Переработка стекла — это переработка отходов стекла в пригодные для использования продукты. [1] Стекло, которое дробится или взрывается и готово к переплавке, называется стеклобоем . [2] Существует два типа стеклобоя: внутренний и внешний. Внутренний стеклобой состоит из дефектных изделий, обнаруженных и отбракованных в процессе контроля качества в ходе промышленного процесса производства стекла , переходных фаз изменений продукта (таких как изменение толщины и цвета) и производственных отходов. Внешний стеклобой — это отходы стекла, которые были собраны или переработаны с целью переработки. Внешний стеклобой (который может быть до или после потребителя) классифицируется как отходы. Слово «стеклобой», когда оно используется в контексте прекращения отходов, всегда будет относиться к внешнему стеклобою.
Для переработки отходы стекла необходимо очистить и удалить загрязнения. Затем, в зависимости от конечного использования и местных возможностей переработки, их также может потребоваться разделить на разные размеры и цвета. Многие переработчики собирают разные цвета стекла отдельно, поскольку стекло имеет тенденцию сохранять свой цвет после переработки . Наиболее распространенные цвета, используемые для потребительской тары, — это прозрачное (бесцветное) стекло, зеленое стекло и коричневое (янтарное) стекло. Стекло идеально подходит для переработки, поскольку ни один из материалов не разрушается при обычном использовании.
Во многих пунктах сбора есть отдельные контейнеры для прозрачного (кремневидного), зеленого и коричневого (янтарного) стекла. Переработчики стекла, намеревающиеся изготовить новую стеклянную тару, требуют разделения по цвету. Если переработанное стекло не будет перерабатываться в большее количество стекла или если переработчик стекла использует более новое оптическое сортировочное оборудование, разделение по цвету в пункте сбора может не потребоваться. Термостойкое стекло, такое как Pyrex или боросиликатное стекло , не должно быть частью потока переработки стекла, потому что даже небольшой кусочек такого материала изменит вязкость жидкости в печи при переплавке. [3]
Для использования внешнего стеклобоя в производстве необходимо удалить как можно больше загрязнений. Типичные загрязнения:
На разных этапах очистки можно использовать рабочую силу или оборудование. Поскольку они плавятся при более высоких температурах, чем стекло, отделение неорганических веществ, удаление термостойкого стекла и свинцового стекла имеет решающее значение. На современных предприятиях по переработке отходов используются сушильные системы и оптические сортировочные машины . Входной материал должен быть отсортирован по размеру и очищен для максимальной эффективности автоматической сортировки. Можно использовать более одного сортировщика свободного падения или конвейерной ленты в зависимости от требований процесса. Различные цвета могут сортироваться с помощью оптических сортировочных машин.
Стеклянные бутылки и банки подлежат бесконечной переработке. [4] Использование переработанного стекла в производстве экономит сырье и снижает потребление энергии. [5] Поскольку химическая энергия, необходимая для плавления сырья, уже израсходована, использование стеклобоя может значительно снизить потребление энергии по сравнению с производством нового стекла из кремнезема (SiO 2 ), кальцинированной соды (Na 2 CO 3 ) и карбоната кальция (CaCO 3 ). Для производства натриево-кальциевого стекла из первичного сырья теоретически требуется приблизительно 2,671 ГДж/тонну по сравнению с 1,886 ГДж/тонну для плавления 100% стеклобоя. [6] Как правило, каждое 10% увеличение использования стеклобоя приводит к экономии энергии в 2–3% в процессе плавления, с теоретическим максимальным потенциалом экономии энергии в 30%. [6] Каждая метрическая тонна (1000 кг) отходов стекла, переработанных в новые предметы, экономит 315 килограммов (694 фунта) углекислого газа , который не выбрасывается в атмосферу во время производства нового стекла. [7] Но переработка стекла не исключает процесс переплавки, на который приходится 75% потребления энергии во время производства. [8]
Использование переработанного стекла в качестве заполнителя в бетоне стало популярным, и масштабные исследования этого применения проводятся в Колумбийском университете в Нью-Йорке. [ требуется ссылка ] Переработанное стекло значительно повышает эстетическую привлекательность бетона. Недавние исследования показали, что бетон, изготовленный с использованием переработанных стеклянных заполнителей, имеет лучшую долговременную прочность и лучшую теплоизоляцию благодаря термическим свойствам стеклянных заполнителей. [9] Стекло, которое не перерабатывается, а измельчается, уменьшает объем отходов, отправляемых на свалку . [10] [3] Отходы стекла также можно не допускать на свалку, используя их в качестве заполнителя для дорожного полотна. [5]
Стеклянный заполнитель , смесь цветов, измельченных до мелкого размера, заменяет мелкий гравий или щебень во многих строительных и коммунальных проектах, снижая затраты в степени, которая варьируется в зависимости от размера проекта. Стеклянный заполнитель не острый в обращении. Во многих случаях Департамент транспорта штата имеет спецификации по использованию, размеру и процентному содержанию количества для использования. [ необходима цитата ] Обычные применения — в качестве подстилки для труб — размещается вокруг канализационных, ливневых или питьевых водопроводных труб, чтобы перенести вес с поверхности и защитить трубу. Другое распространенное применение — в качестве заполнения для выравнивания уровня бетонного пола с фундаментом. Гравий из пеностекла обеспечивает более легкий заполнитель с другими полезными свойствами.
