Вклад упаковочных материалов в загрязнение окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проблемы экологии при использовании тары и упаковочных материалов для потребительских товаров

Отходы - это материалы и предметы, от которых избавляется их владелец по собственному желанию или по требованию закона, что делает необходимым организацию их сбора, сортировку, очистку, транспортировку и обработку, складирование и дальнейшую переработку или какое-либо другое использование, а также их ликвидацию.

Отходы подразделяются на бытовые и промышленные. Бытовые отходы: мусор, скапливающийся в квартирах, домах, крупных магазинах и т.д.; промышленные - отходы, скапливающиеся на промышленных предприятиях.

Упаковочные отходы вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды: ежегодно на территории РФ образуется 160 млн. м3 твердых бытовых отходов (ТБО), из которых более 50 % составляет использованная упаковка (бумага, пластмассы, в меньшей степени металлы и древесина).

Только 3 % ТБО перерабатываются промышленными методами, остальные вывозятся на полигоны или сжигаются, что приводит к нарушению экологического баланса в стране. В то же время до 40-50 % упаковочных отходов представляют собой ценное вторичное сырье (бумага и картон - 48 %, стекло - 15 %, металлы - 8 % (в основном консервные банки), пластмассы - 24 %, древесина - 5 % и др.), которое после сортировки и последующей глубокой переработки может быть снова вовлечено в хозяйственный оборот в виде товаров народного потребления (строительных материалов, малых архитектурных форм, тароупаковочных материалов и пр.).

Процессы упаковки продукции и переработки использованных упаковочных материалов преследуют совершенно противоположные цели:

1) производитель и потребитель хотят, чтобы упаковка не билась, не ломалась, не разлагалась, не мялась, не горела и не растворялась в воде;

2) все установки для переработки отходов рассчитаны на то, что упаковочные материалы могут быть разрушены, сожжены, уплотнены или химически разложены.

Поэтому разработчики упаковки стараются найти компромиссное решение «золотую середину», что позволило бы эффективнее перерабатывать использованную упаковку.

Отходы потребления и промышленные отходы, пригодные к дальнейшей переработке, называют вторичным полимерным сырьем (ВПС). К ним относятся необработанные изделия из полимерных и других материалов, а также смесевых композиций, утративших свои потребительские свойства из-за физического или морального износа и предназначенных для переработки и использования в народном хозяйстве.

Проблема охраны окружающей среды от изношенной и использованной упаковки может быть решена двумя путями: уничтожением и утилизацией (последняя подразумевает ее трансформацию в полезный продукт).

Основными способами уничтожения ТБО, в том числе использованной упаковки, являются захоронение и сжигание.

Захоронение отходов - это процесс сбора, вывоза и депонирования ТБО на специальных полигонах, обеспечивающих защиту почвы и окружающей среды от отходов на длительное время.

Захоронение ТБО связано с отведением под мусорные свалки значительных земельных участков и отторжением их от полезного использования. В РФ примерно 90 % ТБО вывозится на свалки, занимающие более 20-ти тыс. га. Каждая такая свалка «съедает» от 6-ти до 50-ти га земельных угодий. Кроме того, на свалки вывозится ценнейшее вторичное сырье (макулатура, пластмассы, стекло, металлы и др.), которое может и должно вовлекаться в полезные производственные циклы.

Для полного разложения жестяной банки требуется более 90 лет, полимерной упаковки - более 200 лет, стекло пролежит в земле более 1000 лет. Учитывая сроки распада материалов, необходимо в первую очередь обратить внимание на проблемы загрязнения окружающей среды стеклоотходами и полимерами.

Сжиганию можно подвергать как твердые, так и жидкие отходы. Этот метод не является радикальным и экономичным, так как при сжигании имеют место быстрый износ установок (мусоросжигательных печей), выделение вредных продуктов в атмосферу и повторное ее загрязнение, попадание токсичных солей тяжелых металлов в почву и водную среду, а значит, и в организм человека. Установки для сжигания мусора, как правило, представляют собой сложные и дорогостоящие сооружения, так как они должны быть оснащены эффективными фильтрами и газоуловителями. Указанные причины ограничивают использование сжигания для уничтожения ТБО. Хотя в некоторых случаях (например, при невозможности разделения отходов) оно оказывается единственным способом их уничтожения.

