Об упаковке - Для упаковки

От гибкой упаковки до потребительского товара

Добавить статьюПодписка на рассылкуПоиск по разделу

26.08.2013

Комментариев: 5

Редакция Unipack.Ru продолжает публиковать цикл статей известного эксперта в области упаковки Антона Стимана (Anton Steeman), ведущего блога Best In Packaging, посвященных проблемам гибкой упаковки и ее вторичной переработки. Материал написан автором по просьбе редакции Unipack.Ru.

См. также статью "Гибкая упаковка и проблемы ее переработки"

Никто не хочет иметь свалку у себя под боком. И естественно, никому не нужны выделения от таких свалок, заражающие воздух, почву и воду токсинами, и выбросы парниковых газов. Но ведь это именно то место, где, в конце концов, оказывается вся использованная упаковка. Представители отрасли утверждают, что гибкая упаковка «экологически безопасна», потому что занимает меньше места на свалке, поскольку вес гибкого пакета составляет лишь около 9 г по сравнению с бутылкой из ПЭТ весом 35 г и 330-миллилитровой стеклянной бутылкой весом около 220 г.

Как я уже упоминал в своей предыдущей статье, речь идет о многих миллиардах пакетов, попадающих на свалку или в печь для сжигания отходов, и в обоих случаях напрасно теряется ценный материал. Возможно, гибкая упаковка и занимает на 75% меньше места на свалке, но, тем не менее, она и не разлагается в течение миллиона лет из-за своей сложной и вариативной структуры, включающей пластик и слои адгезивов. Единственно правильный ответ – это рециклинг.

При всей популяризации преимуществ гибкой упаковки до сих пор нет должной системы переработки отходов. Компания Sonoco Recycling, одно из крупнейших предприятий по вторичной переработке, расположенное в 50 населенных пунктах во всем мире, в настоящее время эксплуатирует шесть производственных объектов по вторичному использованию материалов (MRF). Несмотря на постоянные инвестиции в модернизацию оборудования, заводы Sonoco все еще не в состоянии принимать на переработку использованную многослойную гибкую упаковку. Это одна из ситуаций реальной действительности, стоящих перед сектором гибкой упаковки, проще говоря, в мире не существует технической возможности для переработки использованной многослойной гибкой упаковки. Очевидно, что это ставит компании, торгующие потребительскими товарами, в невыгодное положение, так как они могут утверждать только то, что «перешли на более экологически безопасную упаковку» на основании ее легкого веса, меньшего расходования ресурсов, и могут похвастаться лишь тем, что гибкая упаковка занимает меньше места на свалке. Все это хорошо и замечательно, но вот заявить о возможности повторной переработки они никак не могут, а это то, что сегодня нужно потребителю. Ни сжигание, ни захоронение на свалке не способствуют повышению экологичности или увеличению срока службы многослойной упаковки.

Параметры процесса переработки использованной многослойной упаковки

Начиная разрабатывать решение для рециклинга многослойной гибкой упаковки, мы должны были принять во внимание несколько параметров.

Прежде всего, ключевое слово для процесса переработки – это «использованный». Хотя идея состоит в том, чтобы принять использованную упаковку в максимально чистом виде, организовав избирательный сбор (об этом – в третьей части данного цикла), нужно быть реалистами и считаться с тем фактом, что потребуется удалить достаточно большое количество отходов использованного продукта, т. е. остатков продукта в упаковке, прежде чем материал сможет быть фактически подвергнут вторичной переработке.

Испытания показали, что степень загрязнения остатками продукта колеблется где-то в пределах 10 - 20% от общей массы, что может показаться высоким загрязнением, но не является таковым в абсолютных величинах, поскольку средний вес гибкого пакета – 10 г, что обуславливает наличие 1 или 2 г остатка продукта, т.е. переработанной пищи (томатного соуса, майонеза, супов, масла и т. п.), косметики и моющих средств (шампуня и др.). Нам приходится принимать во внимание то, что остатки любого продукта могут попасть в процесс переработки.

Второй параметр – это то, что поскольку гибкая упаковка часто снабжена дозаторами, застежками, носиками для питья или завинчивающимися крышками, нельзя ожидать, что потребитель предоставит полностью вычищенные или промытые пакеты. Из-за таких крышек и носиков процесс принудительного промывания в гидроциклоне не является решением проблемы, так как также приходится учитывать тот факт, что из-за липких остатков продукта пакеты нелегко открыть.