Другие области применения переработанного стекла включают:
Смешанные потоки отходов могут собираться на объектах по переработке материалов или в системах механической биологической очистки . Некоторые объекты могут сортировать смешанные потоки отходов по цветам с использованием электрооптических сортировочных установок.
Альтернативные рынки для переработанных стеклянных отходов включают строительный сектор (использование стеклянных отходов для строительства дорожного покрытия , в качестве заполнителя в асфальте , материала для подушки труб, дренажа или заполнителя), производство цемента и бетона (использование стеклянных отходов в качестве заполнителя ), [12] [13] [14] в качестве частичной замены цемента, [15] [16] [17] частичной замены цемента и заполнителя в одной смеси [17] или сырья для производства цемента, [17] а также декоративного заполнителя, [18] абразивов, [19] или фильтрующих сред. [20]
В этом исследовании были изучены три различных образца переработанного стекла с различными кривыми градации, полученных из бытовых и промышленных отходов стекла в Виктории, с целью изучения их использования в качестве строительного материала в геотехнических приложениях. Мелкозернистое переработанное стекло (FRG) и среднезернистое переработанное стекло (MRG) были классифицированы как хорошо отсортированные (SW-SM), в то время как крупнозернистое переработанное стекло (CRG) было классифицировано как плохо отсортированное (GP) в соответствии с Единой системой классификации почв (USCS). Удельный вес переработанного стекла был примерно на 10% ниже, чем у природного заполнителя. MRG показал более высокий максимальный удельный вес сухого вещества и более низкое оптимальное содержание воды по сравнению с FRG. Испытания на истирание LA показали, что FRG и MRG имеют абразивную стойкость, аналогичную строительным и сносным материалам, в то время как CRG имел более высокие значения абразивной стойкости. Анализ после уплотнения показал стабильность для FRG и MRG, но CRG показал плохое поведение при уплотнении из-за проблем с формой частиц и поглощением влаги. CBR и испытания на прямой сдвиг выявили превосходное сопротивление сдвигу MRG и немного более высокий угол внутреннего трения по сравнению с FRG. Консолидированные дренированные трехосные испытания на сдвиг подтвердили эти результаты, предполагая, что FRG и MRG ведут себя аналогично природным песчано-гравийным смесям в геотехнических приложениях. Испытания на гидравлическую проводимость продемонстрировали среднюю проницаемость и хорошие дренажные характеристики для FRG и MRG. Также было подтверждено соответствие требованиям EPA Victoria к заполняющему материалу. В целом, исследование поддерживает использование переработанного стекла в различных геотехнических инженерных приложениях. [21]
Полимербетон , материал, обычно используемый в промышленных полах, использует полимеры , как правило, смолы , для замены цементов известкового типа в качестве связующего . Исследователи обнаружили, что измельченное переработанное стекло может использоваться в качестве замены песка при изготовлении полимербетона. [22] Согласно исследованиям, использование переработанного стекла вместо песка дает высокопрочный, водостойкий материал, подходящий для промышленных полов и дренажа инфраструктуры, особенно в зонах с интенсивным движением , таких как станции техобслуживания, зоны работы погрузчиков и аэропорты. [22] [ проза павлина ]
Несмотря на все улучшения в процессах переработки и утилизации отходов, существуют следующие проблемы:
В 2004 году Германия переработала 2,116 млн тонн стекла. Многоразовые стеклянные или пластиковые (ПЭТ) бутылки доступны для многих напитков, особенно пива и газированной воды, а также безалкогольных напитков ( Mehrwegflaschen ). Депозит за бутылку ( Pfand ) составляет 0,08–0,15 евро по сравнению с 0,25 евро за перерабатываемые, но не подлежащие повторному использованию пластиковые бутылки. Залог не взимается за стеклянные бутылки, которые не наполняются повторно.
Бутылки, не подлежащие сдаче на хранение, принимаются в трех цветах: белом, зеленом и коричневом.
