Quante bottiglie di pet in una tonnellata

di bottiglie in PET Riciclaggio di bottiglie in polietilene tereftalato

Questo articolo riguarda il riciclaggio di bottiglie in PET. Per il riciclaggio della plastica più in generale, vedere Riciclaggio della plastica.

Sebbene il PET sia utilizzato in diverse applicazioni (principalmente fibre tessili per abbigliamento e tappezzeria, bottiglie e altri imballaggi rigidi, imballaggi flessibili e prodotti elettrici ed elettronici), a partire dal 2022 solo le bottiglie vengono raccolte su larga scala. Le motivazioni principali sono state la riduzione dei costi (quando i prezzi del petrolio aumentano) o il riciclo del contenuto dei beni al dettaglio (guidato dalle normative o dall'opinione pubblica). Una quantità crescente viene riciclata in bottiglie, il resto va in fibre, pellicole, imballaggi termoformati e reggette. ^[1] Dopo la cernita, la pulitura e la macinazione, si ottiene il "fiocco di bottiglia", che viene poi lavorato da:

• "base" o il riciclaggio "fisico". Il fiocco di bottiglia viene fuso nella sua nuova forma direttamente con modifiche di base nelle sue proprietà fisiche. ^[2]
riciclaggio
• "chimico" o "avanzato". Il fiocco di bottiglia (o eventualmente una materia prima meno pura) viene parzialmente o totalmente depolimerizzato, consentendo quindi la purificazione. Gli oligomeri o monomeri risultanti vengono ripolimerizzati in polimero PET, che viene poi lavorato allo stesso modo del polimero vergine.

In entrambi i casi, la materia prima risultante è nota come "r-PET" o "RPET". ^[2]

Bottiglie in PET a fine vita

Un'ampia gamma di bevande, prodotti alimentari e altri beni di consumo viene imbottigliata in PET. La maggior parte delle bottiglie contiene acqua o bibite, sia piatte che gassate. Altri prodotti imbottigliati in PET includono olio commestibile, aceto, latte e shampoo. Le bottiglie in PET sono chiuse con chiusura a vite in poliolefina con anello antimanomissione e sono dotate di un'etichetta che può essere stampata su carta o plastica e può essere incollato. La resina può essere incolore o colorata di blu, verde o marrone o bianca pigmentata. ^{[3] [4]}

Raccolta

L'imballaggio vuoto in PET viene smaltito dal consumatore, dopo l'uso e diventa rifiuto in PET. Nell'industria del riciclaggio, questo è indicato come "PET post-consumo". Tutti i tipi di imballaggi in PET, comprese le bottiglie, sono generalmente contrassegnati con il simbolo di riciclo 1.

Esistono essenzialmente tre diversi sistemi di raccolta:

• Deposito: alcuni paesi hanno legiferato un deposito per gli imballaggi che includono le bottiglie in PET. Nell'UE, i sistemi di deposito cauzionale hanno in media un tasso di recupero dell'86%. ^[6]
• Raccolta: i raccoglitori di rifiuti raccolgono le bottiglie in PET mescolate in un altro flusso (recupero del 54% nell'UE).
• Bring: i consumatori prendono le bottiglie in PET e le mettono in un contenitore (43% di recupero nell'UE).

Diversi paesi hanno optato per sistemi diversi.

• Francia: il pubblico inserisce volontariamente bottiglie in PET in contenitori per bottiglie di plastica e imballaggi metallici. Il flusso in cui vengono raccolte le bottiglie in PET comprende imballaggi metallici, bottiglie di plastica e contaminanti indesiderati.
• Germania: le bottiglie in PET sono soggette a un deposito, ^[7] quindi le bottiglie in PET vengono ritirate dai rivenditori. Il flusso raccolto è costituito quasi interamente da bottiglie in PET.
• Singapore: le bottiglie di plastica vengono raccolte con bottiglie di vetro. Il flusso in cui vengono raccolte le bottiglie in PET comprende bottiglie in PET, altre bottiglie di plastica e bottiglie di vetro e contaminazione.
• Svizzera: i dettaglianti versano una tassa a un operatore nazionale (PRS) che gestisce i contenitori di raccolta, lo smistamento e la produzione di scaglie di rPET. Il flusso in cui vengono raccolte le bottiglie in PET è destinato ad essere bottiglie in PET, ma contiene altri imballaggi in PET e altri contaminazione. ^[2]
• Regno Unito: i produttori di plastica pagano una tassa e la raccolta è devoluta ai comuni. ^[8] Il flusso in cui vengono raccolte le bottiglie in PET varia da comune a comune, ma richiede sempre un'ulteriore cernita.
• Stati Uniti: il riciclaggio a domicilio a cui ha accesso la maggior parte dei consumatori. Il trasportatore di rifiuti porta il materiale riciclato in un impianto di recupero dei materiali (MRF) dove viene ulteriormente separato. Il PET viene quindi imballato e inviato a un recuperatore di PET. Il recuperatore di PET lavora la balla, macinando il PET in scaglie. Alcuni eseguono lavorazioni aggiuntive per essere preparati per l'imballaggio alimentare.

