NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁI CHẾ NHỰA HDPE TỪ NGUỒN NHỰA PHẾ LIỆU

Thách thức nữa là làm sao nhanh chóng giảm được tỷ lệ hao hụt nguyên vật liệu, giảm tỷ lệ phế liệu phát sinh trong sản xuất các sản phẩm nhựa, tăng cường tận dụng triệt để những sản phẩm

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁI CHẾ NHỰA HDPE TỪ

NGUỒN NHỰA PHẾ LIỆU

Họ và tên sinh viên: VÕ TRỌNG NGHĨA

TPHCM, Tháng 08 / 2008

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường đại học Nông Lâm TP.HCM

đã tận tâm giảng dạy em trong suốt khóa học 2004 – 2008 Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Tấn Thanh Lâm, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm bài

Một lần nữa, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến công lao dạy dỗ của các thầy

cô, gia đình, sự giúp đỡ tận tình của bạn bè trong việc học tập cũng như trong việc hoàn thành tiểu luận này

Tiểu luận được hoàn thành bằng nỗ lực của bản thân Tuy nhiên, do trình

độ kiến thức còn hạn chế nên tiểu luận sẽ không tránh khỏi những sai sót Kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để tiểu luận của em hoàn chỉnh và phong phú hơn

Em xin trân trọng và cảm ơn

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh sách các từ viết tắt v

Danh sách các hình vi

Danh sách các bảng viii

Chương I MỞ ĐẦU 1

1.1 Nhu cầu thị trường .1

1.2 Khó khăn và thách thức 1

1.3 Vấn đề đặt ra .2

Chương II NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI 4

2.1 Những tác hại của nhựa phế liệu 4

2.2 Tình hình tái chế nhựa phế liệu hiện nay .6

2.3 Các phương pháp tái chế thu hồi 9

2.4 Nhựa HDPE .15

2.5 Nguyên liệu phế phẩm .18

2.6 Các quy trình tái chế HDPE 21

Chương 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ TRONG QUY TRÌNH TÁI CHẾ HDPE 28

3.1 Quy trình công nghệ lựa chọn .28

3.2 Cân bằng vật chất .30

3.3 Lựa chọn thiết bị trong quy trình tái chế 31

3.4 Tính toán kinh tế .53

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

4.1 Kết luận .67

4.2 Kiến nghị .67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Quy trình tái chế nhựa

Hình 2.2 Biểu đồ tái chế của thế giới từ năm 1995 – 2001

Hình 2.3 Chu trình tái chế

Hình 2.4 Phương pháp tầng xoáy

Hình 2.5 Chu trình tái chế nhựa

Hình 2.7 Cấu tạo hai chiều của HDPE

Hình 2.8 Cấu tạo ba chiều của HDPE

Hình 2.9 Màng chống thấm HDPE

Hình 2.10 Một số hình ảnh về nhựa phế liệu

Hình 2.11 Phế liệu sinh hoạt

Hình 2.12 Quy trình tái chế nhựa tại Đức

Hình 2.13 Sơ đồ sản xuất màng HDPE thứ cấp

Hình 2.14 Thiết bị giải trùng hợp

Hình 2.15 Tái sinh nhựa phế liệu ở Nhật

Hình 3.1 Thiết bị làm sạch nhựa kiểu từ tính

Hình 3.2 Trường hợp nhựa nhẹ nhất trong hỗn hợp

Hình 3.3 Giai đoạn hai của quá trình phân riêng

Hình 3.4 Máy băm nhựa WEDLON GP – 1000R do WEDLON (Đài Loan) Hình 3.5 Máy sấy thùng quay

Hình 3.6 Cấu trúc máy đùn

Hình 3.7 Cấu tạo trục vít

Hình 3.8 Thân của máy đùn

Hình 3.9 Quá trình gia nhiệt và làm lạnh Hình 3.10 Tấm chắn

Hình 3.11 Cấu tạo đầu tạo hình

Hình 3.12 Máy ép đùn

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Cân bằng vật chất

Bảng 3.2: Các thông số về máy cắt

Bảng 3.3: Một số dầu mỡ động thực vật cho xà phòng natri có chất lượng hơn các

dầu mỡ khác

Bảng 3.4: Bảng phân bố nhân sự của nhà máy

Bảng 3.5: Bảng lương cho công nhân trực tiếp sản xuất

Bảng 3.6: Bảng lương cho công nhân lao động gián tiếp

Bảng 3.7: Bảng giá thiết bị máy móc

Bảng 3.8: Bảng chi phí nguyên liệu

Bảng 3.9: Chi phí cho 1 kg sản phẩm

Bảng 3.10: Bảng chi phí sản xuất trong 1 năm

Bảng 3.11: Bảng lợi nhuận của dự án

Bảng 3.12: Bảng tổng kết các chỉ tiêu kinh tế

Chương I

MỞ ĐẦU1.1 Nhu cầu thị trường

Trong những năm vừa qua, ngành nhựa VN đã có mức tăng trưởng ngoạn mục Tiềm năng phát triển của ngành nhựa còn rất lớn nhưng cũng còn nhiều thách thức, nhất là phải đối đầu với những sản phẩm nhập khẩu tràn vào Việt Nam khi Việt Nam thực hiện cam kết với WTO giảm thuế nhập khẩu các sản phẩm nhựa

Theo Bộ Công Thương, xuất khẩu mặt hàng nhựa tăng mạnh trong 8 tháng đầu năm 2007, đạt trị giá 443 triệu USD, tăng gần 50% so cùng kỳ năm ngoái và dự báo cả năm 2007 sẽ đạt 700 triệu USD Theo dự báo của Bộ Thương mại trước đây, xuất khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam sẽ đạt 1,5 tỷ USD vào năm 2010 Mặt hàng nhựa của Việt Nam có khả năng xuất khẩu với quy mô lớn do nhu cầu nhập khẩu trên thế giới rất cao (năm 2005 đạt khoảng 200 tỷ USD, tăng 8% so năm trước) Cũng theo quy hoạch phát triển nhựa của Bộ Công nghiệp, trong những năm vừa qua, tốc độ tăng trưởng ngành nhựa vẫn giữ vững ở mức 20 – 25% năm và dự kiến sẽ giữ vững tốc độ tăng trưởng này cho đến năm 2010 Đặc biệt, từ nay đến năm 2010, ngành nhựa sẽ tăng tỷ lệ nội địa hoá nguyên vật liệu lên trên 50% và dần dần thay thế nguyên liệu nhập khẩu Ngoài ra, Chính phủ cũng đã thông qua kế hoạch dành gần 1 tỷ USD để hỗ trợ việc xây dựng và cải tạo nhà máy sản xuất nguyên liệu thô như HDPE để có thể đáp ứng 50-60% nhu cầu nguyên liệu thô của ngành nhựa

