Status da Reciclagem de Resíduos Plásticos

Os plásticos estão em toda parte, classificados de muitas maneiras e em muitas variedades. De acordo com a classificação de uso, os plásticos podem ser divididos em plásticos de uso geral, plásticos de engenharia e plásticos especiais; de acordo com a classificação da força interpolimérica, os plásticos podem ser divididos em termoplásticos e termofixos; de acordo com a classificação dos componentes dos polímeros plásticos, teoricamente podem existir milhares. Além disso, cientistas e empresas químicas continuam mantendo uma certa taxa de pesquisa e desenvolvimento a cada ano, aumentando os tipos de plástico. Atualmente, os principais tipos de plásticos incluem: PP, PE (LDPE, HDPE), PVC, PET, PS.

O uso global de plástico é enorme e aumenta ano após ano, mas a taxa geral de reciclagem é baixa. De acordo com a Statista, a produção global anual de termoplásticos estava perto de impressionantes 400 milhões de toneladas em 2020, e espera-se que cresça a uma taxa rápida de mais de 1% a cada cinco anos. Até 2050, espera-se que a produção global de termoplásticos atinja 589 milhões de toneladas.

Como os plásticos desempenham um papel extremamente importante na vida humana, é difícil substituí-los. Portanto, diante da situação cada vez mais grave de proteção ambiental, a reciclagem de resíduos plásticos tornou-se um tópico de ampla preocupação para o governo e a sociedade. Nesse contexto, os analistas profissionais no campo da proteção ambiental em torno da reciclagem de resíduos plásticos, do ponto de vista da ciência e tecnologia, revisam a tecnologia de reciclagem convencional do mercado atual e divulgam os pontos-chave da tecnologia neste campo.

Status da reciclagem de resíduos plásticos:

Previsão da produção global de termoplásticos de 2020 a 2050

Como mostrado na figura acima, entre os principais termoplásticos atuais, o PP tem a maior produção, seguido pelo LDPE e HDPE. Apenas esses três plásticos representam quase 50% de toda a produção de termoplásticos.

A taxa de reciclagem de resíduos plásticos é baixa, e a diferença entre regiões e diferentes categorias é grande. Em comparação com a crescente produção mundial de plástico, as taxas de reciclagem estagnaram. De acordo com a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE), apenas cerca de 14-18% dos resíduos plásticos são reciclados globalmente, e cerca de 24% são incinerados. Cerca de 58 a 62 por cento dos resíduos plásticos acabam em aterros sanitários ou são descartados no meio ambiente natural. A taxa de reciclagem de resíduos plásticos varia muito de região para região. A taxa geral de reciclagem de resíduos plásticos na UE é relativamente alta em todo o mundo e estabilizou-se em mais de 30% desde 2014. A taxa de reciclagem de resíduos plásticos na China é semelhante à da União Europeia, atingindo 26,7 por cento em 2020. As taxas de reciclagem nos Estados Unidos ficam muito atrás de outras regiões, com uma taxa geral de reciclagem de apenas 8,7 por cento em 2018.

A taxa de recuperação de plásticos subdivididos varia muito. O gráfico abaixo mostra as taxas de reciclagem de diferentes tipos de resíduos plásticos nos EUA, classificadas pela OCDE. Pode-se observar que a taxa geral de recuperação de PET e PE é alta, ambas excedendo 10%, o que é superior ao nível geral de reciclagem de resíduos plásticos nos Estados Unidos. No entanto, a taxa de recuperação de PP, que possui a maior produção anual, é inferior a 1%, muito abaixo do nível geral de reciclagem de resíduos plásticos.

Os plásticos biodegradáveis estão surgindo, mas são caros e menos maduros tecnologicamente. O gráfico a seguir é um resumo da produção atual de plástico, maturidade tecnológica e preço no mercado. Como pode ser visto na figura, em comparação com produtos plásticos maduros como PE, PP e PET, o PBS e outros novos plásticos renováveis não apresentam vantagens em termos de maturidade tecnológica e preço.