Выход из создавшегося положения можно найти. Например, вполне приемлемыми были бы следующие варианты решения проблемы:

1) Предприятиям-производителям стеклотары для пищевой промышленности необходимо уменьшить количество потенциальных отходов за счет ограничения или прекращения производства нестандартных изделий, не подлежащих возврату на предприятия пищевой промышленности (кроме экспорта).

В свою очередь, предприятия пищевой промышленности через существующую сеть пунктов приема стеклотары вполне могли бы, кроме сбора всей, а не выборочно стандартной стеклотары, организовать сбор стеклобоя и нестандартной тары с целью последующего использования, поскольку загрязнения природной среды обойдется народному хозяйству во много раз дороже.

2) Самым проблематичным, вероятно, является сбор жестяной тары. Речь может идти только об утилизации очищенной тары, для чего необходимы специальные промышленные установки. По этому вопросу весьма целесообразно исследование зарубежного опыта, в частности Германии.

3) В целом для решения проблемы утилизации использованной тары необходима комплексная проработка организационных мероприятий под контролем комитетов по экологии при городских, областных администрациях с привлечением специалистов по выпуску тары для пищевой промышленности.

4) Чтобы ускорить процесс деградации полимерной упаковки ученые разработали ряд фотороразрушаемых методов - благодаря присутствию в них специальных групп или соединений, они способны разлагаться в естественных условиях до низкомолекулярных полимеров, поглощаемых в дальнейшем микроорганизмами почвы и атмосферы. Один из наиболее известных способов создания полимеров - введение в полимерную цепочку группировок, содержащих карбонильные группы. Под действием ультрафиолетового излучения в естественных или искусственных условиях подобные фоторазрушаемые полимеры сначала растрескиваются, затем покрываются сетью трещин и, наконец, рассыпаются на кусочки различных размеров, в дальнейшем превращаются в порошок.

Также имеются полимеры, содержащие вещества, которые разлагаются под воздействием микроорганизмов: карбоксиметилцеллюлозы, различных видов крахмала, лактозы, дрожжей, мочевины и т.д.

Исследования показали, что подземные воды в зоне, образовавшейся на мусоросвалках в течение 20-ти лет на площади 50 га, содержат в 2-3 раза больше Н2SO4, Sr, в 10-20 раз больше Na, в 40-60 раз больше Cl. Всемирная организация Grenpeace ведет борьбу против применения поливинилхлорида, поскольку свалка этого вещества - экологическая бомба замедленного действия.

5) Что касается полимерной тары, то, поскольку при отсутствии её утилизации заводы-изготовители такой тары выступают в роли косвенных загрязнителей окружающей среды, именно эти предприятия должны быть ответственны за организацию сбора использованной тары с последующей её переработкой в необходимые населению и промышленности товары.

6) В России отсутствует подкрепленный соответствующей законодательной базой эффективный экономический механизм управления упаковкой и упаковочными отходами. Не проводятся работы по гармонизации законодательной основы развития упаковочного хозяйства и достижения единства взглядов общества на ключевые элементы проблемы, суть которых заключается во взаимозависимости развития упаковочного хозяйства и роста мусорных свалок.

Отсутствуют правила по централизованному регулированию в области маркировки, в т.ч. импортной, что препятствует эффективному разделению и переработке использованной упаковки (это особенно актуально для смешанных полимерных отходов и визуально похожих упаковок из алюминия и белой жести), являющейся ценным вторичным сырьем.

Не используется положительная зарубежная практика, в частности, экономические механизмы международной системы экологической ответственности производителей применительно к упаковке и упаковочным отходам.

Например, в Германии законодательство обязывает производителей организовывать сбор своей упаковки у торговцев и потребителей. Этим занимаются специальные фирмы, услуги которых производители оплачивают в складчину. В 1991 году был принят закон об упаковке, который вместе с поправками в настоящее время имеет такие рекомендации:

главное требование - предотвращение образования отходов;

упаковка должна быть стандартизирована;

рынок по размещению и захоронению отходов должен быть модернизирован в целях обеспечения удовлетворения потребностей малых и средних компаний;

политика управления отходами должна включать эффективные меры контроля и не ограничиваться только вопросами упаковочных материалов.