Hiện nay, ở nước ta có khoảng 30 doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm nhựa, trong đó sản lượng sản xuất lớn nhất là Công ty CP nhựa Tiền Phong, thị trường tiêu thụ chủ yếu ở phía Bắc, tiếp đến là Công ty CP Bình Minh, tiêu thụ chính từ miền Trung trở vào Nam Thứ tự tiếp theo là Công ty nhựa Đạt Hoà, Công ty nhựa Minh Hùng, Công ty nhựa Đệ Nhất và Công ty nhựa Tân Tiến

1.2 Khó khăn và thách thức

Theo các công ty nhựa, thời gian vừa qua, nhu cầu tiêu thụ nguyên vật liệu nhựa trên thế giới tăng mạnh, hiện tượng đầu cơ của các quốc gia lớn như Trung Quốc, Thái Lan, cùng việc giá dầu thô trên thế giới tăng cao đã làm giá của các nguyên vật liệu nhập khẩu tăng mạnh gây ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh của ngành nhựa Do nguyên vật liệu chính của các doanh nghiệp nhựa là các loại bột nhựa, hạt nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ và phần lớn nguyên vật liệu đều phải nhập khẩu (chiếm khoảng 55-65%) nên những biến động về tình hình kinh tế, chính trị tại các nước sản xuất dầu mỏ hàng đầu trên thế giới như: Iran, Irag, Ảrập Xêút… có ảnh hưởng rất lớn đến giá cả nguyên vật liệu của các doanh nghiệp Hiện chi phí nguyên vật liệu của các doanh nghiệp nhựa chiếm khoảng 70-75% giá thành sản phẩm, do đó việc tăng hoặc giảm giá thành nguyên vật liệu nhập khẩu sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất kinh doanh của các công ty nhựa Sự phụ thuộc vào nguyên liệu nhập khẩu làm cho giá sản phẩm trong nước cao hơn giá sản phẩm nhập khẩu sẽ tác động rất lớn đến khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp khi hội nhập Bên cạnh đó, do tập tính chuộng hàng ngoại của người Việt Nam nên nếu vượt qua được rào cản thuế quan, chi phí vận chuyển thì các sản phẩm nhựa ngoại sẽ trực tiếp cạnh tranh với sản phẩm nhựa Việt Nam

Thách thức nữa là làm sao nhanh chóng giảm được tỷ lệ hao hụt nguyên vật liệu, giảm tỷ lệ phế liệu phát sinh trong sản xuất các sản phẩm nhựa, tăng cường tận dụng triệt để những sản phẩm hư hỏng thông qua quy trình tái chế, tạo bột từ những sản phẩm hư hỏng này và đưa bột nhựa tái chế trở lại quy trình sản xuất theo một tỷ lệ nhất định đảm bảo những tiêu chuẩn chất lượng cho sản phẩm

1.3 Vấn đề đặt ra

Xử lý chất thải bằng phương pháp tái chế không phải là một phương pháp mới, đây là phương pháp không những giải quyết được vấn đề môi trường mà còn góp phần tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và mang lại lợi ích kinh tế Nếu chúng ta có những quy trình tái chế kỹ thuật cao thì sẽ giải quyết được nhiều vấn đề nan giải hiện nay như: vấn đề tách chất thải có khả năng phân hủy tự nhiên nhanh và chất thải có thời gian phân hủy tự nhiên chậm (nhựa thời gian phân hủy là 2-4 thế kỷ) Đối với rác thải

có thời gian phân hủy tự nhiên ngắn thì được xử lý bằng phương pháp chôn lấp hoặc ủ sinh học, còn loại chất thải kia sẽ được xử lý bằng phương pháp tái chế hoặc phương pháp thiêu đốt Tuy nhiên chi phí cho phương pháp thiêu đốt rất đắt, cho nên biện pháp kinh tế nhất là tái chế

Nhựa có thời gian phân hủy rất lâu khoảng 2-4 thế kỷ nhưng vật liệu từ nhựa được ứng dụng rất rộng rãi vì nó bền, nhẹ và rẻ Với tốc độ sử dụng và thải bỏ nhựa nhiều như hiện nay thì lượng rác thải nhựa tồn đọng quá nhiều gây ảnh hưởng đến môi trường sống Vì vậy cần có một quy trình xử lý rác thải nhựa và phương pháp tái chế là phương pháp ưu tiên hàng đầu trong xử lý rác thải nhựa Do vậy được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Hóa Học Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, dưới sự chỉ dẫn của thầy Lê Tấn Thanh Lâm, Tôi tiến hành thực hiện tiểu luận

“Nghiên cứu quy trình tái chế nhựa HDPE từ nguồn nhựa phế liệu”

Trong phạm vi chương trình, Tôi lựa chọn mô hình tái sinh rác thải nhựa HDPE với nội dung như sau:

Tổng quan về hiện trạng rác thải ở TP Hồ Chí Minh và các phương pháp xử lý Các quy trình tái chế nhựa

Nhựa HDPE và đề xuất mô hình tái sinh nhựa HDPE

Vì đây là mô hình,Tôi chưa có dịp tiếp xúc với thực tế, vì vậy vẫn còn nhiều thiếu sót trong quy trình nên rất mong được sự góp ý của quý Thầy Cô và cùng quý bạn đọc

Chương II

NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI

2.1 Những tác hại của nhựa phế liệu

Mặc dù đã có những khuyến cáo từ phía những nhà quản lý môi trường cũng như dự báo của một số chuyên gia nghiên cứu chiến lược phát triển ngành Nhựa về vấn đề ô nhiễm môi trường do các sản phẩm nhựa được sử dụng trong sinh hoạt và công nghiệp Do nhu cầu ngày càng lớn của thị trường, trong những năm qua lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa này vẫn không ngừng tăng trưởng và phát triển