В 2021 году Индия переработала 78,6 млн тонн стекла. Многие напитки упаковываются в многоразовые стеклянные и пластиковые (ПЭТ) бутылки, особенно пиво и газированная вода. Переработанные отходы стекла имеют множество применений, например, в качестве добавок к цементу и краске, а также для повторного производства стеклянной плитки.
В частности, индийские компании по переработке отходов (Faizal Ahamed & Co, AMB Traders, Abubakkar Sons и JBA Groups в Тамил Наду, Индия) собирают 5 миллионов тонн стекла для переработки в месяц.
Бутылки, не подлежащие сдаче на хранение, обычно собираются трех цветов: прозрачные, зеленые и коричневые.
Первый банк для бутылок, не подлежащих сдаче на хранение ( glasbak ), был установлен в Зейсте в 1972 году. Стекло собирается трех цветов: белое, зеленое и коричневое. [25] Залог взимается за многоразовые пивные бутылки при возврате в супермаркеты . [26]
Пункты сбора стекла, известные как банки бутылок , очень распространены вблизи торговых центров , на объектах общественного пользования и в местных кварталах в Соединенном Королевстве . Первый банк бутылок был представлен Стэнли Рейсом CBE , тогдашним президентом Федерации производителей стекла, и Роном Инглэндом в Барнсли 6 июня 1977 года. [27] Исследования проводились DoE в Warren Spring Laboratory , Stevenage, (теперь AERA в Харвелле) и Nazeing Glass Works, Broxbourne, чтобы доказать, можно ли изготовить пригодное к использованию стеклянное изделие из более чем 90% переработанного стекла. Было обнаружено, что необходимо использовать магниты для удаления нежелательных металлических пробок в смеси.
Банки для бутылок обычно располагаются рядом с пунктами сбора других перерабатываемых отходов, таких как бумага , металлы и пластик . Местные, муниципальные сборщики отходов обычно имеют один центральный пункт для всех типов отходов, в котором находятся большие стеклянные контейнеры.
В 2007 году в Соединенном Королевстве насчитывалось более 50 000 пунктов приема бутылок, и ежегодно перерабатывалось 752 000 тонн стекла. [28]
Около 45% отходов стекла перерабатывается каждый год. [29]
Скорость переработки и методы сбора отходов существенно различаются в Соединенных Штатах, поскольку законы пишутся на государственном или местном уровне, а крупные муниципалитеты часто имеют свои собственные уникальные системы. Во многих городах осуществляется переработка на обочине дороги , то есть они собирают бытовые отходы, пригодные для переработки, еженедельно или раз в две недели, которые жители выкладывают в специальные контейнеры перед своими домами и вывозят на предприятие по переработке материалов . Обычно это однопоточная переработка , которая создает нечистый продукт и отчасти объясняет, почему по состоянию на 2019 год в США уровень переработки составляет около 33% по сравнению с 90% в некоторых европейских странах. [30] В европейских странах действуют требования к минимальному содержанию переработанного стекла и более распространены системы залога-возврата, которые обеспечивают более равномерные потоки материалов. [31] Более низкая плотность населения и большие расстояния на большей части территории Соединенных Штатов, а также стоимость доставки тяжелого стекла также означают, что переработка по своей сути неэкономична в местах, где поблизости нет покупателей. [31]
Жители квартир обычно используют общие контейнеры, которые могут быть собраны городом или частными компаниями по переработке, которые могут иметь свои собственные правила переработки. В некоторых случаях стекло специально сортируется в отдельный контейнер, поскольку битое стекло представляет опасность для людей, которые затем вручную сортируют смешанное вторсырье. Отсортированное вторсырье затем продается компаниям для использования в производстве новых продуктов.