В 80-х годах в Дании принят закон, регламентирующий появление на рынке пивобезалкогольных напитков в многоразовой таре: внедрена система хранения и возврата пустой тары, в производстве которой могут использоваться только упаковочные материалы, одобренные Государственным агентством защиты окружающей среды.

В 70-х годах в Финляндии был введен налог на производителей упаковки напитков и параллельно введено стимулирование развития системы повторного использования, хранения и возврата упаковочных отходов.

Во Франции четко разграничивают отходы упаковки и отходы, образующиеся в результате промышленной и торговой деятельности. С 1992 года введен налог на отходы, в 1998 году он составлял 40 франков за 1 т, при увеличении образуемых отходов (установленных планами), сумма налога подлежит увеличению на 50 %.

В Великобритании первая инициатива органов власти в сфере отходов датируется 1993 годом. В сочетании с реализацией принципа «загрязнитель платит» целью британского правительства было добиться участия производителей в процессе утилизации отходов.

При утилизации вторичного полимерного сырья с целью создания малоотходных технологий и снижения нагрузки на окружающую среду особую роль в организации сбора и сортировки ВПС играет экологическая маркировка. ЕС предпринимает значительные усилия по введению унифицированной экомаркировки. Решение о ее присвоении принимается компетентными органами стран-членов ЕС на конкурсной основе.

2. Свойства и основные области применения упаковки из полиэтилентерефталата. Преимущества и перспективы использования

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ, ПЭТ)- термопластик, наиболее распространённый представитель класса полиэфиров, известен под разными фирменными названиями: полиэфир, лавсан или полиэстер.

Пластики на основе полиэтилентерефталата называются ПЭТФ (в российской традиции) либо PET/ПЭТ (в англоязычных странах). В настоящее время в русском языке употребляются оба сокращения, однако когда речь идет о полимере, чаще используется название ПЭТФ, а когда об изделиях из него - ПЭТ.

Международный знак ПЭТ.

Физические свойства

Аморфный полиэтилентерефталат - твердый прозрачный с серовато-желтоватым оттенком; кристаллический - твердый, непрозрачный, бесцветный. Отличается низким коэффициентом трения (в том числе и для марок, содержащих стекловолокно). Характеризуется высокой термостойкостью расплава (2900С); деструкция на воздухе начинается при температуре на 500С ниже, чем в инертной среде. Полиэтилентерефталат прочный, жёсткий и лёгкий материал. Пластик не ядовит. [3]

Полиэтилентерефталат обладает высокой механической прочностью и ударостойкостью, устойчивостью к истиранию и многократным деформациям при растяжении и изгибе и сохраняет свои высокие ударостойкие и прочностные характеристики в рабочем диапазоне температур от -40. °С до +60 °С. [8]

ПЭТ отличается низким коэффициентом трения и низкой гигроскопичностью. Разлагается под действием УФ-излучения. Общий диапазон рабочих температур изделий из полиэтилентерефталата от -60 до 170 °C.

По внешнему виду и по светопропусканию (90%) листы из ПЭТ аналогичны прозрачному оргстеклу (акрилу) и поликарбонату. Однако по сравнению с оргстеклом у полиэтилентерефталата ударная прочность в 10 раз больше.

ПЭТ - хороший диэлектрик, электрические свойства полиэтилентерефталата при температурах до 180.°С даже в присутствии влаги изменяются незначительно.

Лавсан ценится больше всего за свои уникальные свойства - износостойкость, упругость, кроме того, лавсан прекрасно чувствует себя в кислотных и слабощелочных средах, а также имеет хорошую совместимость с большим количеством тканей и биологически индифферентен.

У лавсана есть еще одно незаменимое свойство - способность выдерживать большие температуры и не деформироваться. Плавится лавсан при температуре свыше двухсот шестидесяти градусов, что гораздо выше, чем у веществ, теряющих свою форму уже при ста градусах.

Химические свойства

Полиэтилентерефталат имеет высокую химическую стойкость к бензину, маслам, жирам, спиртам, эфиру, разбавленным кислотам и щелочам. Полиэтилентерефталат не растворим в воде и многих органических растворителях, растворим лишь при 40-1500С в фенолах и их алкил- и хлорзамещенных, анилине бензиловом спирте, хлороформе, пиридине, дихлоруксусной и хлорсульфоновой кислотах, метиленхлориде, метилэтилкетоне, этилацетате, четыреххлористом углероде и др.. Неустойчив к кетонам, сильным кислотам и щелочам.