Cách đây 10 năm, các sản phẩm nhựa như: chén, đĩa, muỗng, ly đựng kem, hộp đựng thức ăn, các loại chai đựng thực phẩm, nước khoáng, nước tinh khiết phục vụ cho ngành y tế, mỹ phẩm, nông nghiệp, công nghiệp và cả túi siêu thị còn mới mẻ với người tiêu dùng Việt Nam thì ngày nay việc sử dụng nó đã trở nên phổ biến hơn, với khối lượng tiêu thụ ngày càng nhiều hơn Riêng trong năm 2003, ngành sản xuất bao bì đạt 460000 tấn, chiếm 37% tỷ trọng của toàn ngành Theo dự báo, trong tương lai lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa này sẽ không còn khả quan do mức độ ô nhiễm trầm trọng và khó thu gom rác

Chúng ta không thể nào phủ nhận tiện ích và ưu điểm của các sản phẩm nhựa là nhỏ, nhẹ, dễ gia công, sản xuất hàng loạt với số lượng lớn đáp ứng được nhu cầu thị trường Bên cạnh đó, giá thành rẻ, dễ sử dụng, được nhiều người ưa chuộng và đón nhận Ngày nay, với xu thế xã hội ngày càng phát triển, vấn đề an toàn thực phẩm và sức khỏe con người ngày càng được chú trọng nên việc sử dụng các sản phẩm nhựa, đặc biệt là các sản phẩm nhựa sử dụng một lần đã giúp cộng đồng tránh các bệnh lây nhiễm qua ăn uống và góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng Tuy nhiên, song song với những ưu điểm đó, lĩnh vực sản xuất này đã mang lại một nguy cơ lớn trong tương lai,

đó là vấn đề ô nhiễm môi trường Hiện nay, ở nước ta, sức tiêu thụ của các loại bao bì rất lớn vì những ứng dụng tối ưu trong mọi lĩnh vực và nhu cầu xã hội nhưng đồng thời

lượng rác thải cũng rất lớn Cùng với thói quen xấu vức rác bừa bãi trong sinh hoạt của con người gây khó khăn cho việc thu gom, phân loại rác để tái chế Nếu các sản phẩm này không được tái chế hoặc sử lý thì môi trường sinh thái sẽ bị ảnh hưởng nặng nề vì thời gian phân hủy nhựa rác kéo dài từ 2 – 4 thế kỹ Cho đến thời điểm này tại Việt Nam vẫn chưa có nhà máy phân loại rác và tái chế nhựa từ rác thải mang tính quy mô, tầm cỡ Hiện tại, do nhu cầu sử dụng nguyên liệu tái chế trong nước và xuất khẩu sang Trung Quốc, một số cơ sở nhỏ tại Quận 6, Quận 11, Tân Bình và Bình Chánh (Tp.HCM) đang hoạt động với những thiết bị lạc hậu, thô sơ đã gây nên không ít ô nhiễm cho môi trường xung quanh như việc sử dụng các chất độc hại để tẩy rửa, giặt rác nhựa, dưới đây là quy trình tái chế điển hình

Hình 2.1: Quy trình tái chế nhựa

Trong tương lai, lĩnh vực sản xuất này có xu hướng giảm dần nếu không muốn nói là sẽ ngưng hẳn đối với những sản phẩm không sử dụng polymer dễ phân hủy trong môi trường đất (polymer sinh hóa) hoặc gây ô nhiễm môi trường Hiện tại một số quốc gia tiên tiến trên thế giới cũng như một số nước trong khu vực có khuynh hướng giảm sản xuất hoặc cấm sử dụng các sản phẩm có nguy cơ gây ô nhiễm đến môi trường

Theo dự báo của một số chuyên gia nghiên cứu về chiến lược phát triển ngành nhựa từ 5 đến 10 năm tới thị trường cho chai nhựa là rất lớn, tốc độ tăng trưởng bình quân khoảng 30% Điều đó được minh chứng cụ thể qua những con số dự báo sau: Mức tiêu thụ nước quả đóng chai trên thị trường nội địa đến cuối năm 2005 là 120 triệu lít / năm Các loại chai nhựa đựng thực phẩm (nước mắm, nước tương, rượu cồn, gia vị) hàng năm cũng sử dụng không dưới 50 triệu chai Hoặc với 46000 tấn thuốc

nước bảo vệ thực vật sử dụng trên đồng ruộng hàng năm thì lượng bao bì cần dùng là không dưới 10000 tấn Ngoài ra, trong 10 năm tới, các sản phẩm từ sữa, nước giải khát mang dược tính như: trà, sâm, các loại thảo dược giải nhiệt sẽ phát triển rất mạnh Từ

đó, chúng ta dễ dàng nhận ra rằng: Các công ty sản xuất thức uống có gas, nước trái cây, thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, mỹ phẩm, trang thiết bị Y tế sẽ là những khách hàng lớn và đầy tiềm năng cho lĩnh vực sản xuất bao bì, như nhựa LongThành, Ngọc Nghĩa,… những đơn vị đi đầu theo xu thế trên

Theo dự báo thì đến năm 2010, chỉ số chất dẻo trên đầu người là 40 (kg/người/năm), sản lượng ngành bao bì đạt 1.4 triệu tấn đã cho thấy sự bùng nổ rác thải từ nhựa trong tương lai là rất lớn Làm sao để bảo vệ môi trường sống của chúng ta?

Trước tình hình rác thải nhựa ở Việt Nam như thế, không có gì là quá sớm để chúng ta phải đưa ra một quy định về vấn đề sản xuất và bảo vệ môi trường đối với những sản phẩm có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cho các nhà sản xuất Bên cạnh

đó, việc phát triển công nghệ và quy trình tái chế phế liệu nhựa cũng là một vấn đề vô cùng cấp bách hiện nay

2.2 Tình hình tái chế nhựa phế liệu hiện nay

2.2.1 Trên thế giới

Ở nhiều nước phát triển trên thế giới, hoạt động tái chế và tái sử dụng chất thải rắn được quan tâm và đã mang lại hiệu quả kinh tế lớn Các quốc gia này đang xây dựng một chiến lược quản lý chất thải trong toàn bộ hệ thống quản lý chất thải Năm

1989, hệ thống quản lý này được Liên Hiệp Châu Âu lãnh đạo và công tác ngăn ngừa phát sinh chất thải, thu hồi và giảm thiểu việc thải bỏ cuối cùng được ưu tiên thực hiện Thêm vào đó, việc gia tăng sự hợp tác giữa các thành viên nhằm giảm thiểu xuất-nhập khẩu bất hợp lý các hoạt động phát sinh cũng được đẩy mạnh Các nước phát triển hiện nay đang thay đổi lối sống là tiêu dùng các sản phẩm có nguồn gốc tái chế

và phát triển ngành kinh doanh tái chế mới trên cơ sở thị trường Đặc điểm của hoạt

