Коротка відповідь на обидва запитання – так-, але більша відповідь вимагає розпакування того, що означає «повторне використання» на практиці та що означає «перероблене» в контексті міських систем утилізації відходів, які не призначені для нетканих поліпропіленових матеріалів.
За останні два десятиліття нетканий поліпропілен став домінуючим матеріалом для рекламних і роздрібних сумок. Матеріал легкий, міцний для своєї ваги, недорогий у виробництві та легко приймає друковану графіку. Але ті самі властивості створюють ускладнення, коли термін служби мішка закінчується.
У цій статті розглядається матеріалознавство, докази життєвого циклу та практичні реалії повторного використання та переробки дляНетканий мішок для продуктівs.
Що насправді означає "нетканий".
Термін «не{0}}тканий» описує спосіб виробництва тканини, а не конкретний хімічний склад. У контексті продуктових пакетів матеріалом майже завжди є поліпропілен спанбонд (PP) -термопластичний полімер, отриманий з пропіленового газу, який сам по собі виробляється з пропану або нафти при переробці нафти чи природного газу.
Виробництво спанбонду працює таким чином: гранули поліпропілену розплавляються, екструдуються через сотні крихітних сопел для утворення безперервних ниток, а потім укладаються на рухомий ремінь у довільній формі. Потім полотно скріплюється-зазвичай за допомогою тепла та тиску через каландрові валики, або іноді голко{2}}пробивленням чи хімічним зв’язуванням-для створення цілісного листа. Результат на вигляд і на дотик схожий на тканину, але вона не виткана. Нитки основи і качка, переплетені під прямим кутом, відсутні. Структурна цілісність повністю забезпечується мережею скріплених ниток.
Дослідження механічних властивостей нетканих матеріалів спанбонд, опублЖурнал інженерних волокон і тканині пов’язаних журналів з розробки полімерів показує, що міцність на розрив у машинному напрямку (напрямок, у якому були укладені нитки) зазвичай на 30–60% вища, ніж у поперечному-машинному напрямку. Ця анізотропія має значення для довговічності сумки: сумка для продуктів, яка руйнується в точці кріплення ручки, зазвичай виходить з ладу через те, що навантаження прикладається поперек слабкої осі нетканого листа.
Багаторазове використання: скільки поїздок?
Твердження щодо багаторазового використання поліпропіленових нетканих мішків базується на двох властивостях: матеріал не легко рветься під нормальним навантаженням, а ручки-якщо належним чином посилені-витримують повторні цикли підйому.
Дослідження, які намагалися кількісно оцінити цикли повторного використання, зазвичай визначають «кінець терміну служби» як момент, коли в сумці або утворюється отвір, більший за вказаний розмір, втрачається ручка, або зазнає такого сильного пошкодження поверхні, що користувач викидає її. Дослідження оцінки життєвого циклу (LCA), у якому порівнювалися одноразові-пластикові пакети, паперові пакети, бавовняні сумки та поліпропіленові-неткані сумки-, опубліковані вЕкологічні науки та технологіїі подібні журнали-виявили, що поліпропіленовий не-тканий мішок необхідно повторно використовувати приблизно 11–26 разів, щоб отримати беззбитковість із одноразовим-мішком із-поліетилену низької щільності (LDPE) на-основі використання, залежно від категорії впливу, що вимірювалася (зміна клімату, евтрофікація, споживання води тощо).
Широкий діапазон цієї оцінки відображає методологічні відмінності в моделюванні LCA. Дослідження, які припускають, що нетканий мішок повторно використовується 50 або 100 разів, дають дуже сприятливі екологічні профілі. Дослідження, які припускають, що його повторно використовують лише 5–10 разів, дають менш сприятливі результати.
Рівень практичного повторного використання є змінною, яка визначає фактичний екологічний результат. Опитування поведінки споживачів, зібрані такими агентствами, як Агентство навколишнього середовища Сполученого Королівства та подібні органи в інших юрисдикціях, показують, що багато споживачів ставляться до не-рекламних сумок як до одноразових-використовуваних речей, незважаючи на технічну можливість повторного використання. Сумка купується безкоштовно на виставці або при покупці, використовується один або два рази, а потім зберігається в ящику або викидається. У таких випадках екологічний облік різко змінюється: технічно багаторазовий мішок, який не використовується повторно, не дає жодних переваг перед-одноразовою альтернативою.