Le bottiglie o i fiocchi di PET possono essere esportati da un paese all'altro ^[9]

Selezione

Le bottiglie in PET post-consumo raccolte vengono portate agli impianti di recupero dei materiali (MRF). Qui le bottiglie in PET sono smistato e separato da altri oggetti e bottiglie di altri materiali

In Svizzera, ad esempio, i passaggi che le bottiglie seguono sono i seguenti: ^[2]

• separazione dei metalli
• cernita balistica (qui vengono rimossi gli oggetti che cadono più lentamente o più velocemente nell'aria come polvere, pellicole, bottiglie di vetro e pietre)
• separazione dei metalli di nuovo
• cernita spettrale: I sensori rilevano il tipo di polimero e
• la selezione del colore su un nastro trasportatore (manuale)
• Pressatura: le bottiglie appiattite vengono compresse in balle per la spedizione al centro

di lavorazione

Le bottiglie in PET post-consumo selezionate vengono appiattite, pressate in balle e offerte in vendita alle aziende di riciclaggio. Il PET post-consumo incolore/azzurro attira prezzi di vendita più elevati rispetto al blu e al verde più scuri Frazioni. La frazione di colore misto è la meno pregiata semplicemente perché, a differenza dell'alluminio, ci sono pochi standard quando si tratta della colorazione del PET. A differenza delle varietà chiare, il PET con caratteristiche di colore uniche è utile solo al particolare produttore che utilizza quel colore. ^[10] Per gli impianti di recupero dei materiali, le bottiglie in PET colorate sono quindi motivo di preoccupazione in quanto possono influire sulla redditività finanziaria del riciclaggio di tali materiali. The Plastics Recyclers Europe (PRE, Bruxelles, Belgio), che un aumento di una varietà di colori PET sarebbe un problema perché non esiste un mercato per loro nell'attuale clima di riciclaggio. ^[11]

Processi di riciclo

: le balle, costituite per lo più da PET, per lo più di un unico colore, vengono consegnate agli impianti dove le bottiglie possono essere trattate con una varietà di processi per convertirle in materie prime utilizzabili. ^[12]

Il metodo preferito per il riciclaggio di questo flusso è il riciclo meccanico, un processo in cui la resina viene rifusa, filtrata ed estrusa o modellata in nuovi articoli in PET, come bottiglie, ^[2] film ^[13] reggette o fibre. ^[14]

Se la materia prima PET non è abbastanza pura per il riciclo meccanico, viene utilizzato il riciclo chimico in monomeri o oligomeri. L'acido tereftalico (PTA) o dimetiltereftalato (DMT) e il glicole etilenico (EG), o bis(2-idrossietil) tereftalato (BHET) sono prodotti di reazione popolari. Tuttavia, viene effettuato anche il riciclaggio chimico in altri prodotti. ^{[15] [16]}

Riciclaggio fisico

Per il riciclaggio fisico, in particolare per le applicazioni di riciclaggio a contatto con gli alimenti, è necessaria una cernita e una pulizia rigorose.

In Svizzera, ad esempio, le fasi seguite dalle bottiglie sono le seguenti: seguenti ^[2] (processi simili sono utilizzati altrove): ^[17]

• separazione dei metalli (per proteggere il granulatore)
• granulazione a "scaglie"
• lavaggio in acqua calda
• flottazione (che separa materiali con densità <1, in particolare tappi in PE e anelli antimanomissione) e
• sedimentazione essiccazione
• a corrente d'aria cernita
• lavaggio con soda

caustica Questo fiocco è adatto per l'estrusione di fibre. Per il riciclo "da bottiglia a bottiglia" sono necessari i seguenti passaggi aggiuntivi per correggere il peso molecolare e soddisfare le normative sul contatto con gli alimenti:

• lavaggio e asciugatura sotto vuoto
,
• post-lavaggio e asciugatura Selezione
• delle scaglie Filtrazione
• e rigranulazione della
• fusione Polimerizzazione in fase solida
• Stampaggio in preforme

La filtrazione della fusione viene generalmente utilizzata per rimuovere i contaminanti dal polimero si scioglie durante il processo di estrusione. ^[18] C'è una separazione meccanica dei contaminanti all'interno di una macchina chiamata "cambiafiltro". Un sistema tipico è costituito da un alloggiamento in acciaio con il mezzo di filtrazione contenuto in pistoni mobili o piastre di scorrimento che consentono al processore di rimuovere gli schermi dal flusso dell'estrusore senza interrompere la produzione. I contaminanti vengono solitamente raccolti su schermi di filo metallico intrecciato che sono supportati da una piastra di acciaio inossidabile chiamata "piastra di interruttore", un robusto pezzo circolare di acciaio forato con grandi fori per consentire il flusso del polimero fuso. Per il riciclaggio del poliestere è tipico integrare un cambiafiltro nella linea di estrusione. Questo può avvenire in una linea di pellettizzazione, estrusione di fogli o estrusione di nastro per reggette.