động thu hồi và tái chế chất thải ở các nước này là đã tổ chứa được các dịch vụ công cộng có trách nhiệm đẩy mạnh tái chế rác bằng ngân sách

Để giảm thiểu lượng rác thải sản sinh, nước Mỹ có những chính sách hổ trợ các hoạt động tái chế và hiện đang có những cố gắng thiết lập xã hội kinh tế tuần hoàn : các nhà sản xuất phải xét xem sản phẩm của mình sinh ra ít chất thải hơn không và các vật liệu có khả năng tái chế hay không

Nhật Bản là một trong các quốc gia đi tiên phong trong việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực xử lý CTCN và song song việc này thì Nhật Bản cũng đang phát triển những công nghệ tiên tiến nhằm tái chế, tái sử dụng chất thải Các hoạt động tái chế rác thải ở Nhật Bản được hỗ trợ bởi hệ thống luật và các quy định liên quan đến việc quản lý chất thải, ví dụ: luật tái chế vỏ hộp và bao bì được ban hành năm 1996, luật tái chế thiết bị điện được ban hành năm 1998 Theo con số thống kê tại Nhật Bản, năm 1995 có khoảng 50% giấy phế liệu được thu hồi và tái chế, 100% các chai miểng thủy tinh và 75% tổng lượng vỏ kim loại đồ hộp được thu hồi và tái chế

Tại Đức, năm 1990 Volkwagen đã khánh thành một nhà máy tái sinh xe ô tô và được chính phủ Đức khuyến khích về việc thực hiện các biện pháp thu hồi phế phẩm

Ngoài ra, hoạt động tái chế, tái sử dụng CTR cũng đã và đang phát triển rất mạnh mẽ ở các nước tiên tiến như Pháp, Hà Lan, Canada…

Hình 2.2 : Biểu đồ tái chế của thế giới từ năm 1995-2001

2.2.2 Tại Việt Nam.

Ở Việt Nam sản phẩm chất dẻo bắt đầu thâm nhập vào cuộc sống từ những năm 1960 Một số vật dụng gia đình trước đây chế tạo từ tre, nứa, sợi tự nhiên… lần lượt được thay thế bằng plastic.Trong công nghiệp và xây dựng, vật liệu plastic cũng chiếm lĩnh phần thị trường trong nhiều lĩnh vực như cấp thoát nước, trang trí…

Mỗi năm các thành phố lớn tại Việt Nam thải ra khoảng 200.000 tấn nhựa trong

đó túi nylon và bao bì nhựa là 150.000 tấn Phần lớn được chôn lấp gây ô nhiễm môi trường và tài nguyên đất Tác động của rác thải đối với môi trường , con người, cảnh quan và muôn vật cũng như sự cần thiết và tầm quan trọng của việc quản lý chất thải rắn đã được đề cập đến rất nhiều trong các đạo luật của hầu hết các quốc gia trên thế giới…

Ở Việt Nam, các vấn đề liên quan đến chất thải cũng được qui định cụ thể trong luật Bảo vệ Môi trường Hiện nay cấu trúc hệ thống quản lý phế liệu chưa chặt chẽ, đội ngũ cán bộ, trang thiết bị lạc hậu và thiếu hệ thống văn bản pháp lý chưa đầy

đủ và một số không phù hợp với thực tế Do đó gây ô nhiễm môi trường trầm trọng,

đe dọa đến nguy cơ suy thoái tài nguyên, môi trường đất và nước

2.2.3 Sự cần thiết của việc tái chế nhựa phế liệu

Giải pháp tái sử dụng nhựa phế liệu đã góp phần giảm thiểu chất thải cần xử lý Giải pháp này giúp thu hồi được các nguyên liệu hoặc các nguồn nguyên liệu có gía trị, hoặc tạo các nguồn nguyên vật liệu mới để phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, sản xuất khác của chúng ta

Giảm sự tiêu thụ nguồn nguyên liệu dầu mỏ không tái sinh được: quá trình sản xuất nhựa trên thế giới sử dụng 8% lượng dầu mỏ được sản xuất 4% dầu mỏ để là nguyên liệu cung cấp cho máy móc thiết bị, 4 % còn lại dùng cho sản xuất

Giảm sự tiêu thụ năng lượng Năng lượng dùng để sản xuất lớn gấp nhiều lần so với năng lượng dùng trong tái chế nhựa

Giảm lượng rác thải ở những bãi rác

Giảm lượng khí cacbon dioxide (CO2), nitrogen oxide (NO), sulphur dioxide (SO2) thoát ra

Theo các DN ngành nhựa, mỗi năm Việt Nam phải tái chế 100.000 tấn nhựa phế liệu thành nhựa thành phẩm Việc sử dụng nhựa phế liệu sẽ gíup DN giảm 50% giá thành sản phẩm so với sử dụng hạt nhựa chính phẩm Nguồn nhựa phế liệu trong nước chỉ đủ đáp ứng 50% số còn lại phải nhập ngoại Hiện nay, nguyên liệu nhựa tăng giá làm ảnh hưởng sản xuất và tiêu thụ sản phẩm Sử dụng nhựa phế liệu là xu hướng mới cho ngành nhựa, nhựa phế liệu dưới nhiều dạng: những sản phẩm nhựa không đạt chất lượng sử dụng bị loại ra trong quy trình sản xuất của các nhà máy, bao bì nhựa đã được phân loại từ rác sinh hoạt và mang phủ phế phẩm trong nông nghiệp