Portanto, a reciclagem é uma solução mais confiável do que depender de plásticos biodegradáveis para aliviar o problema dos resíduos plásticos. Além disso, em comparação com o plástico original, a participação atual de mercado dos plásticos reciclados é baixa, ainda há muito espaço para crescimento. Nesse contexto, entender os pontos técnicos-chave no processo de reciclagem de plástico é de grande importância para investidores em áreas relacionadas.

Análise da tecnologia de reciclagem de resíduos plásticos

De acordo com a quebra ou não da cadeia de carbono do polímero nos plásticos, a tecnologia de reciclagem de resíduos plásticos pode ser dividida em reciclagem física e reciclagem química.

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Reciclagem física (máquina de reciclagem)

A reciclagem física refere-se ao método que não destrói a estrutura polimérica do plástico, mas apenas limpa e tritura o resíduo plástico e, em seguida, realiza diretamente o processo de peletização do plástico. Parte do processo também pode incluir a plastificação. O fluxo do processo comum é o seguinte:

Triagem de Plástico:

A separação é geralmente realizada através das propriedades físicas da alimentação, como o uso de força magnética para remover parte do metal na alimentação; algumas substâncias difíceis de separar também podem precisar ser triadas manualmente. Os métodos de separação comuns incluem: separação manual, separação por densidade, separação magnética, separação por fluorescência de raios-X, separação eletrostática, etc.

Lavagem e Secagem de Plástico:

Diferentes impurezas têm métodos de tratamento correspondentes. Por exemplo, para limpar a superfície plástica de solo e poeira, a limpeza com água pode ser simplesmente removida; para poluição por óleo, pode ser necessária soda cáustica, mas esse método também apresenta desvantagens óbvias - é fácil causar poluição. A secagem após a limpeza é relativamente simples, geralmente usando um secador industrial para secar a água no corpo do plástico.

Os plásticos após triagem e limpeza simples, para facilitar o tratamento subsequente, geralmente usam trituradores industriais para o tratamento de esmagamento de plástico. Os trituradores industriais geralmente usam lâminas para esmagar plásticos internamente, e diferentes trituradores industriais serão usados de acordo com a dureza ou forma da alimentação. Quanto menor o tamanho da partícula após o esmagamento, maior o custo de esmagamento.

Alimentação e plastificação:

Para garantir a qualidade dos produtos acabados na linha de produção, parte do processo pode incluir etapas de plastificação. De um modo geral, para termoplásticos, o objetivo da carga é reduzir o custo; para termofixos, a alimentação serve para reduzir o custo e a modificação. A plastificação é o uso de uma máquina de amassar na temperatura de cerca de 100-200°C para misturar o enchimento e o resíduo plástico, para gerar um bloco, facilitando a extrusão subsequente.

Granulação por Extrusão de Plástico:

Geralmente, a extrusora é usada para fazer partículas de plástico recuperado a partir de pellets, e a temperatura de reação é de cerca de 150-250°C.

O processo de recuperação física é relativamente simples e geralmente pode aceitar a maioria dos plásticos comuns no mercado. No entanto, as desvantagens também são óbvias. Os plásticos produzidos após a reciclagem física são geralmente plásticos de baixo valor, e o desempenho dos plásticos será reduzido após repetidas reciclagens físicas, por isso é difícil alcançar uma reciclagem física infinita. Como resultado, alguns fabricantes podem limitar o tipo de plástico que alimentam em sua linha de produção de reciclagem para garantir que o produto seja um plástico de alto valor, enquanto outros podem reciclar apenas garrafas PET. Em resumo, os cenários de aplicação da recuperação física são limitados de várias maneiras.

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Reciclagem química:

A reciclagem química é a conversão de cadeias de carbono poliméricas em plásticos em pequenas moléculas para produzir combustível, produtos químicos, eletricidade ou outros produtos. Os métodos comuns de reciclagem química incluem:

Geração de energia por incineração

Também conhecido como processo de peróxido, pode lidar com todos os tipos de resíduos plásticos. O processo converte carbono e hidrogênio de resíduos plásticos em dióxido de carbono e água, gerando calor que é eventualmente convertido em eletricidade que é alimentada no sistema de transmissão.