A Неткані пакети для продуктівпрограма, яка включає спонукання до поведінки-наприклад, повідомлення, що відображається в точці продажу, або невелику знижку за кожне повторне використання-постійно забезпечує більшу середню кількість повторного використання під час польових випробувань. Технічна здатність матеріалу не є обмежуючим фактором; формування споживчої звички є.
Деградація та термін служби
Поліпропілен руйнується під дією ультрафіолетового (УФ) випромінювання, підвищеної температури та механічного стирання. Випробування на зовнішній вплив, проведені відповідно до ASTM D1435 (практика вивітрювання пластмас на відкритому повітрі), показують видиме крейдування поверхні та втрату міцності на розрив у поліпропіленових тканинах спанбонд протягом 3–6 місяців безперервного перебування на відкритому повітрі, залежно від географічної широти та сезонної інтенсивності ультрафіолетового випромінювання.
Термін служби пакета для продуктів, який зберігається в приміщенні та періодично використовується, значно довший-зазвичай 1–3 роки регулярного використання, доки не вийде з ладу кріплення ручки або тканина непоправно порветься. Обмежуючим фактором зазвичай є не розкладання полімеру, а механічна втома в точках концентрації напруги: шви кріплення ручок, загнуті кути та ділянки, де надрукована фарба зробила тканину жорсткішою та спричинила-поява тріщин.
Додавання УФ-стабілізаторів і антиоксидантних пакетів при виробництві поліпропіленових гранул значно подовжує термін експлуатації на відкритому повітрі. Більшість комерційних нетканих сумок, призначених для відкритих ринків (пляжні сумки, сумки для фермерських ринків), містять ці добавки. Компроміс-полягає в тому, що стабілізований поліпропілен є більш стійким до погіршення навколишнього середовища навіть у середовищі звалищ або компостування, що ускладнює-управління -життям.
Переробка: технічна відповідь проти практичної відповіді
Технічно поліпропілен підлягає переробці. Він класифікується як ідентифікаційний код смоли №5 у стандарті ASTM D7611 / ASTM D7611M для ідентифікаційних кодів смоли. Чисті поліпропіленові лусочки можна розплавити-в перероблені гранули, а потім у нові продукти-зазвичай не-їжа-контактуючі предмети, такі як компоненти салону автомобіля, корпуси акумуляторів або паркові лавки.
Практично,Неткані пакети для продуктіврідко переробляються через системи бордюрів. Причини як технічні, так і економічні:
Зараження.Пакети для продуктів накопичують залишки їжі, жир, бруд і чорнило. Підприємства з переробки сортують змішані пластики за типом смоли за допомогою спектроскопії ближнього-інфрачервоного (NIR) або густинної флотації. Забруднений не-тканий матеріал може бути неправильно-відсортований або може забруднити партію чистих пластівців, погіршуючи якість переробленого матеріалу.
Переплутування волокон у сортувальному обладнанні.Не-ткані матеріали можуть легше зачепитися за сортувальні екрани та конвеєри, ніж жорсткі пластикові контейнери. Засоби відновлення матеріалів (MRF) оптимізовані для пляшок, контейнерів і жорсткої упаковки-, а не для гнучких тканин. Заплутаність спричиняє простої та збільшує витрати на обслуговування.
Низька матеріальна цінність.Поліпропілен має нижчу ринкову ціну, ніж PET (№1) або HDPE (№2). Тонкий форм-фактор не-тканого мішка з низькою -щільністю дає дуже мало полімерної маси, яку можна відновити на одиницю. Економіка збору, сортування, очищення та переробки нетканих пакетів рідко враховується в муніципальних програмах переробки.
Деякі роздрібні торговці та розповсюджувачі рекламної продукції запровадили програми-повернення, які спрямовують використані неткані пакети до спеціалізованих переробників. Ці програми працюють шляхом агрегування об’єму та попереднього-сортування матеріалу перед тим, як він потрапляє до переробника, що покращує економіку. Але ці програми охоплюють невелику частину від загального обсягу мішків в обігу.