Ví dụ giá nhập khẩu 1 tấn hạt nhựa chính phẩm để sản xuất chai PET 11.000 USD/tấn, trong khi nhập khẩu 1 tấn nhựa chai PET phế liệu chỉ 3000 USD, doanh nghiệp đầu tư khu tái chế, rồi kết hợp với hạt nhựa chính phẩm làm sản phẩm giá rẻ hơn ít nhất 30% Nhựa phế liệu có dùng sản xuất tấm xốp, màng phủ nông nghiệp, chai PET đựng thuốc trừ sâu là những mặt hàng đang có nhu cầu rất lớn trong nước

và trên thế giới

2.3 Các phương pháp tái chế thu hồi

2.3.1 Nguyên lý cơ bản của chu trình tái chế

Từ nhiều năm qua người ta đã và đang tìm cách phục hồi giá trị vật liệu phế thải để trở lại điều kiện có thể phục vụ sản xuất Những phương thức thành công được sử dụng hiện nay nhằm xây dựng những nhà máy phân loại rác và tái chế vật liệu Điều này chưa được hoàn toàn có lợi vì phương thức tái chế không mang tính lợi ích kinh tế khi phải tốn quá nhiều năng lượng và nguyên liệu cho các khâu chuẩn bị để tái chế vật liệu phế thải và dĩ nhiên những phương thức này cũng không tác động quá nhiều đến môi trường sống hơn phương thức đốt rác để tạo ra nguồn điện, thay thế than, khí đốt, dầu hỏa… Sau cùng với điều kiện vật liệu tái chế phải được tồn tại trên thị trường ( yếu tố cạnh tranh )

Hình 2.3: Chu trình tái chế

Theo đúng nghĩa của điều lệ quy định về vật liệu phế thải thì vật liệu cũ và phế thải không phải là rác (vô dụng) nếu chúng được định giá và mang đi xử dụng lại Câu trả lời cho định nghĩa này còn lệ thuộc rất nhiều vào thuộc tính nằm trong vật liệu nguyên khởi Phương thức chế biến các loại nhựa khác nhau hoàn toàn khác với thủy tinh và kim loại nhôm, vì thuộc tính của chúng (cơ học và nhiệt học) luôn luôn đa dạng

và không nhất định Thật ra thuộc tính phức tạp là những sản phẩm nhựa-liên-hợp phế thải, được cấu tạo bên trong bởi nhiều loại nhựa khác nhau, mặt khác các loại nhựa khác nhau thường không có tính hợp nhất sẽ ngăn trở tiến trình tái chế bán thành

phẩm

2.3.2 Các phương pháp tái chế

Phương thức nấu chảy nhựa phế thải

Một phương thức có tính quyết định Người ta tìm cách tách rời nhựa phế thải với tất cả khả năng có thể ( hóa- và cơ tính ) để mang chúng trở về dạng nguyên liệu lúc ban đầu Phương pháp này, Hydrozyklon, dựa vào thuộc tính tỷ trọng khác nhau của mỗi loại vật liệu có thể tách rời hỗn hợp thành những thành phần riêng biệt Trước tiên người ta phân loại rác nhựa ra khỏi hỗn hợp rác nhà và các loại rác khác để nhận được các phế phẩm được rửa sạch và được cho qua tiến trình làm khô, cắt, nghiền nhỏ thành bột nhựa vv Sau đó bột nhựa được trộn với nước và tiếp tục được cho vào máy

Sản phẩm nhựa

Bán sản phẩm từ rác nhựa

Nhựa nhiệt nấu chảy

Hỗn hợp rác nhựa với các loại rác khác

Gia công phụ: Phân loại, cắt, làm sạch, chuẩn bị nấu chảy

quay ly tâm Do có tỷ trọng khác nhau nên sau thời gian nhất định cùng với lực quay nhất định sẽ tách rời nhựa ra nhiều tầng nhựa khác nhau, và nước sẽ nâng phần nhựa

có tỷ trọng nhẹ lên trên phần nặng hơn Sau đó phần nhẹ và nặng sẽ theo hai hướng (ống thoát) khác nhau ra ngoài Tiếp tục nhiều lần gạn lọc như vậy cuối cùng người ta

sẽ nhận được nguyên liệu nhựa thuần tính Với công suất trung bình 950 kg/ 1 giờ người ta có thể tái chế được 7-8 tấn hột nhựa tương đối thuần tính Hoặc nấu chảy hỗn hợp nhựa ( phế thải ) có thành phần bên trong như cát, kim loại vụn, giấy và gỗ …để tái chế sản phẩm nhựa có thành (vỏ ngoài) tương đối dày Băng ngồi, dụng cụ trong sân chơi, cột bên vệ đường, thanh nhựa…là những sản phẩm nhựa tái chế có thể thay thế cho vật liệu cổ điển như gỗ, bê-tông, đá, kim loại Nhựa phế thải trước đó được phân loại dạng miếng to, sau đó được cắt nhỏ và cho vào hệ thống lăn-cán-nóng để giúp cho nhựa thay đổi dạng từ cứng sang dẻo Với nhiệt độ khoảng từ 140 đến 1800 C hỗn hợp nhựa nói trên sẽ chảy nhão và được cho tiếp vào khuôn, bên trong có hệ thống kênh dẫn nước để làm nguội Cuối cùng người ta có được thành phẩm từ nhựa tái chế Một hệ thống lăn-cán-nóng có thể hoạt động với công suất 300 kg nhựa phế thải trong

1 giờ

Phân hủy phần tử bên trong

Chu trình kín thể hiện cho phương thức phân hủy nhựa để nhận lại thành phần cấu thành (các đơn chất hoá học) Tạo ra những sản phẩm nhựa được gọi với tên Hydrolyse, sự phân hủy một hợp chất thông qua phương cách hoán đổi hóa chất với nước Các loại nhựa thích hợp cho phương pháp này : Bọt-polyurethan (nệm lót giường, ghế), phụ tùng xe hơi từ bọt-polyurethan (nệm lót ghế, cái dựa đầu, cản xe, nệm bọc tay lái, nệm lót trần và sàn xe, cơ phận và hàng dệt từ nhựa poyamid và polyester) Người ta dùng hơi nước với nhiệt độ và áp suất rất cao tác động lên nhựa phế thải để nhận lại các hóa chất cấu thành, và sau đó các hóa chất này được mang ra

sử dụng lại để tổng hợp thành các loại nhựa khác nhau Phương pháp thủy phân (Hydrolyse) là một động viên lớn cho việc phát trển khả năng tái tạo một lượng lớn bọt nhựa phế thải vì 90% nhựađược gia công dưới dạng bọt-nhựa Với trọng lượng trung bình khoảng 30 kg/m3 sẽ tương ứng một thể tích sản suất khoảng 35 m3/ tấn Sản suất thế giới nằm trong khoảng hơn 1 triệu tấn Điều này có nghĩa là một thể tích lớn hơn