В 1971 году в штате Орегон был принят закон, требующий от покупателей газированных напитков (таких как пиво и газировка) платить пять центов за контейнер (в апреле 2017 года сумма была увеличена до десяти центов) в качестве депозита, который будет возвращен любому, кто вернет контейнер на переработку. С тех пор этот закон был скопирован в девяти других штатах , включая Нью-Йорк и Калифорнию. Аббревиатуры штатов с законами о депозите напечатаны на всех соответствующих бутылках и банках. В штатах с этими законами о депозите за контейнеры большинство супермаркетов автоматизируют процесс возврата депозита, предоставляя машины , которые будут подсчитывать контейнеры по мере их вставки, а затем распечатывать кредитные ваучеры, которые можно обменять в магазине на количество возвращенных контейнеров. Небольшие стеклянные бутылки (в основном пивные) разбиваются по одной внутри этих машин для возврата депозита по мере вставки бутылок. Большой колесный бункер (примерно 1,5 м на 1,5 м на 0,5 м) внутри машины собирает битое стекло до тех пор, пока его не опорожнит сотрудник. Возврат за бутылки по всей стране позволяет компенсировать 80% стоимости стеклянной тары, требующей внесения залога. [5]
Крупнейшие компании в этой сфере включают Strategic Materials, которая закупает переработанное стекло для 47 предприятий по всей стране. [32] Strategic Materials работает над исправлением заблуждений о переработке стекла. [33] Производители стекла, такие как Owens-Illinois, в конечном итоге включают переработанное стекло в свою продукцию. Glass Recycling Coalition — это группа компаний и заинтересованных сторон, работающих над улучшением переработки стекла. [34]
В 2019 году многие австралийские города после десятилетий плохого планирования и минимальных инвестиций сворачивают свои программы переработки стекла в пользу использования пластика. [35]
В течение многих лет в Австралии существовал только один штат со схемой возврата депозита на стеклянную тару. Другие штаты безуспешно пытались лоббировать схемы депозита на стекло. [36] Совсем недавно эта ситуация кардинально изменилась: к первоначальной схеме в Южной Австралии теперь присоединились узаконенные схемы депозита на тару в Новом Южном Уэльсе, [37] Квинсленде, [38] Австралийской столичной территории [39] и Северной территории, а такие схемы запланированы в Западной Австралии (2020), Тасмании (2022) и Виктории (2023).
В Южной Африке действует эффективная система возврата бутылок, которая включает бутылки из-под пива, спирта и ликеров. Бутылки и банки, произведенные в Южной Африке, содержат не менее 40% переработанного стекла. [40]
Анализ жизненного цикла (LCA) является важным инструментом для экологической оценки продуктов или процессов. LCA является принятым на международном уровне стандартом (ISO 14040 и ISO 14044) и научным инструментом, который используется для количественной оценки экологических показателей, относящихся к различным этапам жизненного цикла наших продуктов, включая такие этапы, как производство сырья и энергоснабжение. Результаты сравниваются на основе показателей LCA с конечной целью определения эксплуатационной эффективности и оптимизации конструкции продукта при обеспечении более высокого уровня экологической прозрачности. [41] Жизненный цикл стекла начинается с добычи сырья, распределения, использования конечными потребителями и утилизации/захоронения. В свете сохранения экономики и окружающей среды исследователи работают над устранением линейности этого жизненного цикла, чтобы иметь замкнутый цикл, в котором добыча сырья и захоронение после конечного потребления будут исключены. [41] Стекло разлагается в окружающей среде в течение миллионов лет и еще больше на свалке. К счастью, стекло на 100% подлежит вторичной переработке, что делает его устойчивым ресурсом для производства новых форм упаковки без зависимости от сырья. Проблема в том, что в ЕС для вторичной переработки собирается только 70% стекла (в США — 30%) (что уже хорошо, но может быть и лучше). [8] Следовательно, его пригодность к вторичной переработке может быть улучшена за счет повышения уровня его сбора по всему миру. Единственный способ повысить уровень сбора — это просветить каждого потребителя стекла, чтобы он правильно утилизировал его, и выступить против неправильной утилизации этого стекла.
Анализ Cradle-to-Cradle — это подход, который оценивает общую устойчивость продукта на протяжении всего его жизненного цикла. Он расширяет определение качества дизайна, включая положительные эффекты на экономическое, экологическое и социальное здоровье. Анализ Cradle-to-Cradle для стекла показал, что наиболее влиятельная фаза жизненного цикла стекла приходится на использование его сырья. Вот почему устойчивость этого продукта сосредоточена на устранении этой стадии производства путем переработки использованного стекла для производства вторичного сырья. [42]
Международная организация по стандартизации (ИСО) — это неправительственная организация (созданная под эгидой ООН), которая объединяет государственный и частный секторы. ИСО — это международный устанавливающий стандарты для «бизнеса, правительства и общества» посредством своего стремления к добровольным стандартам. Эти стандарты варьируются от тех, которые касаются размеров, ясности и мер веса, до систем, которые предприятия должны внедрять для повышения удовлетворенности клиентов. Таким образом, ее работа оказывает непосредственное влияние на повседневную жизнь, формируя и формируя способ ведения торговли, операционные процедуры бизнеса и способ взаимодействия потребителей с рынками. [43] Некоторые из этих стандартов были результатом соглашения правительства и бизнеса о разработке продукта; другие стали следствием коммерческих баталий, которые велись за наиболее подходящий формат. Организация гордится тем, что разработала более 17 000 международных стандартов за свою 60-летнюю историю и утверждает, что она занимается разработкой дополнительных 1100 стандартов каждый год. [43] ИСО обычно учитываются при оценке жизненного цикла продуктов.
ISO 81.040 содержит международные стандарты для стекла. Он разделен на четыре главы.
Другие связанные ИСО:
Медиа, связанные с переработкой стекла на Wikimedia Commons