Рекус шпора. 1 Основные направления тары и упаковки
 Скачать 184 Kb.
|
|
25. Биоразлагаемые полимеры на основе природных материалов.(тоже и 21) Биоразлагаемые, способны к разложению под воздействием бактерий или грибов, к-е разрушают мат-л при благоприятных условиях, к-ми яв-ся тепло и высокая стоимость, поглощают низкомолекулярные фракции, но большинство полимеров не поддаются такому разложению, значит требуется модификация. Стабильность при эксплуатации, способность кразрушению-основные хар-ки саморазлагаемой уп-ки поэтому вводят антиоксиданты. При этом важна хим-я природа полимера,молекулярная масса, разветвленность макромолекул способность к гидролизу. Технологические способы создания биоразлагаемых уп-к: -селекция спец-х штаммов микроорганизмов.к-е способны осущ-ть деструкцию полимеров -синтез биоразлагаемых мат-в имеющих хим. Структуру похожую на структуру природных полимеров -разработка мат-в производимых с использованием возобновляющих биоресурсов 7. Производство и утилизация стеклянной тары. Влияние на окружающую среду. Стекло Основным компонентом стекла является кварц, диоксид кремния. Содержание его в стекле 40-80% по массе, в кварцевых стеклах до 100%. В стекле присутствуют и другие компоненты. Так силикаты кальция и натрия уменьшают температуру размягчения, оксид бария увеличивает показатель преломления. Соединения свинца придают блеск и улучшают преломляющую способность. Оксид железа окрашивает стекло в желтый цвет, хром – в зеленый и голубой, MnO2 – в пурпурный, СuО – в бирюзовый, золото – в красный, а Со – в черный. Технология производства: Все компоненты измельчают, перемешивают и загружают в плавильную печь и добавляют стеклобой. При t=1460 С – смес ь плавят. Карбонаты превращаются в оксиды. СаСО3 – > СаО +СО2 А оксиды реагируют с песком и превращаются в силикаты СаО +SiО2 – > CaSiO3 Масса охлаждается и поступает в стеклодувные цеха. Для переработки стеклянной тары необходимо собрать тару, затем очистить(на конвеере со стеклянной тары удаляют примеси – этикетки, крышки и т.п.), затем отсортировать по цвету(если нужно изготовить бесцветные емкости, то не должно быть зеленого и коричневого стекла, если зеленую – может содержать примеси любого цвета), затем размельчают, затем осколки битого стекла смешивают с содой, известью плавят при t=1500С. Потом стекло подают в надувной механизм и изготавливают новые бутылки. Можно перерабатывать бесконечно. Помимо переплавки стеклобоя, его можно использовать в качестве наполнителя в дорожных покрытиях, керамике. Стеклянные бутылки сохраняют свою конкурентоспособность. Но чем сложнее и привлекательнее бутылки, тем сложнее их утилизировать. Стеклянная тара может быть на 100% изготовлена из расплавленного и вновь сформированного стекла. Основные преимущества стеклянной тары Химически инертна к продукту Не имеет запаха и непроницаема для запахов и газов Возможность использования для упаковки жидкости Видимость продукта Окрашенное стекло задерживает (поглощает) видимую часть спектра Возможность стерилизации Отходы полностью утилизируются Недостатки Хрупкость, Большой вес, Разрушается при неравномерном нагревании 16 Химический рецикл полимерной упаковки.(18 тоже самое) Хим. рецикл используют для устаревших пластиков, которые утратили свои первоначальные свойства. Их превращают в исходные мономеры в процессе: Гидролиза Сольволиза (гликолиз и метанолиз) И окислительного процесса. Считается, что такой химический рецикл более выгоден, чем пиролиз. При гидролизе можно регулировать выход целевых продуктов. Для гидролиза и сольволиза пригодны только конденсационные полимеры, которые содержат сложные эфирные, простые эфирные, амидные, уретановые и мочевинные звенья. Так, например, отходы ПЭТФ являются ценным продуктом, из которого могут быть получены исходные мономеры. Отходы можно расщеплять этиленгликолем или его парами при его температуре кипения. Расщепление отходов водой до террефталиевой кислоты проводят в присутствии серной (азотной или фосфорной) кислоты. Эту полученную террефталиевую кислоту используют в синтезе различных производных, которые имеют хорошее коммерческое значение. Одним из таких продуктов является диамид террефталиевой кислоты (это исходный мономер). Его очистка намного проще, чем очистка террефталиевой кислоты Окислительные процессы имеют ряд преимуществ: -Низкая стоимость процесса; -Темп-ра 1500 – 1600 С => получается тягучий шлам, который используют как стройматериал, а тяжелые металлы и др. компоненты становятся инертными. 