A geração de energia por incineração geralmente tem três partes: fermentação, incineração e disposição de resíduos. O resíduo plástico é misturado com outros resíduos e depois simplesmente fermentado antes de ser queimado em um incinerador. O calor gerado durante a incineração é usado para aquecer a água na caldeira e produzir vapor, que é usado para acionar uma turbina para gerar eletricidade. A escória produzida no processo e as cinzas volantes coletadas nos gases de combustão são descartadas e enviadas para aterros sanitários ou reutilizadas, e os gases de combustão são liberados na atmosfera após o tratamento.

A reciclagem química é a conversão de cadeias de carbono poliméricas em plásticos em pequenas moléculas para produzir combustível, produtos químicos, eletricidade ou outros produtos. Os métodos comuns de reciclagem química incluem:

Geração de energia por incineração

Também conhecido como processo de peróxido, pode lidar com todos os tipos de resíduos plásticos. O processo converte carbono e hidrogênio de resíduos plásticos em dióxido de carbono e água, gerando calor que é eventualmente convertido em eletricidade que é alimentada no sistema de transmissão.

As vantagens e desvantagens da geração de energia por incineração também são óbvias; a vantagem é que os requisitos de alimentação não são altos, podendo lidar com todos os tipos de plástico; a desvantagem é que os gases residuais produzidos pela combustão geralmente contêm poluentes. Se houver resíduos plásticos contendo cloro na alimentação, pode haver gases tóxicos e nocivos, como dioxinas.

Processo de oxidação parcial

É adequado para resíduos plásticos de poliolefinas. Ao contrário da incineração, não há excesso de oxigênio envolvido na reação. Uma pequena quantidade de oxigênio reage com a alimentação para gerar gás de síntese (mistura de monóxido de carbono e hidrogênio), e o produto final pode ser usado na indústria química de carvão para produzir metanol e amônia.

Os processos de oxidação parcial geralmente incluem separação, limpeza e secagem, trituração, fusão e gaseificação. O processo de triagem, limpeza, secagem e trituração é o mesmo da recuperação física. Outros processos são descritos principalmente abaixo:

Fusão: A temperatura é geralmente de 100-500°C. Alguns processos têm apenas uma fusão, e alguns processos podem ter múltiplas fusões para efeito de fusão. No processo de fusão, algum gás de componente leve é produzido, que pode ser usado como fonte de calor durante a fusão. Além disso, se a alimentação contiver plásticos contendo halogênio, gases ácidos contendo halogênio e compostos contendo halogênio também podem ser produzidos. A geração de compostos contendo halogênio reduzirá o rendimento, e a geração de compostos contendo halogênio pode ser evitada passando a quantidade adequada de vapor.

Gaseificação: A temperatura de reação é de cerca de 1000-1600°C. No processo, apenas ar ou oxigênio suficiente é injetado para atingir a oxidação parcial, convertendo átomos de carbono e hidrogênio no plástico em monóxido de carbono e hidrogênio, respectivamente. Os produtos finais de gaseificação podem incluir monóxido de carbono e hidrogênio, bem como uma pequena quantidade de dióxido de carbono, vapor de água, gases halogênios, etc., e uma certa quantidade de remoção de impurezas dependendo do uso final do produto. Além disso, além dos produtos gasosos, a escória é geralmente produzida. Após o tratamento adequado, a escória pode ser enviada para aterro sanitário ou para uso secundário.

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Em resumo

A reciclagem de resíduos plásticos como uma parte importante da proposta da era neutra em carbono, acreditamos que, em um futuro previsível, através da tecnologia que transforma resíduos plásticos de baixo valor em tesouro, ou se tornará a próxima indústria de proteção ambiental a resolver os problemas do plástico.