Термічна переробка та рекуперація енергії
Якщо механічна переробка недоступна, поліпропілен можна спалити для відновлення енергії. Теплотворна здатність поліпропілену приблизно на 46 МДж/кг-вища, ніж вугілля, і порівнянна з дизельним паливом. Сучасні установки для-перетворення-енергії з відходів, оснащені селективним каталітичним відновленням для контролю NOx і тканинними фільтрами для видалення твердих часток, можуть відтворювати 20–25% вхідної енергії у вигляді електроенергії, а решта відводиться у вигляді низько-тепла.
Рамкова директива Європейського Союзу щодо відходів (2008/98/EC, зі змінами) класифікує рекуперацію енергії як перевагу перед захороненням, але підпорядковану переробці в ієрархії відходів. Для не-тканих мішків, які неможливо механічно переробити через забруднення або відсутність місцевої інфраструктури, відходи-в-енергію є соціально кращим способом утилізації порівняно з захороненням, де матеріал зберігається практично необмежено довго в анаеробних умовах.
Осипання мікропластику
Новіші питання в дослідницькій літературі стосуються того, чи неткані поліпропіленові тканини виділяють мікрочастинки пластику під час використання та прання. Дослідження виділення мікроволокон із синтетичних текстильних матеріалів, у тому числі нетканих матеріалів, виявили виділення частинок під час механічного перемішування (наприклад, у барабані пральної машини). Величина виділення з не-тканих пакетів для продуктів не була досліджена так ретельно, як з тканих або в’язаних поліефірних тканин, але механізм подібний: абразивний контакт розриває нитки в місцях їх з’єднання, і звільнені фрагменти потрапляють у потік стічних вод.
Дослідження, опубліковані вНаука про загальне середовищеіБюлетень забруднення моряпро вивільнення мікропластику з матеріалів на основі поліпропілену-вказує на те, що виділені частинки зазвичай мають розмір 50–500 мікрометрів-достатньо малі, щоб пройти через багато систем фільтрації очисних споруд і потрапити в поверхневі води. Екологічна доля поліпропіленових мікропластиків є областю активних досліджень; Сучасні дані свідчать про те, що мікропластик ПП плаває у прісній і морській воді (оскільки щільність ПП менша, ніж у води) і поступово розкладається під дією УФ-променів, але час повної мінералізації вимірюється десятиліттями, а не роками.
Споживачі, які перуть поліпропіленові неткані пакети для продуктів, щоб видалити плями від їжі чи запахи, повинні знати, що прання прискорює відшарування мікроволокна. Ручне-миття в холодній воді з мінімальним перемішуванням зменшує, але не усуває ефект. Лінійне-сушіння, а не машинне-сушіння також зменшує механічне стирання.
Порівняння кінцевих--шляхів життя
Структура оцінки життєвого циклу, визначена в ISO 14040 та ISO 14044, надає структурований спосіб порівняння сценаріїв кінця--життєвого циклу. Відповідні шляхи для поліпропіленового нетканого мішка:
Повторне використання (збільшений термін служби):Відстрочує кінець--життєвого терміну та амортизує початковий вплив на виробництво протягом кількох циклів використання. Майже завжди це найбільш-цінне використання сумки.
Механічна переробка:Перетворює матеріал на інший поліпропіленовий продукт. Утворює новий полімер, але зі зниженими механічними властивостями порівняно з первинним матеріалом (розрив полімерного ланцюга під час повторної обробки).
Відновлення енергії:Відновлює калорійність у вигляді тепла та електрики. Не відновлює полімер, але витісняє споживання викопного палива на електростанції.
Полігон:Відсутність відновлення матеріалів або енергії (у більшості юрисдикцій; деякі сміттєзвалища збирають метан із спільно -утилізованих органічних відходів, але поліпропілен не виділяє значної кількості метану, оскільки в ньому відсутні гідролізуючі зв’язки). Матеріал зберігається від десятиліть до століть.
Сміття / викид в навколишнє середовище:Сумка потрапляє в природне середовище. Фотодеградація в кінцевому підсумку розбиває полімер на більш дрібні фрагменти, але повна мінералізація до CO2 і води в умовах навколишнього середовища відбувається надзвичайно повільно.