30 Проблемы был отх в РФВ последние десятилетия проблема бытовых отходов в России приобрела особую остроту. Накопление мусора в современных городах составляет более 300 кг на 1 человека в год и ежегодный рост этого количества составляет 4-6%, что почти в 3 раза выше роста численности населения .Дальнейший неконтролируемый рост мусора не только приведет к проблемам, связанным с загрязнением окружающей среды, но и к необратимым нарушениям устойчивости биосферы.С одной стороны отходы-это источник загрязнения окр среды, с другой-источник вторичных материальных и топливно-энергетических ресурсов. В России на полигонах захоранивается 95-98% образующегося мусора (В Москве 80-85% вывозят на полигоны, остальное количество сжигают на мусоросжигательных заводах). Отсутствие предварительной сортировки отходов приводит к тому, что и размещение отходов на полигонах и мусоросжигание не отвечают современным санитарным требованиям и являются источником опасного загрязнения окружающей среды. В настоящее время самым экологически безопасным и экономически целесообразным способом является утилизация отходов в качестве вторичных материальных ресурсов (рециклинг). Этот способ является достаточно трудоемким потому, что на первом этапе необходимо осуществлять тщательную сортировку отходов с извлечением утильных фракций.Сортировка бытовых отходов позволяет сразу решить две важнейшие проблемы. Во-первых выделить опасные компоненты (отработанные батарейки, термометры, ртутные лампы, красители и др.), которые не могут направляться на захоронение или сжигание, а должны обезвреживаться на специальных предприятиях. Во-вторых извлекаются вторичные ресурсы (бумага, пластмассы, стекло, черные и цветные металлы и др.), пригодные для повторного использования. Продажа этих материалов для вторичной переработки позволит частично или полностью покрыть затраты на предварительную сортировку отходов, а также уменьшить количество отходов для последующей утилизации. 28. Европейская директива об упаковке и упаковочных отходах №94\62\ЕС. В ЕС основополагающими директивами в области уп-ки яв-ся: 94\62\ЕС евр.парламента и совета от 20 дек.1994г. «об упаковке и упак.отходах» 2004\12\ЕС (11 февр.2004г.) – «об измен-х и дополнениях к д-ве 94\62\ЕС» 2005/20/ЕС (9 март2005г.) - -//- Цель д-вы – чтобы обеспечить высокий уровень защиты окр.среды. Эта д-ва предусматривает единые для всех стран ЕС треб-я к уп-ке. Без их соблюдения товар не м.б.допущен на единый рынок ЕС. К числу таких обяз.треб-й относятся след-е: Объем и масса уп-ки д.б.миним-но необходимой для обеспеч-я сохранности товара и безоп-ти потреб-й. В состав уп-ки м.входить лишь миним-е количество вредных вещ-в. По своим физич.свойствам и дизайну уп-ка д.б.пригодна для многократного исп-я, а после окон-я срока службы – для переработки в конечный товарный продукт или для извлеч-я из нее ценного сырья или отдельных компонентов. При произ-ве упак.прод-и необход-мо снижать процентное содержание первичного сырья, изыскивая возм-ть испол-я вторсырья. Д-ва предполагает 100%-ый возврат таро-упак.продукции фирмам, к-е продали свою продукцию в этой упак-ке для повторного испол-я или утилизации. Товар не м.б.допущен на евр.рынок, если его упак-ка противоречит треб-ям д-вы 94\62\ЕС. Эта д-ва ставит своей целью: координацию законодательства по упак-ке и упак.отходам предотвращ-е или уменьшение воздействия упак.отходов на окр.среду обеспечение гарантий по функцион-ю внутр.рынка устранение торговых барьеров и вмешат-во в рыночные отнош-я. Приорит.