Композиты общего назначения на основе термопластов

Извлечение энергии посредством сжигания

В то время как вторичная переработка (если она возможна) является пред­почтительным путем, и также имеет место естественное разложение, большая часть полимерных материалов в настоящее время по-прежнему закапывается в землю. Необходимо определить путь решения проблемы. Один способ — сжига­ние с извлечением энергии. Рекуперация энергии через сжигание сегодня, воз­можно, является наилучшим средством для утилизации тех пластмасс, которые слишком трудно перерабатывать повторно [23]. С термодинамической точки зре­ния энтропия возрастает, а величина энтальпии материала восстанавливается.

22 Зак. 630

В этом смысле это то же самое, что сжигать нефтяное сырье — предназначение для 80-90 % нефти сегодня. Но имеется выигрыш в том, что мы временно ис­пользовали ресурс в виде полимера — полимер был эффективно «одолжен» для этой цели.

Сжигание имеет плохую репутацию в среде защитников окружающей среды, поскольку результатом является токсичный дым и пепел. Этот образ возникает в первую очередь из-за того, что большинство используемых сжигательных уста­новок — старой конструкции, в которой не предусмотрена минимизация загряз­нения воздуха. Конструируя сжигательные установки на базе хорошо известных химико-технологических принципов, можно добиться практически полного сго­рания, так что компоненты полимеров С, Н и О почти полностью превратятся в СО и Н20. (Деструкция неизбежно приведет к тем же самым продуктам, но без извлеченной энергии.) Генерация низкомолекулярных органических веществ с токсическими или канцерогенными свойствами совершенно незначительна. Дру­гие элементы, которые иногда содержатся в полимерах, такие как CI и N, могут приводить к образованию HCl, СЮ2 и N02, являющихся нежелательными ком­понентами выбрасываемых газов. Их можно удалить из дыма посредством про­мывания газа, или же их присутствие в полимериом сырье можно свести до ми­нимума с помощью грубой сортировки.

Следует отдавать себе отчет в том, что компоненты чистых полимеров не об­разуют пепел в условиях надлежащего сгорания. Пепел состоит, в основном, из компаундов, часто оксидов или металлов, которые не являются нормальными компонентами полимеров. Они происходят из других материалов, перемешан­ных с полимерами, или из остатков катализатора, стабилизаторов или пигмен­тов. Промышленность предпринимает меры, чтобы максимально уменьшить их содержание в полимерах. Грубая сортировка сырья, поступающего в мусоросжи­гательную печь, извлечение таких фрагментов, как батарейки, может снизить со­держание в пепле тяжелых металлов. Также можно добавлять в сжигаемое сырье такие вещества, как известь, которая образует с пеплом стабильные, плохо ра­створимые соединения.

Если металлосодержащие примеси в мусоре не сжигать, то они затем посту­пят на свалку или на предприятия, выпускающие компост и продолжат свой путь в экологическом цикле неконтролируемым путем. Если же они концентрируют­ся в пепле печи, то их можно удалять в небольшом объеме и приемлемым для окружающей среды способом.

Некоторые примеси могут быть желательными. Например, одним из путей утилизации отработанных шин является их сжигание в качестве топлива в печах для обжига цемента. Было показано, что это можно делать экологически прием­лемым способом, а железо, остающееся от корда шин, оказывается благоприят­ной добавкой в цементе.

Следует подчеркнуть, что полимеры, в целом, являются чистым, хорошим топливом. Их теплотворная способность высока и они горят также чисто, как большинство сортов нефти, и намного чище, чем уголь. Их сжигание возвращает большую часть энергии, заключенной в нефти, из которой полимеры были изго­товлены.

Хотя сжигание можно проводить чисто, часто этого не делается [24] из-за нежелания государства выделять достаточные средства для строительства со­временных сжигательных установок с надлежащим контролем и газоочисткой, которые могут быть весьма дорогими. Однако в долгосрочной перспективе эти установки могут представлять собой более экономичный и экологичный вы­ход, чем продолжение захоронений, которые, могут стать даже еще более зат­ратными.

Избыточное тепло, получаемое при сжигании отходов, возвращается в виде горячей воды, пара и электроэнергии. Муниципалитеты и промышленные пред­приятия, утилизирующие отходы посредством сжигания, получают выигрыш за счет сокращения объема мусора, нагревания воды и генерации электроэнергии. В современном мире, с его акцентом на экономические и экологические состав­ляющие управленческой деятельности, извлечение энергии из отходов является более чем конкурентоспособным по сравнению с традиционной переработкой.

В некоторых очень плотно населенных странах, например, в Японии, большая часть МТО (75 %) сжигается. По всей Западной Европе и во многих регионах США значительная часть МТО также не закапывается, а сжигается. В табл. 11.4 показана схема организации удаления отходов МТО, действовавшая в начале 1990-х гг. в Европе [25].