Depurazione e decontaminazione

Il successo di qualsiasi concetto di riciclaggio è nascosto nell'efficienza della depurazione e Decontaminazione nel posto giusto durante la lavorazione e nella misura necessaria o desiderata.

In generale, vale quanto segue: quanto prima vengono rimosse le sostanze estranee nel processo, e quanto più accuratamente ciò avviene, tanto più efficiente è il processo.

L'elevata temperatura di plastificazione del PET nell'intervallo di 280 °C (536 °F) è il motivo per cui quasi tutte le impurità organiche comuni come il PVC, ^[19] PLA, poliolefine, fibre chimiche di pasta di legno e carta, acetato di polivinile, adesivo fuso, coloranti, zucchero e residui proteici vengono trasformati in prodotti di degradazione colorati che, a loro volta, possono rilasciare in aggiunta prodotti di degradazione reattivi. ^{[ chiarimento necessario ] [ citazione necessaria ]} Quindi, il numero di difetti nella catena polimerica aumenta considerevolmente. La distribuzione granulometrica delle impurità è molto ampia, Le grandi particelle di 60-1000 μm, visibili ad occhio nudo e facili da filtrare, rappresentano il male minore, poiché la loro superficie totale è relativamente piccola e la velocità di degradazione è quindi inferiore. L'influenza delle particelle microscopiche, che - poiché sono molte - aumentano la frequenza dei difetti nel polimero, è relativamente maggiore.

Oltre a una selezione efficiente, in questo caso la rimozione delle particelle di impurità visibili mediante processi di filtrazione della fusione gioca un ruolo particolare.

In generale, si può dire che i processi per produrre scaglie di bottiglie in PET dalle bottiglie raccolte sono tanto versatili quanto i diversi flussi di rifiuti sono diversi nella loro composizione e qualità. Alla luce della tecnologia, non c'è un solo modo per farlo. Nel frattempo, ci sono molte società di ingegneria che offrono impianti e componenti per la produzione di scaglie, ed è difficile decidere per l'uno o l'altro progetto di impianti. Ciononostante, ci sono processi che condividono la maggior parte di questi principi. A seconda della composizione e del livello di impurità del materiale in ingresso, vengono applicate le seguenti fasi generali del processo. ^[17]

1. Apertura balle, apertura bricchette
2. Smistamento e selezione per diversi colori, polimeri estranei in particolare PVC, corpi estranei, rimozione di pellicole, carta, vetro, sabbia, terra, pietre e metalli
3. Prelavaggio senza taglio
4. Taglio grossolano a secco o combinato con il prelavaggio
5. Rimozione di pietre, vetro e metallo
6. Setacciatura ad aria per rimuovere pellicola, carta ed etichette
7. Macinazione, a secco e/o a umido
8. Rimozione di polimeri a bassa densità (tappi di bottiglia) in base alle differenze di densità
9. Lavaggio a caldo
10. Lavaggio caustico e mordenzatura superficiale, mantenendo la viscosità intrinseca e la decontaminazione
11. Risciacquo
13. con acqua pulita Essiccazione
14. Setacciatura ad aria delle scaglie Selezione automatica delle scaglie
15. Circuito
16. dell'acqua e tecnologia di trattamento dell'acqua
17. Controllo della qualità delle scaglie

Impurità e difetti dei materiali

Il numero di possibili impurità e difetti dei materiali che si accumulano nel materiale polimerico aumenta in modo permanente, sia durante la lavorazione che durante l'utilizzo dei polimeri, tenendo conto della crescente durata di vita, delle crescenti applicazioni finali e del riciclaggio ripetuto. Per quanto riguarda le bottiglie in PET riciclate, i difetti citati possono essere suddivisi nei seguenti gruppi:

I

1. gruppi terminali OH- o COOH- del poliestere reattivo vengono trasformati in gruppi terminali morti o non reattivi, ad esempio formazione di gruppi terminali di estere vinilico attraverso la disidratazione o la decarbossilazione dell'acido tereftalato, reazione dei gruppi terminali OH- o COOH- con prodotti di degradazione monofunzionali come acidi monocarbonici o alcoli. Risultati sono la diminuzione della reattività durante la ri-policondensazione o la ri-SSP e l'ampliamento della distribuzione del peso molecolare.
2. La proporzione del gruppo terminale si sposta verso la direzione dei gruppi terminali COOH costruiti attraverso una degradazione termica e ossidativa. I risultati sono una diminuzione della reattività e un aumento della decomposizione autocatalitica acida durante il trattamento termico in presenza di umidità.
3. Il numero di macromolecole polifunzionali aumenta. Accumulo di gel e difetti di ramificazione a catena lunga.
4. Il numero, la concentrazione e la varietà di sostanze estranee organiche e organiche non identiche ai polimeri sono in aumento. Ad ogni nuovo stress termico, le sostanze organiche estranee reagiscono per decomposizione. Ciò sta causando la liberazione di ulteriori sostanze che supportano la degradazione e sostanze coloranti.
5. I gruppi idrossido e perossido si accumulano sulla superficie dei prodotti in poliestere in presenza di aria (ossigeno) e umidità. Questo processo è accelerato dalla luce ultravioletta. Durante un ulteriore processo di trattamento, gli idroperossidi sono una fonte di radicali dell'ossigeno, che sono fonte di degradazione ossidativa. La distruzione degli idroperossidi deve avvenire prima del primo trattamento termico o durante la plastificazione e può essere supportata da additivi adeguati come gli antiossidanti.

Prendendo in considerazione i difetti chimici e le impurezze sopra menzionate, durante ogni ciclo di riciclo si verifica una continua modifica delle seguenti caratteristiche del polimero, che sono rilevabili mediante analisi di laboratorio chimico-fisiche.

In particolare:

• Aumento dei gruppi finali
• COOH Aumento del numero di colore b
• Aumento della foschia (prodotti trasparenti)
• Aumento del contenuto di oligomeri
• Riduzione della filtrabilità
• Aumento del contenuto di sottoprodotti come acetaldeide, formaldeide
• Aumento dei contaminanti estranei estraibili Diminuzione del
• colore L
• Diminuzione della viscosità intrinseca o dinamica
• Diminuzione della temperatura di cristallizzazione e aumento della velocità di cristallizzazione
• Diminuzione delle proprietà meccaniche come la resistenza alla trazione, l'allungamento a rottura o il modulo elastico
• Allargamento della distribuzione

del peso molecolare Il riciclaggio delle bottiglie in PET è un processo standard industriale offerto da un'ampia varietà di società di ingegneria. ^[20]

I

processi di riciclaggio con il poliestere sono quasi altrettanto vari quanto i processi di produzione basati su pellet primari o fusione. A seconda della purezza dei materiali riciclati, il poliestere può essere utilizzato oggi nella maggior parte dei processi di produzione del poliestere in miscela con polimero vergine o sempre più spesso come polimero riciclato al 100%. Alcuni eccezioni come film BOPET di basso spessore, applicazioni speciali come film ottici o filati attraverso filatura FDY a > 6000 m/min, microfilamenti e microfibre sono prodotti solo da poliestere vergine.

Ripellettizzazione semplice dei fiocchi di bottiglia Questo

processo consiste nel trasformare gli scarti di bottiglia in scaglie, essiccando e cristallizzando i fiocchi, plastificando e filtrando, nonché pellettizzando. Il prodotto è un rigranulato amorfo con una viscosità intrinseca compresa tra 0,55 e 0,7, a seconda della completa pre-essiccazione dei fiocchi di PET.

Le caratteristiche speciali sono: L'acetaldeide e gli oligomeri sono contenuti nei pellet a un livello inferiore; la viscosità è in qualche modo ridotta, i pellet sono amorfi e devono essere cristallizzati ed essiccati prima di un'ulteriore lavorazione.

Lavorazione a:

Scegliere il metodo di ri-pellettizzazione significa avere un processo di conversione aggiuntivo Da un lato, ciò comporta un'elevata intensità energetica e costi e provoca la distruzione termica. D'altra parte, la fase di pellettizzazione offre i seguenti vantaggi:

• Filtrazione intensiva del fuso
• Controllo di qualità intermedio
• Modifica mediante additivi
• Selezione e separazione dei prodotti in base alla qualità
• Maggiore flessibilità di lavorazione Uniformizzazione
della
• qualità.

Produzione di pellet o scaglie di PET per bottiglie (da bottiglia a bottiglia) e A-PET

Questo processo è, in linea di principio, simile a quello descritto sopra; tuttavia, i pellet prodotti vengono cristallizzati direttamente (in modo continuo o discontinuo) e quindi sottoposti a una policondensazione allo stato solido (SSP) in un essiccatoio a tamburo o in un reattore a tubi verticali. Durante questa fase di lavorazione, la viscosità intrinseca corrispondente di 0,80-0,085 dl/g viene nuovamente ricostruita e, allo stesso tempo, l'acetaldeide Il contenuto è ridotto a < 1 ppm.