задача 94\62\ЕС – прекращ-е образ-я упак.отходов на основе исп-я многооборотной тары, примен-я вторич.переработки и других форм утилизации. Естественно, что те предприятия, к-е сегодня не участ-т в финансировании утил-и упак-ки, не включают эти затраты в себестоимость и прод-и и нах-ся в более выгодном положении. Т.о.создается несправедливая конкурентная ситуация – одни предприятия лишь загряз-ют окр.среду, другие - тратят деньги на сбор и утил-ю отходов. ЕС настаивает на том, чтобы при вступлении стран в ВТО одним из условий было участие в процессах утил-и. В наст.время треб-я д-вы 94\62\ЕС воплощены в законодат-ве не только стран-членов ЕС, но и практич-ки во всех евр.странах. Австрия – обращ-е с упак.отходами регул-ся нормами 1993г.,Бельгия, Великобритания, Венгрия, Германия, Греция, Дания, Ирландия, Латвия, Литва, Люксембург, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словакия, Словения, Финляндия, Франция, Чехия, Швеция, Эстония. Во всех евр.странах активное участие в финанс-и сбора и утил-и упак.отходов принимают крупные компании и пром.предприятия, к-е исп-т упак-ку для расфасовки своей продукции: кока-кола, проктер-энд-гэмбл, тетра-пак, хенкель, нестле. Эти же компании принимают активное участие в разраб-ке законодат-ва в новых присоединяющихся гос-вах. В соотв-и с 94\62\ЕС производ-ли и промыш.потребители упак.прод-и обязаны или самостоятельно собрать и переработать свою упак-ку, или поручить орг-ю этого мероприят-я специализ.некоммерч.орган-ии. В больш-ве евр.стран в стоимость потреб.товаров, напитков, пищ.прод-в входитстоим-ть сбора, сортировки и переработки исп.упак-ки. Это подтверждается маркировкой «зеленая точка». Предприят-я перечисляют собр.средства в виде лицензионных платежей некоммерч.орган-и, к-ая получила в этой стране лицензию на тов.знак «зел.точка». контроль за деят-ю этих некоммерч.орган-ий осущ-т органы гос.власти. помимо этого общественность, порой – наблюдат.советы. в состав советов входят представители предприят-й, раб-х в сфере произ-ва и потреб-я упак.прод-и, а также представители природоохранит.ведомств. 9УТИЛИЗАЦИЯ БУМАГИ Существует 4 направления утилизации бумаги: --Вторичная переработка (сбор, сортировка, удаление элементов брошюровки, краски, добавление в новую пульпу). Отходы бумажного производства сразу добавляют в пульпу. Запечатанную бумагу предварительно очищают от краски с помощью водно-щелочного раствора --Компостирование --Использование в процессе переработки другой продукции --Сжигание с целью получения тепла технология переработки бумажных отходов: =Организация системы сбора и сортировки макулатуры =Удаление краски, элементов брошюровки и т.д. =Очистка от примесей в барабане под действием центробежных сил =Кипование очищенной бумаги =Перед поступлением в прессование бумага измельчается Полученная макулатурная бумага проходит все стадии: Очистка –Сортировка -Флотация 1 ступень – Тонкая очистка и сортирование – промывка – диспергирование и отбелку перекисью водорода – вторичная ступень отбелки кислородом – вторая ступень флотации – вторая ступень промывки – обработка диспергированием – последняя ступень отбелки – 3 ступень флотации – сгущение макулатуры до концентрации 12%, формирование полотна – сушка – резка на листы. Картонная макулатура после обработки может использоваться в качестве наполнителей тарных ящиков. Кроме вторичной переработки бумагу и картон можно перерабатывать в: ==NA КМЦ - в текстильном производстве для более крепких нитей -при производстве моющих средств -в нефтяной и газовой промышленности - в горнообогатительной пром-ти - при производстве различных керамических изделий - в строительной индустрии ==Микрокристаллическую целлюлозу -химикофармацевтич промышленность - лакокрасочной индустрии ==Простые эфиры целлюлозы - из этила целлюлозы получают пластмассы -цианэтилцеллюлоза –в электротехнике ==Метилцеллюлозу -химикофармац пром-ть - для получения мелованной бумаги 10. Производство и утилизация пластиковой упаковки. Влияние на окружающую среду. Пластмассы – группа органических соединений с длинной цепью и высокой молекулярной массой от 30000 до 1000000 а.