Пластпереработка: состояние и перспективы
В статье показан процесс укрепления сырьевой базы для производства в нашей стране изделий из пластмасс и рассмотрены тенденции развития мирового рынка данной продукции.
Сырьевая база для производства изделий из пластмасс многообразна и является определяющим фактором стоимости и качественных показателей производимой полимерной продукции. На рисунке 1 представлена «пирамида» пластмасс, отражающая видовой состав пластмасс по их температуре плавления.
Рисунок 1 – Пирамида пластмасс по температуре их плавления
В последние годы Россия в значительной степени расширила свой производственный потенциал по выпуску пластмасс: в 2019 году производство достигло 8,76 млн.т, то есть за 5 лет прирост составил 64,2%. В таблице 1 приведены объемы выпуска основных видов пластмасс в 2019 году относительно предыдущего года.
Таблица 1 – Объемы выпуска в России основных видов пластмасс в 2018-2019 гг.
Вид полимера
Объем выпуска в 2019 году, тыс.т
Объем выпуска в 2018 году, тыс.т
Полимеры этилена в первичных формах
в том числе полимеры этилена
Полимеры пропилена в первичных формах
Поливинилхлорид в первичных формах
Полиацетали, прочие полимеры простых эфиров и эпоксидные смолы в первичных формах, поликарбонаты, алкидные смолы, полимеры сложных эфиров аллилового спирта и прочие полимеры сложных эфиров в первичных формах
Источник: Росстат-2019
Процесс расширения производственной базы по выпуску пластмасс продолжается и основную лепту вносят крупнейшие компании химического и нефтехимического комплекса — ПАО «СИБУР-холдинг» и ПАО «НИЖНЕКАМСКНЕФТЕХИМ» (НКНХ). СИБУР о сенью 2019 года в тестовом режиме запустил новый нефтехимический комплекс «Запсибнефтехим» в г. Тобольск и в ходе пусконаладки уже выпускается тестовая продукция (полиэтилен). После выхода на проектную мощность в 1,5 млн т полиэтилена и 500 тыс т полипропилена это будет крупнейшее производство полимеров в России и Европе.
Другим крупным проектом является проект НКНХ о строительстве комплекса ЭП-1200 по выпуску этилена с производством полимеров суммарной мощностью более 700 тыс тонн в год. Ввести объект в эксплуатацию предполагается в 2023 году.
Таким образом, создаются предпосылки для более ускоренного развития процесса переработки пластмасс и приближения показателя потребления полимерных изделий на душу населения в России к показателю в ведущих странах мира (рисунок 2).
Рисунок 2 – Душевое потребление полимерных изделий в ведущих странах мира, кг/чел.
Синтез полимеров – это уникальное достижение химиков, но как химическое образование пластмассы представляют практическую значимость только с позиций их дальнейшей переработки в изделия. Формирование в России мощной производственной базы по выпуску пластмасс будет стимулировать производство полимерных изделий. Но возникает вопрос: Какие изделия из пластмасс наиболее востребованы?
Посмотрим на основные тенденции развития мирового рынка изделий из пластмасс, которые следует учитывать при разработке собственной стратегии развития данного сектора экономики.
Упаковка
Основной сферой применения полимерных изделий во всех странах мира является сектор упаковки ( в ЕС — примерно 40% произведенных изделий, рисунок 3).
Рисунок 3 . Структура потребления пластмасс в Евросоюзе в 2017 г.
Источник: Plastics – the Facts 2018
Объем мирового рынка упаковки в 2018 г составил примерно 200 млрд долл. Активно развиваются секторы упаковки пищевых продуктов, безалкогольных напитков, средств личной гигиены, бытовых средств, электроники, автокомпонентов. Все это приведет к еще большему росту объемов рынка в ближайшем будущем.
Совершенствуются и сами материалы, и конструкции упаковки. Она становится более функциональной, экологичной и привлекательной. Наиболее используемыми полимерами в области производства упаковочных изделий и материалов, являются ПЭ, ПП и ПЭТ (рисунок 4).
Рисунок 4. Сырьевая структура упаковочных изделий, %
Р ынок полимерной упаковки принято разделять на два основных сегмента: жесткая (банки, бутылки, контейнеры и прочие емкости, не изменяющие форму) и гибкая упаковка , соответственно, изменяющая свою форму исходя их специфики содержимого.
В период 2019-2027 гг. ежегодный прирост рынка жесткой упаковки в мире ожидается на уровне 4% в год и в 2020 году оценивается в 222,5 млрд долл., причем изделия из ПЭТ сохранят свои лидирующие позиции..
Темпы развития рынка гибкой упаковки ожидаются выше – порядка 4,77% в год, при этом в регионе АСЕАН в период с 2016 до 2024 г. темпы роста прогнозируются на уровне 5,7 %.
Основным потребителем пластиковой упаковки и в перспективе будет пищевая промышленность (примерно 60%, рисунок 5).