Материал не обладает химической стойкостью к воздействию ацетона, хлорбензола, хлороформа, метиленхлорида, хлорэтилена, трихлорэтилена, тетрагидрофурана, горячей воды (выше +600С), концентрированной уксусной кислоты, 40% плавиковой кислоты, 10% водного раствора щелочи калия, 50% водного щелочного раствора углекислого натрия, водного раствора карболовой кислоты, 36% раствора соляной кислоты, 2% водного раствора серной кислоты.

Имеет повышенную устойчивость к действию водяного пара.

Для оценки молекулярной массы методом вискозиметрии используют растворы полиэтилентерефталата в технической смеси крезолов, о-хлорфеноле, смеси фенолтетрахлорэтана (1:1) и др. Обладает низкой гигроскопичностью (водопоглощение обычно 0,4-0,5%), которая зависит от фазового состояния полимера и относительной влажности воздуха.

Из химических свойств полиэтилентерефталата стоит особо отметить его физиологическую инертность, позволяющую материалу напрямую контактировать с пищевыми и фармакологическими продуктами, отличную сопротивляемостью окрашиванию, устойчивость к действию многочисленных моющих средств, высокую устойчивость к воздействию кислот и вместе с тем легкую склеиваемость.

Применение

Благодаря широкому спектру свойств, а также возможности управлять его кристалличностью, полиэтилентерефталат находит разнообразное применение и занимает пятое место в мире - 6,5% от объема потребления всех полимерных материалов.

Широкое применение ПЭТФ началось в 60-е годы первоначально в производстве текстиля. С тех пор спрос неуклонно растет в первую очередь в развитых странах. На рынке ПЭТФ в большинстве регионов отмечается чрезвычайно быстрый рост спроса со стороны продуцентов полиэфирных волокон и нитей. В свою очередь из полиэфирных волокон и нитей изготавливают полиэфирные (ПЭФ) ткани. Рост спроса на ПЭФ был вызван, в первую очередь, более низкой себестоимостью по сравнению с другими видами химических волокон и нитей. Вторым фактором популярности полиэфира стал широкий спектр применения в связи с прекрасными свойствами материала. По прочности и удлинению полиэфир не уступает полиамиду, а по светоустойчивости превосходит его, по формоустойчивости превосходит самое формоустойчивое из всех природных волокон - шерсть, имеет низкую гигроскопичность и высокую термостойкость, что является достоинством при производстве технических тканей. Различают: Текстильные волокна (торговое название «полиэстер») и нити.

Полиэфирные текстильные волокна - производство пряжи полиэфирной и смесовой, широко применяется в производстве хлопковых, льняных, шерстяных тканей.

Полиэфирные текстильные нити - используются в производстве широкого ассортимента различных типов материалов: подкладочные, костюмные ткани и др. Нити из лавсана нашли свое применения в хирургии, поскольку ткани организма хорошо с ними взаимодействуют, не отторгая, как инородное тело, но и не растворяясь внутри тканей. Итак, после операции внешний вид швов не видоизменится, они не деформируются, что часто происходит с обычными хирургическими нитями.

По сравнению с полиамидными волокнами это волокно обладает наименьшей гигроскопичностью, наибольшей устойчивостью к действию воды и высокими теплостойкостью, светостойкостью и хемостойкостью.

По теплопроводности и несминаемости лавсан похож на шерсть. Изделия из этого волокна имеют шерстеподобный вид.

Волокно лавсан не подвержено повреждению молью, плесенью и гнилостными микроорганизмами.

По внешнему виду лавсановое волокно не отличается от других химических волокон.

Внесенное в пламя, оно горит слабожелтоватым пламенем с выделением черной копоти. После затухания на конце волокна застывает твердый шарик черного цвета. Себестоимость волокна лавсан ниже себестоимости полиамидных волокон.

Благодаря целому ряду положительных свойств лавсан широко применяется для изготовления изделий народного потребления, а также для технических целей.

