Проблемы эффективности организации процессов рециклинга полимеров в рамках комплексного освоения ресурсов углеводородного сырья

УДК 338.45

М. В. Егорова

ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ РЕЦИКЛИНГА

ПОЛИМЕРОВ В РАМКАХ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ РЕСУРСОВ

УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Ключевые слова: вторичные полимеры, рециклинг полимеров, эффективность рециклинга.

Рассмотрен рециклинг полимеров как наиболее экологичный вариант утилизации вторичных полимеров. Выявлен круг основных технологических и экономических проблем в области рециклинга полимеров, не позволяющих использовать данный метод в полном объеме. В качестве одной из эффективных площадок для рециклинга рассмотрен Технополис «Химград».

Keywords: secondary polymers, recycling polymers, efficiency recycling.

It is considered recycling polymers as the most harmless variant of recycling of secondary polymers. The circle of the basic technological and economic problems in area recycling polymers is revealed, not allowing to use the given method in full. As one of effective platforms for recycling the technopolis "Himgrad" is considered.

В промышленно развитых странах мира эффективным способом борьбы с отходами считается рециклинг, который в общем виде представляет собой переработку твердых отходов с целью извлечения из них полезных материалов для последующего повторного использования, обеспечивая достижение различного рода эффектов: экологического,

экономического, социального. Например, использование 1 т макулатуры позволяет съэкономить 3,5 куб. м древесины; 1 т вторичного полимерного сырья - 0,7 т первичного полимерного сырья; 1 т изношенных шин - 0,33 т синтетического каучука, 1 т вторичного текстильного сырья - 0,7 т натуральных или синтетических волокон и т.д. [1].

Что касается полимеров, то в случае их вторичной переработки возникают принципиальные положительные моменты, связанные с физико-химическими свойствами пластмасс. Традиционные способы утилизации полимеров вызывают ряд затруднений, в частности, процесс их сжигания сопровождается токсичными выделениями (такими как диоксин), улавливание которых требует применения дорогостоящего оборудования, а для захоронения пластмассы имеют слишком длительные сроки разложения. Следовательно, наиболее перспективным направлением утилизации полимерных отходов является их вторичная переработка. Использование отходов полимеров в качестве новой ресурсной базы является одним из наиболее динамично развивающихся направлений переработки полимерных материалов в мире. В то же время процесс рециклинга полимеров обладает рядом противоречивых характеристик как с технологической, так и с экономической точек зрения [2].

Рециклинг полимеров представляет собой возвращение отходов и использованных полимеров в круговорот «производство-потребление», формирование замкнутых циклов оборота сырья. Возможности переработки пластмасс ежегодно увеличиваются, однако технологии переработки полимеров появились сравнительно недавно, и потому значительная часть пластмасс все еще не может быть рециклирована эффективно из-за высокой стоимости процесса, иногда даже превышающей стоимость самого производства. В связи с этим в настоящее время в мире перерабатывается порядка 22% использованных полимеров. В целом стоимость обработки и уничтожения отходов пластмасс примерно в 8 раз превышает расходы на обработку большинства промышленных отходов и почти в 3 раза - на уничтожение бытовых.

Уровень потребления полимеров в России пока значительно отстает от промышленно развитых стран. Например, по сравнению с США доля пластмасс, используемых в виде конструкционных материалов, в расчете на единицу ВВП в РФ ниже в 5 раз, а виде

упаковочных материалов в расчете на одного человека - в 7-10 раз. Одновременно темпы роста производства, переработки и потребления полимеров в России являются одними из самых высоких в мире (до 25 % в год), и в ближайшее десятилетие могут таковыми и остаться, что приведет к обострению эколого-экономической напряженности, вызванной ростом количества полимерных отходов. По различным оценкам, ежегодное накопление отходов составляет от 800 тыс. до 1 млн т в год, а средний уровень сбора и переработки не превышает 13 % [3].

В рециклинге пластмасс следует рассматривать два сегмента: переработку отходов производства и бракованных изделий (промышленные отходы) и переработку полимеров, бывших в употреблении (бытовые отходы) [4]. Причем, в первом случае доля

перерабатываемых полимерных отходов составляет около 70-80%, а во втором -только 20-25%.