Il fatto che alcuni produttori di macchine e costruttori di linee in Europa e negli Stati Uniti si impegnino a offrire processi di riciclaggio indipendenti, ad esempio il cosiddetto processo bottle-to-bottle (B-2-B), come il Next Generation Recycling (NGR), BePET, Starlinger, URRC o BÜHLER, mira a fornire in generale la prova dell'"esistenza" dei residui di estrazione richiesti e della rimozione dei contaminanti del modello secondo la FDA che applica il cosiddetto test di provocazione, necessario per l'applicazione del poliestere trattato nel settore alimentare. Oltre a questa approvazione del processo, è comunque necessario che ogni utente di tali processi debba controllare costantemente i limiti FDA per le materie prime prodotte da lui stesso per il loro processo.

Conversione diretta dei fiocchi di bottiglia

Al fine di risparmiare sui costi, un numero crescente di produttori intermedi di poliestere ama la filatura mulini, reggiatrici o laminatoi per film cast stanno lavorando sull'uso diretto dei fiocchi di PET, dal trattamento delle bottiglie usate, con l'obiettivo di produrre un numero crescente di intermedi poliestere. Per la regolazione della viscosità necessaria, oltre ad un'efficiente essiccazione delle scaglie, è eventualmente necessario ricostituire la viscosità anche attraverso la policondensazione in fase fusa o la policondensazione allo stato solido delle scaglie. I più recenti processi di conversione delle scaglie di PET prevedono l'applicazione di estrusori bivite, estrusori multivite o sistemi multirotazione e il degasaggio sottovuoto coincidente per rimuovere l'umidità ed evitare la pre-essiccazione delle scaglie. Questi processi consentono la conversione di scaglie di PET non essiccate senza una sostanziale diminuzione della viscosità causata dall'idrolisi. ^{[ citazione necessaria ]}

Per quanto riguarda il consumo di scaglie di bottiglie in PET, la maggior parte di circa il 70% viene convertita in fibre e filamenti. Quando si utilizzano direttamente materiali secondari come i fiocchi di bottiglia nei processi di filatura, ci sono alcuni principi di lavorazione da ottenere. ^{[ citazione necessaria ]}

I processi di filatura ad alta velocità per la produzione di filati parzialmente orientati ("POY") richiedono normalmente un IV di 0,62-0,64. A partire dalle scaglie di bottiglia, la viscosità può essere impostata tramite il grado di essiccazione. L'uso aggiuntivo di TiO ₂ è necessario per filati completamente opachi o semi-opachi. Per proteggere le filiere è comunque necessaria un'efficiente filtrazione del fuso. Per il momento, la quantità di POY realizzata al 100% in poliestere riciclato è piuttosto bassa perché questo processo richiede un'elevata purezza della fusione di filatura. Il più delle volte viene utilizzata una miscela di pellet vergine e riciclato. ^{[ citazione necessaria ]}

Le fibre in fiocco sono filate in un intervallo di viscosità intrinseca che si trova piuttosto leggermente più basso e che dovrebbe essere compreso tra 0,58 e 0,62 dl/g. Anche in questo caso, la viscosità richiesta può essere regolata tramite essiccazione o regolazione del vuoto in caso di estrusione sottovuoto. Per regolare la viscosità, tuttavia, è possibile utilizzare anche l'aggiunta di modificatori di lunghezza della catena come il glicole etilenico o il glicole dietilenico. ^{[ citazione necessaria ]}

Il tessuto non tessuto per la filatura, nel campo dei titoli fini per applicazioni tessili e nel tessuto non tessuto pesante come materiali di base, ad esempio per le coperture dei tetti o nella costruzione di strade, può essere prodotto filando i fiocchi di bottiglia. La viscosità di filatura è di nuovo compresa tra 0,58 e 0,65 dl/g. ^Un

campo di crescente interesse in cui vengono utilizzati materiali riciclati è la produzione di strisce da imballaggio ad alta tenacità e monofilamenti. In entrambi i casi, la materia prima iniziale è un materiale prevalentemente riciclato con viscosità intrinseca più elevata. Strisce di imballaggio ad alta tenacità così come il monofilamento vengono poi prodotti nel processo di filatura a fusione. ^{[ citazione necessaria ]}

L'essiccazione

del

polimero PET è molto sensibile alla degradazione idrolitica, con conseguente grave riduzione del suo peso molecolare, influenzando negativamente la sua successiva lavorabilità per fusione. Pertanto, è essenziale essiccare le scaglie o i granuli di PET a un livello di umidità molto basso prima dell'estrusione per fusione.