Третий параметр – это полная непоследовательность поступления использованной гибкой упаковки. Мы провели исследование поступлений гибкой упаковки в нескольких городах и должны сделать вывод, что хотя и нет постоянства в отношении остатков продукта, наблюдается практически нормальное распределение по кривой Гаусса в отношении продуктов и брендов, используемых потребителем. Это важно, поскольку мы намереваемся переработать остатки продуктов из гибкой упаковки в биогаз, который сам будет использоваться в процессе рециклинга (об этом позднее).

Более того, нам пришлось поставить перед собой цели в реализации экономических, технических и экологических аспектов. Центр вторичной переработки, описываемый здесь, основывается на следующих критериях:

Структура представляет собой модульный проект для мелкомасштабного центра вторичной переработки, предназначенного для реализации в любой городской местности с населением/потребителями в 2-4 млн человек. Причина, по которой мы выбираем сравнительно небольшие населенные пункты, состоит в том, что, по нашему мнению, пути снабжения (поставка использованных пакетов) должны быть по возможности максимально короткими, поскольку мы предпочитаем, чтобы использованные пакеты не прессовались в большом количестве для сокращения их объема при дальних перевозках. Кроме того, такой населенный пункт стимулирует участие местной общественности в сортировании и сборе отходов и вследствие этого сокращает объемы отходов на местных свалках.

Мы не перерабатываем упаковку в пеллеты, и нашей конечной целью не является выдувное формование, литье под давлением или экструдирование переработанных полимеров. Этого нельзя сделать, поскольку состав материала наших поступлений (многослойных пакетов) обладает большим разнообразием, их невозможно рассортировать и восстановить в виде полимера сколько-нибудь высокого качества.

Впрочем, то, что мы создаем, это композитная пленка с отличными химическими и механическими свойствами, из которой можно произвести широкий ассортимент высококачественных потребительских товаров длительного пользования.

Структура центра вторичной переработки, отвечающая указанным выше критериям, позволяет перерабатывать использованную гибкую упаковку, такую как многослойные пластиковые пакеты, обертку для шоколада и конфет, горизонтальную упаковку в пакете (flow wrap) для сладкого и сухого печенья и подобных им продуктов, а также пакеты для чипсов. Все эти изделия могут обладать структурой, содержащей несколько видов пластика, алюминия (фольги) и металлизированной пленки в любом сочетании.

Примечание: Забавно, что когда мы разрабатывали эту систему рециклинга, мы ясно представляли себе, что будет очень легко (и выгодно) включить в нее дополнительный поток использованной упаковки, а именно: упаковки из многослойного картона, такой как картонные пачки для напитков (Tetra Pak, SIG и EloPak), банки для напитков, изготовленные из картона (Lamican, CartoCan), и ламинированные, или вощеные складные коробки, используемые для замороженных пищевых продуктов, готовых блюд и подобных им продуктов. В этот поток рециклинга можно добавить и блистерную упаковку с конструкцией из картона и пластика.

Однако в этом описании процесса вторичной переработки мы ограничимся использованной гибкой упаковкой.

Переработка гибкой упаковки

Вообще говоря, линия рециклинга для гибких пакетов не представляет собой ничего особенного и строится с использованием общеизвестных методов и существующих технологий, заимствованных из других отраслей, но с некоторыми техническими изменениями и дополнениями, адаптированными для наших целей.

Как уже было сказано, объектами для переработки являются гибкие пакеты, содержимое которых было использовано потребителями.

Единственное решение – перед промыванием разрезать материал на узкие полоски, которые нам требуются для процесса рециклинга. Чтобы избежать чрезмерного загрязнения шредера, мы спроектировали для него специальные наконечники высокого давления воды и используем винтовой конвейер с принудительным потоком воды сверху вниз при передвижении этих полосок. Винтовой транспортер перемещает полоски на тканой конвейерной ленте, где материал сушится горячим воздухом, после чего падает в резервуар для хранения.

Техническая загрязненная вода из шредера с частицами твердых остатков откачивается в отстойник, частично для переработки и возвращения на линию промывки и частично для переноса в котел с целью получения биогаза.

Разрезанный на узкие полоски и промытый материал гибкой упаковки (смесь различных пластмасс, алюминия и металлизированной пленки) является сырьем для второго этапа данного процесса переработки, а именно производства пластин, листов или блоков как промежуточных продуктов для планируемых конечных потребительских товаров длительного пользования.

Для достижения этого результата необходимо, чтобы полоски были доведены до состояния между твердым и жидким. Пластиковым полоскам не позволяют расплавиться, но они должны быть мягкими, нелипкими и быть в состоянии слиться друг с другом и алюминием в однородную массу под воздействием температуры и давления. С этой целью резервуар-хранилище подогревается и оборудуется медленно вращающейся лопастной мешалкой, которая обеспечивает однородность массы. Помимо этого, используется добавка.