Штапельное волокно лавсан используют в чистом виде, в смеси с шерстью, хлопком, льном, в смеси с разными химическими волокнами. Из пряжи с лавсаном изготавливают разнообразные ткани (плательные, костюмные, пальтовые), нетканые материалы, трикотаж, искусственный мех.

Лавсановый шелк используют в основном для тканей технического назначения, швейных ниток и изготовления текстурированной нити мэлан.

Основные сферы применения технических волокон и нитей: Армирование шлангов; Армирование приводных ремней; Производство упаковочной ленты; Производство автомобильных подушек безопасности; Производство напольных покрытий; Армирование тентовых тканей; Производство баннерных тканей и армирование баннерных ПВХ покрытий; Производство кордных тканей; Производство геотканей.

Производство ПЭТ бутылок - одно из самых значительных направлений использования полиэтилентерефталата в России. Развитие технологии выдувки из преформ, стойкость к ударным нагрузкам, свобода в выборе дизайна и относительно низкая стоимость сделали ПЭТ упаковку самой популярной на рынке газированных напитков и минеральных вод, растительных масел.

Кроме того ПЭТ тара получила широкое распространение в упаковке пива, майонеза, косметики, бытовой химии, технических жидкостей и др. пищевых и непищевых продуктов.

Полиэстровые пленки (торговое название «лавсан») делятся на:

1) ОПЭТ пленку - тонкие пленки, ориентированные в одном направлении. Такие пленки предназначены для электроизоляции кабелей и изготовления пленочных кондиционеров. РЕТ пленки обладали для этого оптимальными свойствами - наибольшее сопротивление проколу при наименьшей толщине. Массовое же производство связано с производством фотопленок, аудио-, видеолент, которое стремительно отмирает вследствие перехода к цифровым технологиям воспроизведения.

2) БОПЭТ пленку - двуосноориентированная пленка. Она несравнимо тоньше (до 4 мкм), гораздо сильнее уровень сопротивления к проколу. Они предназначенная для изготовления гибкой упаковки под майонез, кетчуп, снеки из рыбы и морепродуктов, сыпучие товары бытовой химии, кофе, молоко, специи, кондитерские изделия, пельмени и др.

К настоящему времени БОПЭТ пленка практически полностью вытеснила ОРЕТ пленку

3) ПЭТ-G пленку - пленка, предназначенная для изготовления термоусадочной этикетки. Кроме того, эти пленки применяются в полиграфии - для изготовления окошечек для конвертов и упаковки

4) А-ПЭТ пленку - аморфная пленка, предназначенная для термоформованной упаковки. Преимуществами АПЭТ пленок являются высокий уровень ударопрочности и высокая морозостойкость. Первый фактор предопределил использование АПЭТ для изготовления коррексов для конфет. Второй фактор - широкое применение для упаковки мороженого, замороженных овощей и фруктов, полуфабрикатов и т. п. [12]

Также полиэтилентерефталат применяется в:

- пищевой и фармацевтической промышленности: фильеры, матрицы, подшипники, ролики, валы, шестерни, смесители, элементы дозирующих автоматов, направляющие, буферные планки;

- конвейерных, упаковочных и фасовочных системах: шестерни, цепные и ременные приводы, панели-вкладыши машин для вакуумной упаковки, проступные валы, обоймы шариковых подшипников, роликовые подшипники, втулки упорных подшипников скольжения, несущие, уплотнительные прокладки;

- общем машиностроении и электротехнике: фрикционные диски, части выключателей, резцедержатели, корпуса, валы, подшипники скольжения, опорные кольца, ролики, шестерни, клеммные колодки, распорные планки, направляющие, уплотнительные прокладки, изоляторы, зажимы и т.п.

Список литературы

экология упаковка полиэтилентерефталат

1. Григорьев Г.П. Полимерные материалы.- М.: Химия, 1972.-с. 41-43.

2. Несмеянов А.Н. Начала органической химии.- Москва,1970- 2 том. - с. 17.

3. Наука и человечество// Международный ежегодник.- М.: Знание,1976.-с. 16-18.

4. http://tovaroveded.ru/upakovka-i-khranenie-pishchevykh-produktov/230-ekologicheskie_problemy_utilizacii_upakovki.html.

Размещено на Allbest.ru