Il PET deve essere essiccato a <100 parti per milione (ppm) di umidità e mantenuto a questo livello di umidità per ridurre al minimo l'idrolisi durante il processo di fusione. ^[21]

Essiccazione deumidificante – Questi tipi di essiccatori fanno circolare aria secca calda e deumidificata sulla resina, aspirano l'aria, la asciugano e quindi pompano nuovamente in un funzionamento a circuito chiuso. Questo processo riduce il livello di umidità nel PET fino a 50 ppm o meno. L'efficienza della rimozione dell'umidità dipende dalla rugiada dell'aria punto. Se il punto di rugiada dell'aria non è buono, rimane un po' di umidità nei trucioli e causa la perdita IV durante la lavorazione.

Essiccazione a infrarossi di pellet e scaglie di poliestere – Negli ultimi anni è stato introdotto un nuovo tipo di essiccatore, che utilizza l'essiccazione a infrarossi (IRD). A causa dell'elevata velocità di trasferimento di energia con riscaldamento IR in combinazione con la specifica lunghezza d'onda utilizzata, i costi energetici coinvolti con questi sistemi possono essere notevolmente ridotti, insieme alle dimensioni. Il poliestere può essere essiccato e il fiocco amorfo cristallizzato ed essiccato in soli 15 minuti circa fino a un livello di umidità di circa 300 ppm in un solo passaggio e fino a <50 ppm utilizzando una tramoggia tampone per completare l'essiccazione in genere meno di 1 ora

Riciclaggio chimico

noto anche come riciclaggio "terziario" o "avanzato". Il polietilene tereftalato può essere depolimerizzato parzialmente o completamente per produrre gli oligomeri costituenti o i monomeri, MEG e PTA o DMT. I processi principali sono la glicolisi, la metanolisi o l'idrolisi. ^{[22] [23]} Dopo la purificazione, gli oligomeri o monomeri possono essere utilizzati per preparare nuovo polietilene tereftalato riciclato ("r-PET"). I legami estere nel polietilene tereftalato possono essere scissi per idrolisi o per transesterificazione. Le reazioni sono semplicemente l'opposto di quelle utilizzate nella produzione. ^[24]

Glicolisi parziale

La glicolisi parziale (transesterificazione con glicole etilenico) converte il polimero rigido in oligomeri a catena corta che possono essere filtrati per fusione a bassa temperatura. Una volta liberati dalle impurità, gli oligomeri possono essere reimmessi nel processo di produzione per la polimerizzazione. ^{[ citazione necessaria ]}

Il compito consiste nell'alimentare il 10-25% di scaglie di bottiglia mantenendo la qualità dei pellet di bottiglia che vengono prodotti sul linea. Questo obiettivo viene risolto degradando le scaglie di bottiglia in PET, già durante la loro prima plastificazione, che può essere effettuata in un estrusore monovite o multivite, ad una viscosità intrinseca di circa 0,30 dl/g aggiungendo piccole quantità di glicole etilenico e sottoponendo il flusso di fusione a bassa viscosità a un'efficiente filtrazione subito dopo la plastificazione. Inoltre, la temperatura viene portata al limite più basso possibile. Inoltre, con questo metodo di lavorazione, è possibile una decomposizione chimica degli idroperossidi aggiungendo un corrispondente stabilizzatore P direttamente durante la plastificazione. La distruzione dei gruppi idroperossidi è, insieme ad altri processi, già effettuata durante l'ultima fase del trattamento dei fiocchi, ad esempio aggiungendo H ₃ PO ₃ . ^[25] Il materiale riciclato, parzialmente glicolizzato e finemente filtrato, viene continuamente alimentato all'esterificazione o reattore di prepolicondensazione, le quantità di dosaggio delle materie prime vengono regolate di conseguenza.

Glicolisi totale

Il trattamento dei rifiuti di poliestere attraverso la glicolisi totale per convertire completamente il poliestere in bis(2-idrossietil) tereftalato (C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₂ CH ₂ OH) ₂ ). Questo composto viene purificato mediante distillazione sotto vuoto ed è uno degli intermedi utilizzati nella produzione di poliestere (vedi produzione). La reazione coinvolta è la seguente: ^[23]

[(CO)C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₂ CH ₂ O)] _n + n HOCH ₂ CH ₂ OH → n C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₂ CH ₂ OH) ₂

Questo percorso di riciclaggio è stato eseguito su scala industriale in Giappone come produzione sperimentale. ^{[ citazione necessaria ]}

La

metanolosi

converte il poliestere in dimetiltereftalato (DMT), che può essere filtrato e distillato sotto vuoto: ^[23]

[(CO)C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₂ CH ₂ O)] _n + 2n CH ₃ OH → n C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₃ ) ₂

Anche se la produzione di poliestere a base di dimetiltereftalato (DMT) è limitata agli impianti legacy, ^[26] sono stati annunciati investimenti nel 2021 e nel 2022 in impianti di metanolisi. ^{[27] [28]}