Дослідження LCA послідовно класифікують ці шляхи у порядку, зазначеному вище: спочатку повторне використання, потім механічна переробка, потім відновлення енергії, потім захоронення, потім сміття. Рейтинг надійний для багатьох категорій впливу, хоча величина різниці між переробкою та рекуперацією енергії змінюється залежно від ефективності місцевого об’єкта з утилізації відходів--.
Практичні рекомендації
Для споживачів і закупівельників уточнНеткані пакети для продуктівдля роздрібної торгівлі чи рекламного використання застосовуються кілька міркувань,-основаних на доказах:
Укажіть більшу основну вагу.Тканини з щільністю 80–120 г/кв. м витримують більше циклів повторного використання, ніж тканини з щільністю 60 г/кв.м, до того як шви-порушуються. Додаткова полімерна маса компенсується збільшеним терміном служби, якщо коефіцієнт повторного використання порівнянний.
Зміцніть точки кріплення ручки.Термічне скріплення або зшивання -закріпок у швах ручок-зменшує найпоширеніші види поломок.
Включайте повторне використання повідомлень.Сумки, які містять друковане повідомлення про цілі повторного використання (наприклад, «Ця сумка замінила X одноразових-сумок»), корелюють із вищою спостережуваною частотою повторного використання в поведінкових дослідженнях.
Встановіть-канал-повернення до кінця життя-.Навіть простий збірний контейнер на місці розповсюдження підвищує ймовірність того, що пакети потраплять до механічного переробника, а не до звалища.
Уникайте припущень про можливість компостування.Поліпропілен не підлягає компостуванню відповідно до загальновизнаних стандартів (EN 13432, ASTM D6400). Пакети з написом «biodegradable PP» зазвичай містять добавку, яка сприяє окислювальному розкладанню, але кінцевим продуктом все ще є фрагменти мікропластику, а не біологічна асиміляція. Директива Європейської комісії 2019/904 щодо одноразового-пластику чітко вирішує занепокоєння щодо оксо-розкладаного пластику, зазначаючи, що він не призводить до повного біологічного розкладання протягом розумного періоду часу.
Список літератури
- ASTM International.ASTM D1435: Стандартна практика зовнішнього впливу пластику. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM International.ASTM D7611 / D7611M: Стандартна практика кодування пластикових виробів для ідентифікації смоли. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM International.ASTM D6954: Стандартний посібник із впливу та випробування пластмас, які розкладаються в навколишньому середовищі шляхом комбінації окислення та біодеградації. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ASTM International.ASTM D6400: Стандартні специфікації для маркування пластмас, призначених для аеробного компостування на муніципальних або промислових підприємствах. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Міжнародна організація стандартизації.ISO 14040: Екологічний менеджмент - Оцінка життєвого циклу - Принципи та структура. ISO, Женева, 2006.
- Міжнародна організація стандартизації.ISO 14044: Екологічний менеджмент - Оцінка життєвого циклу - Вимоги та вказівки. ISO, Женева, 2006.
- Європейський парламент і Рада.Директива 2008/98/EC про відходи (Рамкова директива про відходи). Офіційний журнал Європейського Союзу, 2008.
- Європейська комісія.Директива (ЄС) 2019/904 про зменшення впливу певних пластикових виробів на навколишнє середовище. Офіційний журнал Європейського Союзу, 2019.
- Rochman, CM та ін. «Класифікуйте пластикові відходи як небезпечні».природа, том. 494, випуск 7436, 2013, стор. 169–171.
- Де Фронд Х. та ін. «Мікропластикові волокна в навколишньому середовищі: потреби в дослідженнях, які випливають із робочої групи Fiber Shedding».Екологічні науки та технології, Том. 55, Випуск 4, 2021, стор. 2134–2147.
- Шен М. та ін. «Мікропластик у навколишньому середовищі: огляд методів ідентифікації та кількісного визначення».Наука про загальне середовище, том . 756, 2021, 143977.
- Університет Західної Англії, Брістоль.Оцінка життєвого циклу сумок для перенесення супермаркетів. Заключний звіт Агентству з навколишнього середовища Великобританії, 2011 р.
- Zhu, J. і CQ Yang. «Механічні властивості та аналіз руйнувань нетканих матеріалів спанбонд».Журнал інженерних волокон і тканин, том. 14, випуск 3, 2019.