35 triệu m3 Người ta không thể tưởng tượng đến một khối lượng lớn như thế Tuy nhiên chúng ta có thể tưởng tượng được với hình ảnh tạo dựng từ lượng sản phẩm trong một năm của một nhà máy chế tạo dây thắt lưng (bằng bọt nhựa), có thể tương đương với một dây thắt lưng có kích thước 1 mét bề rộng và 1 mét bề cao với chiều dài bao quanh xích đạo (40,070 km) Tái chế nhựa với phương pháp nhiệt cũng còn được gọi với tên phương pháp Pyrolyse nhựa , đi từ gốc chữ Hy Lạp: pyr ( lửa), lyein (hòa tan) Trong môi trường nhiệt độ 400 đến 8000 C cộng với lượng không khí cung cấp nhựa không những bị đốt cháy mà còn bị phân hủy thành hoá chất có tính dầu hỏa Sản phẩm thành phần gồm một số lượng lớn khí đốt được mọi nhà sử dụng rất phổ biến cho việc nấu ăn, sưởi ấm…

Tái chế hóa học (chemische Recycling)

Tách rời nhựa phế thải (đã được tổng hợp) để cho lại nguyên liệu khởi đầu Các hóa chất này (nguyên liệu mới) được sử dụng lại để tổng hợp thành các loại nhựa mới khác nhau

Sơ đồ tổng quát về những khả năng khác nhau cho các chu trình tái chế nhựa

Hình 2.5: Chu trình tái chế nhựa

Hắc in Than

Dầu thô

Sản phẩm chưng cất

Kỹ nghệ chế tạo

Vật liệu mới Hạt nhựa

Kỹ nghệ chế biến

Thành phẩm

Kỹ nghệ thủ công

Gia dụng Kho tồn trữ

Hỗn hộp rác nhựa

Rác nhựa đã phân loại

Sản phẩm đặc biệt Chuẩn bị

Chế biến hóa nhựa Nguyên liệu tái chế

Tổng kết phương pháp tái chế:

Ưu điểm: Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm lượng rác thải, giảm tác động môi trường, tiết kiệm diện tích chôn lấp, có thể thu hồi lợi nhuận Có thể áp dụng cho: chất dẻo, các sản phẩm từ cao su, các sản phẩm công nghiệp khác, …

Thủy tinh,sứ,gốm

Hình 2.6: Biểu đồ thành phần chất thải rắn ở TP HCM 1998

Trong thành phần rác thải nêu trên, chất dẻo chiếm tỷ trọng tương đối lớn (8,78%) Điều này cũng dễ hiểu bởi chất dẻo đã trở thành vật liệu thông dụng trong cuộc sống hàng ngày do tính thông dụng, phạm vi ứng dụng rộng rãi Các loại chất dẻo được sản xuất với số lượng lớn có thể kể đến polypropylene(PP), polyvinylclorua (PVC), polyethylene (PE) … Việc ứng dụng rộng rãi và ngày càng tăng của chất dẻo

đã làm xuất hiện mối lo ngại về chất dẻo sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng Khi không được loại bỏ theo đúng phương pháp thì chất dẻo có mặt ở khắp mọi nơi Chúng có tuổi thọ cao (có loại chất dẻo phải mất 400 năm mới tự phân hủy được) nên hiện diện lâu dài trong môi trường Loại bỏ chất dẻo đã qua sử dụng không đơn giản chỉ là công việc của kỹ thuật mà còn có ảnh hưởng về xã hội, kinh tế

Do thời gian cùng với trình độ kỹ thuật trong nước vẫn còn nhiều hạn chế và nội dung đề tài này gới hạn là tiểu luận vì vậy Tôi chỉ đi sâu về tái chế HDPE (High Density Poly Ethylene) bằng Phương pháp đơn thuần là tái chế cơ học, sản phẩm HDPE là một trong những loại chất dẻo có nhiều ứng dụng nhất hiện nay

2.4 Nhựa HDPE

2.4.1 Cấu tạo

HDPE (High Density PolyEthylene: PE tỉ trọng cao) là polymer có monomer là ethylene C2H4 Mạch HDPE có số phân tử ethylene n ≥ 9000

Hình 2.7 : Cấu tạo 2 chiều của HDPE

Hình 2.8 : Cấu tạo ba chiều của HDPE

2.4.2 Tính chất

Khối lượng riêng ρ = 0.94 ÷ 0.97, nhiệt độ nóng chảy vào khoảng 130oC Rất bền vững khi chịu tác dụng của các axit hoặc kiềm

Không thấm nước

Dẻo trong phạm vị nhiệt độ khá rộng

Dùng làm chất điện môi rất tốt trong công nghiệp điện

Dễ định hình

Gía thành hạ

Không trong suốt

Chịu nhiệt không cao

Quá trình phản ứng qua 3 giai đoạn:

Khơi mào (tạo ra trung tâm hoạt động): dưới tác dụng của nhiệt độ hay ánh sáng chất khởi đầu phân hủy tạo ra các gốc tự do, các gốc tự do tương tác với monomer để tạo gốc tự do mới

VD: Chất khởi đầu là peroxyd benzoil C6H5-COO-OCO-C6H5

2.4.4 Ứng dụng

HDPE có nhiều ưu điểm như giá thành tương đối rẻ, không độc hại trong quá trình gia công, cho sản phẩm tính chất cơ lý khá tốt Đặc biệt HDPE là nhựa nhiệt dẻo nên có khả năng tái sinh, do đó nó rất thân thiện với môi trường Nhưng HDPE cũng có nhược điểm trong ứng dụng làm nhựa nền cho vật liệu composite sợi tự nhiên là HDPE không phân cực trong khi sợi tự nhiên phân cực do đó độ tương hợp giữa HDPE và sợi tự nhiên kém Để tăng sự bám dính giữa sợi và nhựa nền thì nhiều phương pháp khác nhau như là xử lý corona, xử lý plasma, xử lý nhiệt, quá trình copolymer ghép, xử lý silane, xử lý kiềm và xử lý với nhiều hóa chất khác đã được báo cáo về hiệu quả tương hợp trong composite sợi tự nhiên Tuy nhiên, những phương pháp này hầu hết sử dụng các thiết bị và hóa chất đắt tiền Phương pháp xử lý kiềm là phương pháp rẻ tiền phù hợp với điều kiện nước ta mà nó vẫn cho tính chất cơ

lý hóa vật liệu composite khá tốt Phương pháp này được ứng dụng trên sợi đay, là loại tự nhiên phong phú và được trồng nhiều nơi ở nước ta

HDPE được dùng để sản xuất:

Màng chống thấm HDPE là sản phẩm Polyme tổng hợp ở dạng cuộn hoặc tấm, có hệ

số thấm rất thấp, được sử dụng để chống thấm cho công trình

Hình 2.9 : Màng chống thấm HDPE

2.5 Nguyên liệu phế phẩm

2.5.1 Nguồn cung cấp hỗn hợp nhựa phế liệu

Các sản phẩm nhựa phế liệu thường được lấy từ những địa điểm như:

Các trung tâm thu gom phế liệu như trung tâm thu mua phế liệu tại gia đình Đây là một hình thức thu gom phế liệu chủ yếu và tồn tại lâu đời tại Việt Nam

Các trạm trung chuyển rác thải: thường các nhân viên thu gom rác thải trong quá trình làm việc, trên xe thu gom rác thường có các bao lớn để các nhân viên vừa gom rác, vừa phân loại trực tiếp và sau đó, các phế liệu này sẽ được tập trung tại các trạm trung chuyển để đem đi tái chế

Các bãi rác lớn khi các xe rác chuyển rác thải vào các bãi rác, thường có các nhân viên chuyên phân loại và thu gom các loại rác thải có thể tái chế được để hạn chế rác thải rắn và bảo vệ môi trường

Các nhà máy sản xuất và gia công nhựa thường trong quá trình sản xuất và gia công có những sản phẩm hư hỏng, nếu tại nhà máy không có hệ thống thu hồi phế phẩm thì các phế phẩm này sẽ được chuyển trực tiếp đến các trung tâm xử lý và tái chế phế liệu

Hình 2.10 : Một số hình ảnh về nhựa phế liệu

2.5.2 Phân loại nhựa phế liệu

Nguồn gốc phát sinh chất thải là từ các khu vực dân cư, công sở, trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại, hoạt động công nghiệp và xây dựng

Lượng chất thải phát sinh thay đổi do tác động của nhiều yếu tố như :

Sự tăng trưởng và phát triển sản xuất

Sự gia tăng dân số, quá trình đô thị hoá

Sự phát triển điều kiện sống và trình độ dân trí trong cộng đồng

Các chất thải thường rất đa dạng Có thể phân loại chất thải theo trạng thái vật

lý như chất thải rắn, lỏng, khí hoặc theo nguồn gốc phát sinh như chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt, chất thải xây dựng, chất thải nông nghiệp v.v Cũng có thể phân loại chất thải theo mức độ nguy hại (dễ phản ứng, cháy, nổ, ăn mòn, truyền nhiễm, phóng xạ) và không nguy hại hoặc phân loại theo thành phần hoá học, theo tính chất (cháy, không cháy, hỗn hợp) v.v Việc phân loại này tuỳ thuộc vào yêu cầu quản

lý và kiểm soát chất thải, thông thường hay phân loại theo nguồn gốc phát sinh hoặc theo mức độ nguy hại

Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh phế liệu chúng ta có thể chia làm hai nhóm chính : phế liệu sinh hoạt và phế liệu sản xuất

Phế liệu phát sinh trong quá trình sử dụng, từ các chi tiết và các dụng cụ bị hư hỏng

Phế liệu sinh ra trong quá trình sinh hoạt :

Bao bì nhựa đã qua sử dụng : chai đựng nước giải khát coca, pepsi,…

Chai nhựa, bình đựng mỹ phẩm, chất tẩy rửa,

Dụng cụ phục vụ sinh hoạt hằng ngày

Hình 2.11 : Phế liệu sinh hoạt

Những chất thải này được sử dụng chủ yếu theo 2 hướng :

Tạo ra sản phẩm chính hoặc các sản phẩm có công thức tương tự

Sản xuất đồ dùng kém quan trọng hơn

Ở hướng thứ nhất, phế thải thường được dùng ngay khi được hình thành Trong một số trường hợp, chúng được thu gom tự động và cho vào thiết bị nghiền, sau đó được trộn chung với nguyên liệu chính và đưa vào máy ép, máy tạo hình Hàm lượng

phế liệu trong nguyên liệu thường khoảng 5-10%, nhưng có thể đạt đến 20% và lớn hơn

Hướng chế biến chất thải ở công nghệ thứ hai bao gồm phân loại (tách tạp chất

lạ và loại bỏ phần không thích hợp), nghiền và tạo hạt để sản xuất các đồ dùng có nhu cầu sử dụng rộng rãi (bao bì, tấm trải, đồ chơi, đồ kỷ niệm…) Nói chung, việc chế biến phế thải trong công nghệ sản xuất đồ dùng bằng nhựa đã giải quyết được các vấn

đề tồn đọng trong phạm vi sản xuất riêng lẻ và chống ô nhiễm

Vấn đề quan trọng hơn là quá trình loại tạp chất và sử dụng phế thải nhựa sinh hoạt (phế liệu ở dạng bao nylon, đồ dùng nhựa) Đặc điểm nổi bật của vấn đề này là độ bền của phế liệu nhựa trong điều kiện tự nhiên và dẫn đến sự gây ô nhiễm môi trường

rõ rệt Năm 1980, phế thải nhựa ở Anh có khối lượng khoảng 1,35 triệu tấn (sản xuất 2,145 triệu tấn), và ở Mỹ là 2,5 triệu tấn (sản xuất 17,5 triệu tấn)

Tồn tại một lượng lớn sản phẩm hữu cơ có giá trị trong nhựa phế thải Các chất này sẽ làm giảm nhu cầu sử dụng các nguyên liệu tự nhiên như khí đốt, dầu mỏ, và giảm ô nhiễm môi trường khi được tái sử dụng Về mặt kinh tế, giá thành PVC, PE,

PS, HDPE thứ cấp thấp hơn vật liệu chính từ 2,5-6 lần, còn giá thành capron thứ cấp thấp hơn capron chính phẩm khoảng 12 lần

Quá trình chế biến phế thải nhựa thành đồ dùng phải qua các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu như thu gom, lựa chọn, làm sạch các tạp chất, nén ép, và tạo hạt Phương pháp chế biến phụ thuộc chủ yếu vào độ sạch, kích thước hình học, hình dạng bên ngoài, tính chất và hàm lượng tạp chất trong nhựa và một số yếu tố khác

Phế thải nhựa sinh hoạt trước khi sử dụng lại thường phải tách ra khỏi các tạp chất sinh hoạt khác Các phương pháp tách gồm có nghiền, sàng , phân loại, kết hợp với các dạng phân riêng khác (phân riêng bằng không khí, chân không, từ, tĩnh điện, thuỷ động) trích li, tuyển nổi…