Добавка, о которой я не буду больше распространяться, представляет собой органические отходы определенного производственного процесса. После промывания и измельчения добавка смешивается в определенном соотношении с полосками. Она повышает качество конечного продукта, который становится более твердым, однородным, эластичным и прочным.

Из резервуара эта смесь через вибрирующий дозатор выкладывается на конвейерную ленту сплошным однородным слоем толщиной 5 – 50 см. Толщина слоя зависит от сферы применения конечного продукта. Конвейерная лента представляет собой составную часть горячего пресса.

Эту технологию мы позаимствовали в резиновой промышленности, где измельченные шины смешиваются с уретановым клеем, создавая резиновые прокладки для сидений и платформ грузовика. Обратите внимание, что мы не используем клей, а только высокую температуру и давление.

Пресс, который мы разработали, это так называемый «пресс с ленточной подачей». Материал размещается на конвейерной ленте из проволочной сетки по мере его движения в пресс. Вибратор и выравнивающее сито выравнивают материал, и каждый раз при наполнении ленты сыпучим материалом, пресс закрывается и объединяет материал в единое целое. Готовый материал перемещается на стол для охлаждения, где его нарезают на крупные панели, по мере того как следующая партия входит в пресс, частично накладываясь на завершающей стадии и создавая сплошную толстую композитную пленку.

Испытания показали, что нам требуется давление до 200 psi (фунтов на квадратный дюйм), которое при температуре 350°F (175°C) за один 6-минутный ход ползуна пресса производит отрезок композитной пленки длиной 12 футов (3,65 м) и шириной 6 футов (1,80 м).

Такая линия рециклинга сейчас создает два отдельных продукта:

  1. Композитную панель из пластика/алюминия толщиной 5 - 50 мм
  2. Техническую загрязненную воду с остатками твердого продукта (пищи, косметики и т.д.)

Должно быть очевидно, что формованную композитную пленку можно спрессовать в целый ряд разнообразных продуктов. Для этого сплошную композитную панель нарезают на большие отрезки (например, 4 фута, или 1,20 м), которые последовательно и поочередно вводятся в холодный пресс. В этом холодном прессе еще горячий материал приобретает окончательную форму и размеры. Здесь в материале формируются необходимое рифление, углубления, желобки и вставки.

После холодного пресса конвейерная лента перемещает подготовленную панель на линию ручной сборки и отделки.

Ассортимент продукции, которую можно изготовить, варьируется от простых до более сложных и ценных изделий. За несколько производственных циклов в Бразилии мы изготовили профилированные кровельные плиты.

По сравнению с существующими кровельными плитами (из асбеста, алюминия, оцинкованной стали или бетона), панели, изготовленные из переработанного пленочного материала, обладают гораздо лучшими характеристиками, такими как легкий вес, хорошая изоляция, стойкость к механическому и химическому воздействию, они также не бьются и обеспечивают малый уровень шума. Хотя, в принципе, речь идет о менее ценном изделии, профилированные кровельные плиты очень популярны в странах с низким уровнем доходов, где они используются на объектах жилищного строительства. В то же время в промышленно развитых странах переработанные профилированные кровельные плиты очень популярны в сельскохозяйственном секторе, особенно при строительстве сараев для домашней птицы, а также конюшен и помещений для других животных благодаря отличным теплоизолирующим свойствам.

Говоря о сельском хозяйстве, назовем еще одно интересное изделие, которое может быть изготовлено из композитной пленки. Речь идет о недорогих панелях солнечных батарей, которые легко монтируются поверх вышеупомянутых профилированных кровельных плит. Это важно, поскольку фермы, занимающиеся разведением свиней, птицы, а также крупного рогатого скота, потребляют большое количество энергии для вентиляции, отопления/охлаждения и функционирования всего вспомогательного оборудования.

В этом случае после холодного пресса, в котором композитная пленка (панель) приобретает нужную форму для солнечных коллекторов, конвейерная лента переносит свежеспрессованные панели солнечных батарей на линию ручной сборки, где к этим панелям приклеивается тонкая солнечная пленка, и устанавливаются кабели и элементы соединения.

Для достижения полной возобновляемости в работе данного центра вторичной переработки мы предложили, чтобы производственная вода с остатками твердого продукта закачивалась в отстойник для дальнейшей переработки в установке для получения биогаза и частично обрабатывалась и возвращалась в оборот как технологическая вода (замкнутый цикл).