Рисунок 5. Структура рынка гибкой полимерной упаковки, %
Рынок будет развиваться под воздействием следующих процессов:
- ужесточением требований к безопасности упаковки для здоровья;
- необходимостью сокращения объема отходов упаковки;
- снижением толщины пленок при увеличении количества слоев и улучшением барьерных характеристик;
- повышением роли биопластиков;
- ростом спроса на прозрачные барьерные пленки.
Ключевым сдерживающим фактором роста спроса на полимерную упаковку является емкость рынка фасованных пищевых продуктов. Сегодня возможности для роста лежат в области внедрения инноваций в производстве упаковок и этот процесс уже получил развитие. Среди них – так называемая «умная упаковка» и «вакуумная упаковка».
В категорию «умной упаковки» входит упаковка, позволяющая создавать контролируемую среду для продукта, продлять его сроки годности, и интеллектуальная упаковка, которая демонстрирует состояние продукта, взаимодействует с потребителем или другими устройствами. По оценке аналитиков Smithers Pira (Великобритания), мировой рынок «умной» упаковки будет увеличиваться на 7,5 % в год в ближайшие пять лет, а рынок интеллектуальной упаковки — на 18 % в год (по сравнению с темпами расширения рынка обычной упаковки на уровне 4,9 % в год).
При «вакуумной упаковке» заключенные в различные технологические оболочки поглотители кислорода вступают в химическую реакцию с кислородом и полностью поглощают его внутри упаковки с продуктом. Применение поглотителей кислорода позволяет увеличить сроки годности продукции, защитить ее от плесени, бактерий, прогорклости, испарений и влаги, сохранить питательные вещества продукта, его первоначальные вкус, цвет и запах, исключить необходимость использования химических консервантов. С поглотителями кислорода можно упаковывать все виды пищевой продукции, в том числе свежее мясо, полуфабрикаты, мясные изделия.
Широкие горизонты для внедрения имеет технология изготовления полимерных банок. Они изготавливаются из пригодного для вторичной переработки полипропилена со слоем этиленвинилового спирта и пригодны для использования в консервном секторе. Например, технология Klear американской компании Milacron Holdings Corp. позволяет вытеснять металл в вопросе упаковки методом консервации.
Обозначился спрос на упаковку, которую можно повторно запечатать. Такая функция упаковки позволяет продлить срок годности продуктов питания и, что немаловажно, — снизить объемы отходов.
В то же время, рост спроса на пластиковую упаковку обостряет проблему загрязнения окружающей среды, поэтому в мире обозначился тренд на введение мер, ограничивающих потребление полиэтиленовых пакетов и ПЭТ-бутылок. Предпочтение отдается более экологичной бумажной упаковке и упаковке из биополимеров, а государственные регулирующие нормы стали важным фактором, определяющим развитие рынка пластиковой упаковки.
Пленки
На пленки приходится более 25% мирового потребления пластмасс. Согласно прогнозам, в перспективе мировой рынок пленочных материалов будет расти ежегодно на 5%. В 2020 году он оценивается в объеме 68,4 млн т, что в стоимостном исчислении разные эксперты оценивают в 117,6-125 млрд долл. При этом ПЭ-пленки сохранят лидирующие позиции (рисунок 6).
Рисунок 6 . Сырьевая структура потребления пленочных материалов (в среднем по миру в 2017 г.), %
Современный рынок полимерной упаковки предъявляет к полимерным пленкам все более жесткие требования. Среди ключевых – барьерные свойства и технологичность, предусматривающая удобство эксплуатации пленок и хорошее соотношение цена/качество.
Американское подразделение Toray Plastics анонсировало две высокобарьерные пленки PET с покрытием – металлизированную Lumirror MK61HB и прозрачную Lumirror PA1HB, то есть, в зависимости от требований заказчика, ее барьерный слой формируется либо металлизацией, либо поверхностной экструзией. Отдельная специализация MK61HB – барьер для влаги и кислорода, в то время как PA1HB способна преграждать путь лишь кислороду. Как заявляет разработчик, новые материалы – надежная альтернатива фольге, пленкам PET и OPP с покрытием PVdC, а также пленкам PET, покрытым окисью алюминия.
Разработчики Uflex сообщили о создании специального полимерного материала, который позиционируется в качестве замены двухосно-ориентированной полиамидной пленке (BOPA), в обиходе часто называемой нейлоном. Эта же компания разработала полимерную пленку с атласно-мягкой поверхностью, которая при этом прочна и долговечна. Она изготовлена из инновационного двуосноориентированного полиэтилентерефталата (БОПЭТ). Эта упаковка является очень прочной на растяжение, она тоньше других упаковочных пленок, благодаря чему позволяет оптимизировать затраты на логистику.
Не менее интересную пленкуразработала компания JindalFilms – полиолефиновую пленку SealTOUGH с улучшенными характеристиками термосвариваемости. Основная сфера применения изготавливаемой методом соэкструзии пленки – использование в составе ламинатов в качестве слоя, отвечающего за термическую сварку швов гибкой упаковки. В сравнении с традиционными термосвариваемыми пленками, толщина нового материала может быть уменьшена на 40% (с 30 до 18 мкм).