По оценкам Научно-исследовательского центра по проблемам управления ресурсосбережением и отходами (ФГУ НИЦПУРО) в структуре полимерных отходов в РФ 34% составляет полиэтилен (ПЭ), 20,4% - полиэтилентерефталат (ПЭТ), 13,6% -

поливинилхлорид (ПВХ), 7,6% - полистирол (ПС), 7,4% - полипропилен (ПП) и 17% комбинированные материалы на основе бумаги и картона. При этом наибольший уровень сбора и переработки характерен для отходов ПЭ - 20%, далее ПП - до 17%, ПЭТ - 12%, ПС -12%, ПВХ - не более 10% [3]. Основными источниками вторичных полимеров являются промышленные отходы и транспортная упаковка (48%) и бытовые отходы (30%).

Переработка промышленных полимерных отходов, являющихся постоянным источником «условно чистого» сырья, не представляет особых затруднений, и в США, Европе и Японии рециклингу подвергается порядка 90-95% указанного вида отходов [5]. Тем не менее, возможности роста рынка вторичных полимеров за счет «условно чистых» промышленных отходов имеют свои ограничения. Существующие технологии переработки полимеров позволяют поддерживать достаточно постоянный уровень отходов последних, поэтому дальнейший рост объемов производства из вторичных полимеров зависит от эффективности организации рециклинга пластмассового «мусора», в котором доминируют отходы потребления, а также от качества перерабатываемых пластмасс. Решить данную проблему, в которой главным мотивирующим фактором является борьба с загрязнением окружающей среды, практически невозможно без вмешательства государства и принятия необходимых законов, организации инфраструктуры сбора отходов, понимания серьезности проблемы со стороны населения.

Еще одной проблемой является вопрос о распределении бремени расходов по утилизации полимеров. Существуют различные мнения о субъектах и характере их ответственности за данный вид отходов: от государства и производителей до потребителей полимерной продукции. В странах, где охране окружающей среды уделяется значительное внимание, объемы переработки вторичных полимеров постоянно увеличиваются. Законодательство также обязывает юридических и физических лиц осуществлять раздельный сбор отходов в специальные контейнеры с целью их последующей утилизации.

За последнее десятилетие структура твердых бытовых отходов в РФ резко изменилась в сторону увеличения доли пластиковой упаковки. Общая стоимость упаковки, находящейся в товарном обороте, составляет около 3 млрд дол., что в натуральном выражении превышает 2 млн т пластика [6].

В зависимости от особенностей состава, химического строения и свойств полимера выбирается определенный метод уничтожения его отходов: свалка или захоронение, сжигание, крекинг и пиролиз, использование в производстве строительных материалов. Что касается пластиковых упаковок, то в большинстве случаев следует учитывать их «неэкологичность», то есть одновременное содержание в их составе несколько видов материалов (например, пластика, фольги, картона и пр.), в связи с чем они не только

практически не поддаются вторичной переработке, но и зачастую не сгорают в мусоросжигающих печах.

К пластиковым, в том числе упаковочным материалам, относят 7 групп пластмасс, каждая из которых имеет свой символьно-цифровой код, содержащий информацию о типе материала, возможностях его переработки, а также для облегчения процедуры сортировки перед отправкой пластика на переработку для вторичного использования (табл. 1).

Таблица 1 -Виды полимеров, возможности их вторичной переработки и применения*

Вид полимера Вид продукции, изготавливаемый из полимера Возможность вторичной переработки Изделия из вторичного полимерного сырья

(1) Полиэтилен-терефталат (ПЭТ) - РЕТ Упаковочная продукция (бутылки, коробки) Хорошо поддается переработке и вторичному использованию Различная продукция, в том числе та же, что и из первичного сырья

(2) Полиэтилен высокого давления (ПВД) - ИБРБ Сельскохозяйственная пленка; скатерти; пленочные материалы; фасовочные пакеты, пакеты для молока; контейнеры для продуктов; бутылки для напитков; шампуней, моющих средств Хорошо поддается переработке и вторичному использованию Пленки; канистры; ирригационные трубы; контейнеры для мусора; обшивочные панели; полуфабрикаты

(3) Поливинилхлорид (ПВХ) - РУС или V Линолеум; оконные профили; кромки мебели; упаковка для бытовой техники; искусственная кожа; изоляция труб, проводов; упаковка жидкостей для мытья окон, пищевых растительных масел; банки для сыпучих продуктов и пищевых жиров Плохо поддается переработке Канализационные и дренажные трубы; телефонные кабели; листовые и тароупаковочные материалы