Малый котел для получения биогаза

Производственная вода с остатками твердого продукта закачивается в отстойник, а оттуда – в систему флотации Optiflot, в которой загрязненная вода задерживается, а отделяемые частицы всплывают на поверхность. Всплывающие частицы автоматически и непрерывно удаляются скребковым механизмом. Для увеличения площади сепарации системы устанавливается пакет тонких пластин, который обеспечивает удаление из отработанной воды даже самых мелких хлопьев осадка.

Учитывая, что процесс ферментации занимает 30 дней, собранные твердые частицы подаются в котел для получения биогаза один раз в месяц. Загрязненная производственная вода проходит через ряд емкостей рециркуляции и после очистки вновь подается под давлением в процессе промывания на линии рециклинга.

Твердые частицы подвергаются анаэробной переработке, широко используемой в качестве источника возобновляемой энергии. В результате данного процесса получается биогаз, состоящий из метана и углекислого газа. Этот биогаз может использоваться в газовых двигателях для комбинированной выработки тепла и электроэнергии (CHP) или может быть доведен до качества природного газа – биометана. Богатый нутриентами дигестат, также получаемый здесь, может использоваться в качестве (биологического) удобрения.

Помимо продуктов, изготавливаемых из композитной пленки, данный процесс вторичной переработки с помощью котла для получения биогаза также дает нам жидкие, сухие удобрения и природный газ, используемый для нагревания в процессе сушки, а также в прессе с ленточным конвейером.

В следующей части данной серии будет описана ахиллесова пята любого процесса вторичной переработки, а именно сбор необходимой использованной гибкой упаковки.

***

Продолжение следует


Автор:  Стиман Антон, Международный эксперт в области упаковки


Подписывайтесь на наши новости в соцсетях и рассылке Unipack.Ru:

Источник: Unipack.Ru

Все статьи рубрики Все статьиВерсия для печатиПоиск по разделу

Читайте по теме:

Все производители и поставщики продукции

Комментарии

26.08.2013 08:42Прохожий

Достойный ответ всем защитникам биоразлагаемых пакетов.

26.08.2013 10:06vlulyanov

Напрасно автор сообщил, что "разлагается в течение миллиона лет". Сколько разлагается - никто не знает. пока не проверишь. А указанная цифра - самая большая из мною слышанных. Пока, на моей памяти, только варьировалось от 80 до 400 лет. Кстати, было бы неплохо, если бы кто-то методом математического анализа в сочетании с химическими методами определил бы более-менее реальный срок распада полимеров.

26.08.2013 10:12vlulyanov (продолжу)

Не совсем понятно, почему человеком, жившим в Нидерландах, а ныне в Бразилии, размерность физических величин дается в английской системе. Да еще и перевод в общепринятые единицы не везде дан. Перевел " 200 фунтов на кв. дюйм" в более привычную размерность. Получилось 90,72 кГ на кв. дюйм, или 139526,23 кГ/кв. м. Или 1369174 Па. Не великовато ли усилие? Или я не прав в подсчетах? А в остальном все понятно. И все реально для промышленного осуществления. Есть, правда, некоторые нюансы, которые автор предпочел обойти. Но это его право. Да и надо сохранить некое ноу-хау, что правильно. Такие пластины, конечно, при условии их приемлемой стоимости, я бы мог использовать для забора в деревне. да и почему бы сарайчик из них не соорудить? Главное же, что здесь предложение реальной переработки использованной тары в нечто полезное людям.

27.08.2013 15:59tester:)

Да тут не только заборчиком пахнет... В жизни можно найти массу применений отходам пластиковой упаковки (и не только ее) для производства самых разных изделий, где главный недостаток, - разлагается в течение миллиона (200-300 лет, уже не суть важно), - можно обернуть в самое главное преимущество.

29.08.2013 08:58Технолог

Технология, описанная так конкретно, да еще и картинками, - всегда очень интересно. "Секретная" добавка - не суть важно: можно подобрать, было бы желание. Но вообще-то стойкость пластмасс к воздействию окружающей среды всегда считалось преимуществом; на это направлялись усилия множества исследователей. И только в последнее время это стали считать недостатком. Только меня интересует вопрос: а кто так считает? Потому что иногда постановка вопроса диктуется мотивом, а совсем не искренним желанием улучшить окружающую жизнь.

Обсуждение окончено

На портале представлено: предприятий видов продукции и оборудования
Зарегистрировано: пользователей
Мы в соцсетях:
Рейтинг@Mail.ru