Важную роль в современной упаковке играют многослойные пленки. Комбинируя несколько слоев разных полимеров (ПП, ПЭ, ПА, PET и пр.), производитель может воспользоваться возможностью механических свойств одного полимера и барьерных свойств другого для создания «совершенной» упаковки. Многослойная пленка состоит из «структурных» слоев, обычно снаружи, и барьерных слоев внутри. Где необходимо, «скрепляющие» слои используются в качестве клея между слоями.
Компания Nova Chemicals разработала гибкую пленку, обеспечивающую барьер по отношению к кислороду и при этом легко перерабатываемую вторично. В компании Nova утверждают, что пленки с новой структурой можно перерабатывать вторично с другими ПЭВП‐пленками, такими как пленки для пакетов в розничных магазинах.
Новая структура пленки может заменить барьерные пленки на основе этилен-винилового спирта и/или ПА. Или же этилен-виниловый спирт и ПА могут использоваться в дополнение, в гораздо меньших количествах, для обеспечения защиты высшего класса. Важно, что пленку с новой структурой можно изготавливать на традиционных многослойных линиях раздувной пленки, а затем перерабатывать в пакеты и другие виды гибкой упаковки.
Трубы
Быстрыми темпами развивается рынок жестких изделий из пластмасс и, прежде всего, – труб, среднегодовой прирост которого составляет примерно 7%. Рынок пластиковых труб сегментируется по типам труб и по типам пластика.
Основными драйверами роста мирового рынка пластиковых труб являются: развитие инфраструктуры, увеличение объемов и рост темпов строительства, назревшая замена имеющихся труб, созданных из традиционных материалов, рост населения и уровня урбанизации. При этом ожидается, что наиболее высокие темпы роста потребления пластиковых труб покажут: водоотведение сточных вод, сельское хозяйство и химическая промышленность.
В настоящее время наиболее используемыми в производстве труб полимерами являются: поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен (ПП) и полиэтилен (ПЭ). При этом в перспективе по прогнозам Lucintel наиболее высокие темпы роста будут отмечаться в сегменте производства труб на базе ПЭ, что будет обусловлено ростом потребления со стороны химической промышленности и производства канализационных систем.
Бутыли
На рынке бутылей для неалкогольных напитков используются 4 основных вида, спрос на которые неоднозначен (Рисунок 7).
м
Рисунок 7. Прирост спроса на бутыли для неалкогольных напитков в период 2015-2020 гг.
Основным сырьем для производства полимерных бутылей является ПЭТ. В 2017 году мировое потребление ПЭТ-бутылей составило порядка 500 млрд шт., к 2021 году спрос на ПЭТ-бутыли ожидается на уровне 583 млрд. шт.
Около половины ПЭТ – бутылей перерабатывается в целях получения вторичного сырья, при этом часть вторичного ПЭТ идет на производство бутылей по схеме «bottle-to-bottle», то есть пригодного для вторичного производства бутыли. Вторичный ПЭТ для бутылей получил бренд RPET. В Европе на бутыли RPET поступает до 30% вторичного ПЭТ. Бутыли из RPET пригодны для бутилирования воды, кока-колы, пива и др., но в косметической промышленности их использование недопустимо.
Рассмотренные выше тенденции развития мирового рынка изделий из пластмасс свидетельствую о дальнейшем расширении рынка данной продукции. Однако ситуация с загрязнением окружающей среды подняла волну негативного восприятия пластикового мусора, в первую очередь полимерных изделий одноразового пользования (пакетов, посуды и др.). Анализ ограничительных мер по использованию отдельных видов полимерных изделий, законодательно закрепленных в целом ряде стран, показывает, что это либо запрет на их использование, либо введение «денежного кнута».
Запрет использования – это самый жесткий способ решения экопроблемы, тем более, что рынок не может сразу перестроиться. Например, чем можно заменить пластмассовые ложки, вилки и ножики одноразового пользования? Пока все страны в некотором стопоре. Исключением является Китай, где активно внедряется одноразовая посуда из пульперкартона (продукт рециклинга макулатуры). Однако для придания такой посуде влагостойкости требуется введение специальных добавок, а с добавками она уже не может рассматриваться как биоразлагаемая и перерабатываемая, ибо стабилизирует то, что должно разлагаться.
По ходу решения экопроблем инициативы по ограничению потребления полимерных изделий будут носить глобальный характер и развиваться экспоненциально. Поэтому производители изделий из пластмасс во всех странах мира, в том числе российские, должны стремиться выпускать свои товары более перерабатываемыми, переходить на экономику замкнутого цикла, инкорпорировать переработку в свой производственный процесс.
Keywords: plastic processing, chemical complex, packaging, film, pipes
https://magazine.neftegaz.ru/articles/pererabotka/536762-plastpererabotka-sostoyanie-i-perspektivy/