(4) Полиэтилен низкого давления (ПНД) - ЬБРБ Тара; емкости для хранения сыпучих продуктов; ведра; тазы; игрушки; мебельная фурнитура; пленки, пакеты; бочки, канистры; флаконы для косметики и бытовой химии Хорошо поддается переработке Та же, что и из первичного сырья

(5) Полипропилен (ПП) - РР Упаковочная пленка для пищевых, кроме молочных продуктов; тара для технических жидкостей и реактивов Поддается переработке Бамперы; вентиляционные патрубки, уплотнители; изделия с менее жесткие требованиями

(6) Полистирол (ПС) - Р8 Одноразовая посуда; авторучки; упаковка для молочных продуктов; пищевые контейнеры; игрушки; шкатулки; вазы; потолочная декоративная плитка; контейнеры для яиц; упаковочные подносы для продуктов в супермаркетах; сандвич-панели, теплоизоляционные плиты Поддается переработке Изоляционные панели; упаковочные материалы; утепляющая обшивка труб; оконные рамы; полы; другие изделия

(7) Другие полимеры Не поддается переработке -

*Составлено автором с использованием [7; 8].

ПЭТ-отходы способны претерпевать значительное количество переработок, а получаемое вторичное сырье может перерабатываться как самостоятельно, так и применяться в качестве добавки к первичному сырью. Отходы ПЭТ могут также использоваться для улучшения механических или электромеханических свойств другого полимера. Широкое

применение переработанные отходы полимеров нашли в производстве разного рода строительных материалов.

Характерная черта полимеров, прошедших рециклинг, состоит в том, что они чаще всего уступают своим первичным аналогам и в связи с этим используются по большей части в других сферах.

Использование полимерных отходов для повторного производства ограничивается их нестабильными и худшими, по сравнению с исходными полимерами, физико-химическими свойствами. Продукция, изготовленная из вторичного полимерного сырья, зачастую не удовлетворяет эстетическим критериям либо к ней предъявляются требования, которые невозможно удовлетворить при использовании вторичных полимеров. Для производства некоторых видов продукции использование вторичных полимеров в качестве исходного сырья вообще запрещено санитарными или сертификационными нормами. В связи с этим необходимо достижение определенного баланса между заданными свойствами конечного продукта и средними характеристиками вторичного полимерного материала.

Сам процесс получения изделий из вторичного полимерного сырья также связан с рядом трудностей, поскольку требует особого внимания к параметрам технологического процесса по причине их частичной деструкции, нестабильности реологических свойств или включений неполимерного происхождения. Поэтому в использовании полимерных отходов для производства готовой продукции существует два основным подхода: 1) производство изделий с невысокими эксплуатационными свойствами (например, пленки для мусорных мешков) при небольшом объеме инвестиций; 2) производство высококачественной продукции при значительных инвестиционных вложениях. В российской практике в основном используется вторичное сырье на основе полиэтилена и полипропилена.

В целом для рынков вторичного сырья характерен ряд особенностей [9].

1. Динамика цен на вторичное сырье полностью определяется состоянием спроса на него со стороны потребителей. Специфика сбора и обработки вторичного сырья не позволяет поставщикам быстро реагировать на изменения рыночной конъюнктуры, в результате чего цены на вторичное сырье меняются скачкообразно. При росте спроса цены быстро повышаются, поскольку поставщики не в состоянии за короткий период увеличить сбор и удовлетворить возросшие потребности. При падении спроса происходит резкое снижение цен, так как поставщики не могут одномоментно сократить поступления вторичного сырья, а потому вынуждены сбывать товар по низким ценам.

2. Задержка оплаты за поставленное сырье как способ завуалировать изменение рыночной конъюнктуры. Подобное поведение, в частности, характерно для крупных потребителей вторичного сырья.

3. Наибольшие объемы поставок составляют те виды вторичного сырья, которые могут заменить собой первичные его виды. Ограниченными являются поставки вторичных ресурсов, требующих глубокой переработки, что может быть объяснено их высокой стоимостью при одновременных высоких транспортных расходах, делающих их сбыт низкорентабельным.

4. Низкая динамика развития региональных рынков из-за недостаточного уровня технического оснащения потребителей вторичного сырья.