Idrolisi

L'idrolisi può essere effettuata in un ambiente neutro, alcalino o acido. ^[23]

Polietilene a idrolisi neutra

Il tereftalato può essere idrolizzato in acido tereftalico e glicole etilenico ad alta temperatura (200-300 °C) e pressione. L'acido tereftalico grezzo risultante può essere purificato mediante ricristallizzazione per ottenere materiale adatto alla ripolimerizzazione:

[(CO)C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₂ CH ₂ O)] _n + 2 n H ₂ O → n C ₆ H ₄ (CO ₂ H) ₂ + n HOCH ₂ CH ₂ OH

Evitare una fase di neutralizzazione consuma meno risorse rispetto all'idrolisi alcalina o acida, ma non c'è la possibilità di filtrare una soluzione, quindi le impurità meccaniche rimangono con l'acido tereftalico. ^[23] Questo metodo non sembra essere stato commercializzato a partire dal 2022.

Idrolisi alcalina

L'idrolisi alcalina viene eseguita in una soluzione acquosa di idrossido di potassio o idrossido di sodio. La reazione produce glicole etilenico e il sale tereflato, in soluzione acquosa. Dopo la separazione e la filtrazione, in una seconda fase, il sale viene neutralizzato con acido minerale forte per far precipitare l'acido tereftalico.

[(CO)C ₆ H ₄ (CO ₂ CH ₂ CH ₂ O)] _n + 2 n MOH → n C ₆ H ₄ (CO ₂ M) ₂ + n HOCH ₂ CH ₂ OH

C ₆ H ₄ (CO ₂ M) ₂ + 2HCl → _{C 6} H ₄ (CO ₂ H) ₂ + 2MCl

Questo metodo è particolarmente tollerante alla contaminazione. ^[23] Si preferisce l'uso di NaOH come base e l'aggiunta di etanolo al mezzo accelera il processo. Molti catalizzatori sono stati valutati in studi accademici. ^[22]

Idrolisi acida

L'acido comunemente impiegato in questo processo è lo zolfo. L'acido solforico è corrosivo e richiede l'utilizzo di costose leghe resistenti alla corrosione nei recipienti di reazione. Anche il recupero del glicole etilenico e il recupero e il riutilizzo dell'acido solforico stesso sono costosi. ^[23] Questi sono i probabili motivi per cui l'idrolisi acida non viene impiegata commercialmente nel 2022.

La

maggior parte delle plastiche a base di petrolio è resistente alla degradazione microbica, tuttavia i gruppi estere nel PET possono essere mirati. Sono stati riportati numerosi enzimi in grado di idrolizzare la PET (PETasi). L'attrattiva dell'idrolisi enzimatica è che può funzionare in condizioni molto più miti, riducendo i costi energetici. Gli enzimi sono anche molto precisi nella loro azione, riducendo la formazione di sottoprodotti. Nell'aprile 2020, un'università francese in collaborazione con Carbios ha annunciato la scoperta di un enzima altamente efficiente e ottimizzato che si dice superi tutte le idrolasi PET riportate finora. ^[29] Il riciclo enzimatico può richiedere la riduzione delle dimensioni e l'amorfizzazione prima della reazione di depolimerizzazione. ^[30]

Riciclaggio chimico in molecole diverse dai monomeri PET

Il riciclaggio chimico in cui avviene la transesterificazione e altri glicoli/polioli o glicerolo vengono aggiunti per produrre un poliolo che può essere utilizzato in altri modi come la produzione di poliuretano o la produzione di schiuma PU ^{[31] [32]}

Statistiche globali

Nel 2011 sono state raccolte circa 7,5 milioni di tonnellate di PET in tutto il mondo. Questo ha dato 5,9 milioni di tonnellate di scaglie. Nel 2009 sono state utilizzate 3,4 milioni di tonnellate per la produzione di fibre, 500.000 tonnellate per la produzione di bottiglie, 500.000 tonnellate per la produzione di lastre APET per la termoformatura, 200.000 tonnellate per la produzione di nastri per reggette e 100.000 tonnellate per applicazioni varie. ^[33] Pertanto, solo circa il 15% delle bottiglie in PET raccolte è stato effettivamente riciclato in nuove bottiglie, mentre il resto è stato utilizzato in prodotti generalmente non riciclabili.

