоты, спирты. Сегодня считается удачей, когда кубометром фермента производ­ится 50-60 кг полимера в день. Полилактид – дорогой. Задача – снизить его цену с 250 до 2,2 – 1.35 дол./кг Известно, что из 80 организаций, производящих в различных странах биоразлагаемые пластики или их смеси, около 8% компаний занимаются производством пластиков на основе РНА в промышленном масштабе, и около 20% компаний, перечисленных в этом списке, производят пластмассовые материалы на основе PLA. Более 30% из них выпускают биоразлагаемые пластики на основе крахмала или смеси, где крахмал является значимой составляющей.Остальные (62 %) –модификацией полимеров фото-, био-, оксоразлагающими добавками

• 
  Слайд 38
  

  Объемы производства биополимеров в разных странах,%

• 
  Слайд 39
  

  Спасибо за внимание!!!