5. Рост цен при появлении новых потребителей вторичного сырья с возможным последующим резким падением, иногда ниже первоначального уровня. Исключение составляют виды вторичного сырья глубокой переработки, поскольку появившийся спрос на ранее малопривлекательные виды вторичных ресурсов и стремление обеспечить новое производство сырьем хотя бы на период окупаемости устанавливает достаточно стабильный уровень цен.

6. Основной объем вторичных видов сырья производится из небольших источников, что обеспечивает приемлемый уровень рентабельности заготовительных операций при минимальном техническом оснащении.

7. Лицензирование деятельности по заготовке вторичного сырья является ограничением для деятельности малых предприятий.

Что касается рынка вторичного полимерного сырья, то и он имеет также некоторые особенности, снижающие экономическую эффективность рециклинговой деятельности. К ним относятся:

- значительная условность вторичного сырья в качестве товара, поскольку оно представляет собой прежде всего отходы и не является результатом производства;

- более низкое качество вторичного сырья по сравнению с первичным;

- несбалансированность между спросом и предложением, где под спросом понимается количество перерабатываемых полимерных отходов, а под предложением условно понимается общий объем последних, имеющихся в наличии на данный момент [1].

В свою очередь, низкий уровень структурированности рынка вторичных полимерных изделий приводит к возникновению сложностей у компаний-переработчиков в проведении стратегического анализа, определении ими своей позиции на рынке, выявлении собственных сильных и слабых сторон и разработке необходимых корректирующих стратегий и мероприятий. Зачастую будущие компании-переработчики попадают в ловушку привлекательной перспективы получения высоких доходов от вторичной переработки полимеров. Неверная оценка рынка и потенциальных объемов сбыта продукции, недоучет затрат на первичную обработку сырья приводят к переоценке возможностей бизнеса и неоправданным ожиданиям. Итогом становится криминализация либо сворачивание бизнеса.

Серьезной проблемой в области переработки отходов в России является отсутствие законодательной поддержки использования вторичных материальных ресурсов. Если на местном уровне отдельные постановления обеспечивают льготы компаниям-переработчикам, то на федеральном уровне основополагающий документ пока не принят. Отсутствие целенаправленной государственной политики в сфере утилизации пластиковых отходов приводит к отсутствию пакета соответствующих федеральных законов и программ, финансовой поддержки бизнеса, занятого в этом секторе, неразвитости инфраструктуры сбора отходов (особенно бытового характера), а также отсутствию статистики производства и потребления вторичных полимеров, без которой невозможен анализ текущей ситуации и разработки стратегий на будущее.

Однако в целом экологический бизнес считается достаточно перспективным направлением деятельности [10], поскольку уже существует высокотехнологичное оборудование для переработки различного рода отходов, в том числе и полимерных, зарубежного и отечественного производства, а также активно ведутся исследования в области процессов и аппаратов химической технологии и использования полимеров [11-13].

Кроме этого, одной из эффективных площадок для рециклинга может быть признан технополис «Химград», расположенный в г. Казани. Технополис обладает развитой инфраструктурой, технологически обеспечивающей производства своих резидентов, транспортом, логистикой; предоставляет льготные ставки по аренде объектов недвижимости и земельному налогу, а также дает возможность доступа к административным услугам по принципу «одного окна». На площадке технополиса рециклинг применяется не только как процесс переработки полимерных материалов, но и внедрен в работу в виде комплекса организационно-технических мероприятий, начиная со сбора вторичного полимерного сырья и заканчивая производством готовой полимерной продукции [14].

С учетом имеющихся условий, а также основных принципов размещения предприятий по переработке вторичных полимеров, был разработан вариант реализации инвестиционного проекта рециклинга на площадке Технополиса «Химград», связанный с переработкой отходов полимеров и отходов деревообработки.

Проект прежде всего обеспечивает развитие рециклинга в регионе, преследует цели переработки накапливающихся отходов полимеров и древесины, улучшения экологической

обстановки в городе, создания рабочих мест, комплексного использования сырья, увеличение налоговых поступлений в бюджет и т. д. Запуск проекта благоприятен и для ряда резидентов технополиса в плане снижения расходов на складирование и вывод отходов и получения прибыли от продажи отходов.

Общая стоимость проекта с учетом НДС составляет 2 млн руб., из них стоимость оборудования - 1,7 млн руб.; срок окупаемости - 3 года; проектная численность сотрудников

- 14 чел.; прибыль - 150 тыс. руб. в месяц.