Petcore, l'associazione di categoria europea che promuove la raccolta e il riciclo del PET, ha riferito che nell'UE 28+2, ^[6] su 3,4 Mt di bottiglie vendute, 2,1 Mt di bottiglie in PET sono state raccolte nel 2018 (quindi circa 2/3). Sono stati prodotti 1,35 Mt di r-PET per i quali gli usi finali sono stati:

• 30% fogli e film (metà per il contatto con gli alimenti). (2010: 22% ^[34] )
• 28% bottiglie (metà per contatto con gli alimenti). (2010: 25%)
• 24% fibre (2010: 38%)
• 10% reggiatura (2010: 10%)
• 8% altro

NAPCOR ha riferito che per gli Stati Uniti e il Canada nel 2018: ^[35]

su 3 Mt bottiglie vendute, 900kt di bottiglie in PET (rispetto alle 600kt del 2008 ^[36] ) sono state raccolte nel 2018 (quindi circa 1/3). Sono stati prodotti 700kt di r-PET per i quali gli usi finali sono stati:

• 15% fogli e film
• 35% bottiglie (1/5 per contatto con gli alimenti).
• 40% fibre
• 8% reggette
• 1% altro

Nel 2019, l'81% delle bottiglie in PET vendute in Svizzera è stato riciclato, ^[37] come nel 2012. ^[38]

Nel 2018, il 90% delle bottiglie in PET vendute in Finlandia è stato riciclato. L'alto tasso di riciclaggio è dovuto principalmente al sistema di deposito in uso. La legge richiede una tassa di 0,51 €/l per le bottiglie e le lattine che non fanno parte di un sistema di rimborso. Così incoraggiato dalla legge, i prodotti sono inclusi per avere un deposito da 10 a 40 centesimi che viene pagato al riciclatore della lattina o della bottiglia. ^[39]

L'aumento dei prezzi dell'energia può aumentare il volume del riciclaggio Bottiglie in PET. ^[36] In Europa, la direttiva quadro sui rifiuti dell'UE impone che entro il 2020 ci sia il 50% di riciclaggio o riutilizzo della plastica proveniente dai flussi domestici. ^[36]

Tasso di riciclo delle bottiglie in PET a livello globale ^{[40] [41]}

Usi

Riutilizzo delle bottiglie in PET

Nel 2019, 2 miliardi di bottiglie in PET sono state ricaricate con acqua minerale in Germania. C'è un piano per realizzare queste bottiglie ricaricabili in rPET. ^[43]

Le bottiglie in PET vengono anche riutilizzate per vari usi, tra cui l'uso in progetti scolastici e per l'uso nella disinfezione solare dell'acqua nei paesi in via di sviluppo, in cui le bottiglie in PET vuote vengono riempite d'acqua e lasciate al sole per consentire la disinfezione con radiazioni ultraviolette. Il PET è utile a questo scopo perché molti altri materiali (compreso il vetro delle finestre) che sono trasparenti alla luce visibile sono opaco alle radiazioni ultraviolette. ^[44]

Un nuovo uso è quello di materiale da costruzione nei paesi del terzo mondo. ^[45] Secondo fonti online ^{[ quali? ],} le bottiglie, in un processo ad alta intensità di lavoro, vengono riempite di sabbia, quindi impilate e fangose o cementate insieme per formare un muro. Alcune delle bottiglie possono essere riempite invece con aria o acqua, per far entrare la luce nella struttura.

Fibre La

maggior parte del PET riciclato viene utilizzato come fibra per abbigliamento. Tuttavia, l'rPET è stato venduto anche sotto forma di fibra per tappeti. Mohawk Industries ha lanciato everSTRAND nel 1999, una fibra PET riciclata al 100% post-consumo. Da allora, più di 17 miliardi di bottiglie sono state riciclate in fibra per tappeti. ^[46] Pharr Yarns, fornitore di numerosi produttori di tappeti tra cui Looptex, Dobbs Mills e Berkshire Flooring, ^[47] produce un Fibra di moquette in PET BCF (bulk continuous filament) contenente almeno il 25% di contenuto riciclato post-consumo.

Recupero di energia

Se per qualsiasi motivo non è possibile riciclare le bottiglie in PET, il PET funziona bene come combustibile negli impianti di termovalorizzazione, composto com'è da carbonio, idrogeno e ossigeno, con solo tracce di elementi catalizzatori (ma senza zolfo). Il PET ha il contenuto energetico del carbone tenero.

Analisi del ciclo di vita

Gli studi hanno dimostrato che il riciclo meccanico ha un impatto ambientale inferiore rispetto all'incenerimento, a causa della prevenzione della produzione di nuove materie prime. ^[48]

Uno studio per il territorio degli Stati Uniti nel 2018 ^[49] ha concluso che il riciclo del PET rispetto al PET vergine ha ridotto l'impronta ambientale (tutte le forme sono coperte, ma le bottiglie dominano il flusso del PET). Supponendo che il PET vergine verrà utilizzato indipendentemente dall'esistenza del riciclaggio:

• Energia 70 → 15 MJ/kg
• Acqua 9,9 → 10,3 L/kg (questo aumento è dovuto all'intenso lavaggio richiesto per il riciclo meccanico)
• Emissioni di gas serra 2,8 → 0,9 kgCO ₂ /kg

Vedi anche

Riferimenti