е.м. Получают из природных ВМС (целлюлоза, каучук, белки), либо синтетических (перераб. сырой нефти( почти 5% нефти идет на получение пластмасс)) в наст. время в упаковке исп. синтетич. и полусинтетич. смолы. Переработка пластмасс. Ежегодно в мире накапливается более 2 млн. тонн отходов пластмасс. Около 10% - сжигание; 80% - закапывают в землю; 10% - рецикл При разработке различных подходов к рециклу пластмасс основной проблемой становится сбор пластиковой упаковки. В наст. время для упаковки пищевых и непещевых продуктов бутыли используют 14%-пэтф; 76%-пэвп; 2%-пвх; 0,3%-пэнп, 2%-пп. 20% бутылок используют для рецикла Утилизация пластика Сбор, погрузка, уплотнение, транспортировка. На перерабатывающем предприятии: идентификация, сортировка, разделение на виды. Чистота рецикла может достигать 99% 5 направлений рецикла пластика:прямое применение измельченных отходов, химический рецикл, использование пластика как наполнителя, сжигание, рациональное закапывание в землю видоизмененного пластика. Проблема кроется в том, что пластиковые изделия (в частности бутылки, в которые разливаются любимые нами напитки) должны пролежать на свалке 1000 лет, прежде чем процесс распада будет завершен. Но даже после окончания этого самого процесса, многие вредоносные элементы, входящие в состав пластика, продолжают отравлять воду, почву и атмосферу. Около 15% отходов, которыми набиты мусорные контейнеры, составляет пластик во всевозможных его формах и соединениях. Есть решение проблемы: необходим жесткий контроль тех мест, куда поступает бытовой мусор. Контейнеры, установленные для сбора отходов, должны иметь строгое назначение: одни необходимо оборудовать для сбора бумаги, вторые – для сбора продуктовых отходов, третьи – для того самого пластика. Только тогда вредоносные химические соединения будут перерабатываться должным путем. Принцип сортировки – ведь это так просто! До настоящего времени масштабного исследования влияния пластика на окружающую среду не проводилось, поэтому трудно с точностью указать, какой из пластиков является наилучшим. Можно, однако, с уверенностью сказать, что с точки зрения экологии пластики на основе хлора (например ПВХ) проигрывают другим термопластикам. Это объясняется в основном тем, что хлор, который содержится в пластике, может взаимодействовать с органическими соединениями, которые зачастую имеют крайне негативное влияние на окружающую среду. 19. Производство и утилизация металлической упаковки. Влияние на окружающую среду В основном используют железо, олово,Al, сплавы с др. ме.Оловянная фольга исп. до 1930 г.(вредно свинец, сурьма). Банки из лужоной жести исп. с 1810 г.Металлы получают из оксидов и сульфидов. Окисление сульфидов ведет к выбросам диоксида серы. Затем в доменном процессе при t сгорания кокса образуется чистый металл и диоксидуглероды. Доменный газ содержит Н2 и металл. Его не выпускают, а … -> тепло. Al в доменном процессе получить нельзя. Его получение было открыто в 1825 г. из боксита (оч дорого). 1825г. за фунт Al – 545$. 1942 – 14 c из оксидов.Бокситная руда обр. конц. Раствором соды, в котором растворяется лишь оксид Al, но не примеси -> фильтрация. Содовый раствор диоксида в котором Al находится в виде Na3{Al(OH)6} разбавляют водой. Осадок -> Al2O3 -> сушат, смешивают с креолитом (второалюминат Na) -> для понижения точки плавления с 2300 до 10000С. Из полученного расплава электролизом получают почти чистый Al. Al фольга имеет поры -> покрывается лаком -> увелич. Непроницаемость. Толщина 20 мкм –80 мкм. Рулон мет. ленты, которую нарезают кусками, формуют, полученные части соединяют друг с др. Для упаковки железо покрывают оловом или лаком. С 1985г. пайка банки замещена сваркой. Лазерная сварка. Постоянно сокр. вес банки. Масса железа 67%, олова 98%, толщина 13мкм+0,2мкм Преимущество мет. тары: -меньший вес, по сравнению со стеклом -защита