Проект содержит целый ряд преимуществ различного характера:

1) универсальность сырьевой базы, проявляющейся в возможности использования в качестве наполнителя не только древесные частицы (опилки, стружку), но и городские отходы древесины и растительные отходы сельскохозяйственного производства (лузга риса, гречихи, подсолнечника, конопли, сечки тростника и т. д.), а также вторичные полимерные материалы (полимерные отходы);

2) технология обеспечивает утилизацию изношенных и бракованных изделий ЭДПН путем измельчения и вторичной безотходной обработки;

3) изделия из ЭДПН обладают экологической чистотой, низким водопоглощением, биологической стойкостью (т.е. не разрушаются бактериями, грибком, термитами), хорошо поддаются механической обработке.

Реализация проекта также способствует реализации концепции «Утилизация, переработка отходов производства, потребления и вовлечение вторичных ресурсов в промышленное производство в Республике Татарстан» [15].

В целом для развития рециклинга полимеров как в стране, так и в регионе, должны быть созданы соответствующие инфраструктура, разработаны законодательная база и специальные программы, определены источники финансирования, оптимизированы процессы сбора отходов и собственно технологии рециклинга, определен круг конечных потребителей продуктов рециклинга. В первоочередные задачи управления рециклированием полимеров входит координация деятельности предприятий, имеющих отходы в производстве, предприятий, занимающихся переработкой отходов, и предприятий, использующих в качестве исходного сырья вторичное полимерное сырье, что позволит снизить затраты как на поиск, так и на сбыт полимерного сырья.

Литература

1. Анализ особенностей рынка вторичного сырья [Электронный ресурс] / Справочно-

информационная система. - Режим доступа: http://www.waste.ru, свободный.

2. Егорова, М.В. Возможности и ограничения рециклинга полимеров: экономико-технологический аспект / М.В. Егорова // Научная сессия. - Казань: КГТУ, 2011. - С. 214.

3. Проблемы рециклинга полимерных отходов в России [Электронный ресурс] / Ф.Ф. Гаев, В.В. Девяткин. - Режим доступа: http://www.waste.ru, свободный.

4. Гусева, Л. Рециклинг пластмасс: взгляд маркетолога / Л. Гусева // Пластикс. - 2009. - № 11 (81). -С. 22-26.

5. Малков, М.Ю. О создании отечественной индустрии переработки и утилизации отходов [Электронный ресурс] / М.Ю. Малков // Ассоциация рециклинга. - 2009. - Режим доступа: http://www.rosaro.ru, свободный.

6. Галкин, В. Доходы - из отходов [Электронный ресурс] / В. Галкин. - Режим доступа: http://www.waste.ru, свободный.

7. Вторая жизнь пластмасс [Электронный ресурс] / Библиотека машиностроителя. - Режим доступа: http://lib-bkm.ru/publ/26-1-0-430, свободный.

8. Утилизация отходов полимеров [Электронный ресурс] / Ф.Ф. Гаев. - Режим доступа: http://www.waste.ru, свободный.

9. Основные особенности рынка вторичного сырья [Электронный ресурс] / А. Масленников. - Режим доступа: http://www.rospress.ru, свободный.

10. Газизова, О.В. Экологический бизнес как одно из перспективных направлений развития инновационной экономики России / О.В. Газизова, А.Р. Абдуллина // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - №5. - С. 7-14.

11. Новокшонов, В.В. Зависимость свойств смесей ПП/ЭПК от состава композиции и молекулярных характеристик полимеров / В.В. Новокшонов, В.В. Глухов, И.В. Волкова, И.Н. Мусин,

B.И. Кимельблат // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - №4. - С. 198-205.

12. Пермяшкина, О.И. Совершенствование устройств формирования потока вспененного полимера на выходе из экструдера // О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова. // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - №4. - С. 159-165.

13. Сугоняко, Д. В. Разработка многослойных композиций на основе полиэтилена и поливинилхлорида / Д.В. Сугоняко, А.Е. Заикин // Вестник Казанского технологического университета. - 2008. - №5. -

C. 130-134.

14. Официальный сайт Технополиса «Химград». - Режим доступа: http://www.himgrad.com, свободный.

15. Концепция «Утилизация, переработка отходов производства, потребления и вовлечение вторичных ресурсов в промышленное производство в Республике Татарстан»: постановление Правительства РТ от 15.11.2007 г. № 638.

© М. В. Егорова - д-р экон. наук, проф. каф. экономики КГТУ, emv32@rambler.ru.