от света -банки выдерживают большее давление Недостатки – коррозия(кислород, влага) 12. Сырьевой рецикл полимерной упаковки Отработанные расходы пластмасс расщепляются до жидких или газообразных продуктов, из которых получают пластмассы или другое сырье. При этом нет проблемы снижения качества. Выход продуктов составляет 85% и более, а затраты менее 10%. Чтобы получить жидкие продукты пластмасс, проводят термический или каталитический разрыв цепей. При этом появляются низкомолекулярные, нефтеподобные продукты. При 350 - 380°С получаются воскоподобные продукты с одновременным выделением газообразных. При термическом распаде свыше 400°С идет образование горючих масел вплоть до бензина и выделяется угарный газ. Синкрут – высококачественная синтетическая нефть. Пиролиз – термическое разложение пластмасс без доступа кислорода (истинный рецикл). Недостаток – высокий расход энергии. Пиролиз пластмасс применим для большинства полимеров и их смесей (крекинг). При этом полиолефины распадаются до коротких углеводородных цепей с той же структурой. Полистирол, полиметилметакрилат, полиацетали распадаются до мономеров, а ПЭТФ дает смесь углеводородов и оксидов углерода. ПВХ в процессе пиролиза (крекинга) выделяет НСI, который дальше адсорбируют с основными оксидами. Резюме: Материальный рецикл может быть рекомендован для свежих промышленных отходов и одноразовых изделий. Этот способ включает: дробление, промывку, переплавление, формирование новой готовой продукции. 12. Основные направления рецикла пластиковой упаковки. В настоящее время существует 5 направлений рецикла пластмасс: 1)Материальный рецикл (прямое применение отрабатываемых измельченных отходов (для чистых пластиков) Отработанные изделия должны быть постепенно очищены. Далее идёт разделение на отдельные виды. Переработка полимерных отходов осуществляется в несколько стадий: 2)Уплотнение и измельчение 3)Промывка и сушка 4)Гранулирование вторичного полимера Вторичные полимеры исп-ся при литье под давлением, прессованием, экструзии, каландрировании, термоформовании итд. Наиболее часто перерабатывается ПЭВП, ПЭНП. Вторичный ПЭ –в виде хлопьев получается, потом его гранулируют, Восстановленный ПЭВП используется для упаковки в виде многосл. или соэекструзионных бутылок, применяемых для фасовки бытовой и хим продукции. Перспективное направление- изготовлнеи брусьев вместо древесины.ПЭНП перерабатывается в строительную плёнку, мешки для мусора, строительные материалы (черепица, тротуарная плитка, декоративные кирпичи)применяется для свежих пром отходов и для одноразовых изделий. 5)Химический рециклинг (путём растворения, гидролиза, гликолиза и гидротирования) Использует в основном для устаревших пластиков, которые утратили свои первоначальные свойства. Их превращают в исходные мономеры в процессе гидролиза, пиролиза и окисления. Пиролиз неразделенных смесей отходов до жидких продуктов (бензин, масла) 6)Повторное использование. Примером явля-ся бутылки ПЭТ. ПЭТ исп-ся дляпроизводтсва многих бутылок. Наиболее перспективно это направление развивается в таких странах как Норвегия, Финляндия, Дания, Германия, Нидерланды, Австрия. 7)Сжигание – применяется лишь в тех случаях, когда остальные методы не применимы. 8)Закапывание в землю видоизменённых пластиков. Основой явл-ся созданиебиоразлагаемых полимеров. 20. Виды коррозии металлической упаковки и основные принципы защиты от нее. Коррозией помимо железа подвергаются Алюминий, медь и свинец. А стойкость к коррозии подвергаются стойкие металлы. Виды коррозии :--атмосферные ( на металле в результате абсорбции влаги из атмосферы образуется тонкая жидкостная пленка. Пленка, которая является электролитом.Если воздух сухой и чистый, то коррозия протекает медленно. Если в воздухе присутствует углекислый газ, а особенно оксид серы, то коррозия ускоряется. В приморских районах она ускоряется за счет наличия ионов хлора .--аэрационная коррозия. Возникает она вследствие того, что доступ воздуха к отдельным участкам металла не одинакова. В основе процесса лежит коррозионный элемент, так называемая аэрационная пара, с электродами из одного и того же металла и коррозионный ток возникает в следствии того, что приток кислорода к первому участку металла больше, а к другому меньше. -- Почвенная коррозия. Повышенной агрессивностью отличается кислой почвой, особенно торфянистой и болотистой, а наименее агрессивные- песчаные почвы. Большое влияние оказывает структура почвы. Биокоррозия, т.е. разрушение металлов некоторыми продуктами жизнедеятельности микроорганизмами. Скорость коррозии зависит от многих факторов: от активности металла от состава коррозионной среды от температуры от наличия внешнего электромагнитного поля Часто на поверхности металла образуется труднорастворимые продукты. Борьба с коррозией: Первое место занимает поверхностное покрытие металлов. Различают металлические покрытия анодные и катодные. Анодные – у них нормальный потенциал металла по своей величине должен быть меньше, чем у защищенного металла. Цинковое покрытие противостоит атмосферной коррозии. Цинковое покрытие становится катодным-свыше 70С. К катодным покрытиям относятся металлы с более высоким потенциалом. Для железа катодными покрытиями будут олово, свинец, медь. Еще вид покрытия – неметаллический покрытия – лаки, краски, гумирование (покрытие резиной), покрытие эмалью. -химические покрытия, когда поверхность подвергается химической обработке, для получения пленки химического соединения стойкого к коррозии. 22. Преимущества и недостатки упаковки из саморазлагающихся материалов Преимущества Безопасность продуктов разложения для окружающей среды Экономия нефтяных ресурсов (из нефти производится этилен, пропилен и т.д.) Высокая скорость деструкции (например, MATER-BI разлагается в почве за 60 суток) Экономия места на свалках Решение проблем сельскохозяйственного сектора, где используется большое количество пленок для укрытия овощей и фруктов (не надо собирать их и направлять на вторичную переработку) Недостатки Сложность регулирования скорости деструкции на свалках в результате воздействия различных факторов окружающей среды Высокая стоимость вводимых добавок Технологические сложности производства Экологические трудности Непригодность для длительного хранения пищевых продуктов Безвозвратная потеря ценных сырьевых и топливно-энергетических ресурсов Основное противоречие саморазлагающейся упаковки: необходимо совместить ее стабильность при эксплуатации со способностью к быстрому разрушению. 23. Основные технологические направления создания биоразлагаемых полимеров. Биоразлагаемые полимеры способны к разложению под действием грибов и бактерий, которые выделяют ферменты, измельчающие исходный материал. Основные технологические способы создания биоразлагаемых полимеров: селекция специальных штатов микроорганизмов, которые способны осуществлять деструкцию полимеров. Удачно в отношении ПВС синтез биоразлагаемых полимеров методом биотехнологии. Т.о. получен микробный полиоксибурат, изделия из него подвергаются разложению под воздействием микроорганизмов и ферментов плазмы крови. Синтез биоразлагаемых полимерных материалов имеющих химическую структуру, которая сходна со структурой природных полимеров ( получены: аналог лигнина, биоразлагаемый ПА). Разработка материалов производимых с использованием возобновляемых биологических ресурсов ( на основе целлюлозы, желатина, хитина, крахмала) В чистом виде крахмал не является пленкообразующим веществом => его переработка возможна только в присутствии пластификаторов, поскольку крахмал гидрофилен, то наиб. известный пластификатор – вода. Пластификаторы: глицерин и олигомерные полигликоли. Из крахмала, который пластифицирован формируют термопластичные материалы одноразового или недолговременного применения ( не стойки к действию воды). Материалы на основе крахмала можно получить в результате химической модификации: этерификация гидроксильных групп. введение в ММ полисахарида фрагментов иной хим. природы. ацетилирование крахмала. |