2.6 Các quy trình tái chế HDPE.

2.6.1 Qui trình tái chế tại Đức.

Hình 2.12: Qui trình tái chế tại Đức

(Nghiền)

(Sàng với sàng rung)

(Tách Fe bằng sàng rung từ tính)

(Phân loại màu dùng máy soi quang học)

(Tách cao su)

(Tách thủy tinh bằng hệ thống hơi)

(Tách kim loại)

(Sàng bằng sàng rung)

(Tách KL không phải Fe)

(Nghiền ướt)

(Đùn loại tạp chất tinh)

(Phân tách kích thước dăm mảnh vụn cao su)

Hỗn hợp sẽ được sàng 2 lần sau đó qua hệ thống tách thủy tinh Các dạng cửa này thường được gắn kính nên thường bị lẫn thủy tinh Nên cần thiết có công đoạn loại thủy tinh này

Cũng như các qui trình xử lý khác hỗn hợp được tách kim loại

Sau khi qua quá trình tách loại hỗn hợp sẽ được đem đi nghiền ướt, và tách loại tiếp tục các phần cao su và các dăm mảnh không phù hợp

Dùng máy soi quang học để phân loại màu Các dăm mảnh phù hợp sẽ được đem đi sản xuất tiếp mà không cần qua khâu tạo hạt Đối với hỗn hợp nhiều loại khác

nhau sẽ được đùn tạo hạt và loại các tạp chất tinh

2.6.2 Qui trình công nghệ sản xuất màng HDPE thứ cấp

Từ kho nguyên liệu, bao nilon phế thải có hàm lượng tạp chất nhỏ hơn 5% được đưa đi phân loại Quá trình này nhằm mục đích tách tạp chất và chất bẩn Sau quá trình chọn lọc nilon được nghiền trong máy nghiền dao để đạt kích thước 2-9 mm Tiếp theo, chúng được rửa trong máy rửa vít tải hay máy giặt ( đối với trường hợp nghiền khô) Quá trình rửa được tiến hành bằng các hỗn hợp chất tẩy rửa đặc biệt Khối vật

liệu sau khi vắt khô có độ ẩm 10-15% sẽ được khử nước hoàn toàn trong máy sấy bằng không khí 65-750C khoảng 30-60 phút Sau khi sấy, khối vật liệu có độ ẩm nhỏ hơn 0.2% được nhập vào máy nén ép và tạo hạt

Hình 2.13: Sơ dồ sản suất màng HDPE thứ cấp

1 bộ phân loại phế thải,

đi vào máy sàng rung Tại đây, độ ẩm của hạt giảm xuống  0.2% nhờ dòng không khí nóng 800C thổi qua Hạt được cho vào máy trộn với các hạt HDPE chính phẩm theo tỉ

lệ 6 : 4 Đây là tỉ lệ tối ưu để bảo đảm tính ổn định của bao nilon thứ cấp Trong khi trộn, ta có thể cho thêm màu và các tác chất tinh chế màng

2 1

Sản phẩm 6

Hỗn hợp thu được sau đó được ép thành tấm nilon có chiều dày 80-200 m Từ qui trình trên, giá thành của bao nilon thứ cấp sẽ thấp hơn bao nilon được sản xuất từ nguyên liệu chính phẩm Người ta tiến hành biến tính bao nilon phế thải bằng cách bổ sung các chất độn vô cơ như ZnO, TiO2(tác chất nối và chất đàn hồi)

Bao ni lon phế thải còn được chế biến thành đồ dùng bằng cách đổ khuôn dưới

áp suất 150-2000C Phế thải của bao HDPE có thể được dùng sản xuất vật liệu composite sợi tự nhiên

2.6.3 Quy trình tái chế bằng phương pháp giải trùng hợp

Kỹ thuật tái chế tiên tiến - giải trùng hợp polyme thành monome gồm các bước thu gom nhựa phế liệu, phân loại dạng nhựa và giải trùng hợp nhựa trở về dạng monome, sau đó dùng monome để sản xuất ra dạng nhựa mới cùng loại Tái chế nhiên liệu – giải trùng hợp bằng nhiệt được dùng khi nhựa phế liệu không thể tách thành dạng thuần khiết được, có lẫn một lượng tạp chất nhất định Quá trình này được tiến hành trong môi trường không có oxy để tránh nhựa bị cháy nhằm tạo ra nhiên liệu dạng lỏng

Hình 2.14: Thiết bị giải trùng hợp

Giải trùng hợp nhựa bằng yếu tố hoá học được gọi là dung môi phân, quá trình tạo ra monome, dùng yếu tố vật lý gọi là nhiệt phân Khi nhiệt phân không có oxy thì gọi là nhiệt phân hoá lỏng và tạo ra dầu thô làm nhiên liệu đốt, có lượng oxy nhất định gọi là nhiệt phân hoá khí diễn ra ở nhiệt độ cao hơn và tạo ra khí tổng hợp gồm CO và

H2

Dạng thứ 3 của nhiệt phân là hydro hoá, nhựa được giải trùng hợp bằng nhiệt,

có mặt hydro và áp suất trên 100 atm Sự cắt mạch và hydro hoá bổ sung cho nhau, cắt mạch là phản ứng thu nhiệt, hydro hoá là phản ứng thu nhiệt, sản phẩm thu được thường là xăng hoặc dầu diesel

Nhiệt phân có nhiều ứng dụng hơn là dung môi phân, nó có thể tiến hành trong điều kiện chất thải nhựa có lẫn những tạp chất không là nhựa, có thể dùng trong chất thải rắn thành thị Dung môi phân yêu cầu nguồn polyme tinh khiết hơn nên chi phí chuẩn bị nguyên liệu tốn nhiều hơn

2.6.4 Tái sinh nhựa phế thải đang hoạt động ở Nhật

Nhựa phế thải chứa tạp chất là cao su (10%), kim loại, thủy tinh và các vật liệu khác được đưa vào máy nghiền bằng băng tải 1

Hỗn hợp sau nghiền được rửa và vận chuyển bằng khí động đến thiết bị phân loại bằng không khí, ở đây sẽ loại gần 3% phế thải nặng

Sau đó, chất thải được bổ sung trong máy nghiền bậc hai

Tiếp theo, bằng dòng không khí, phế thải được vận chuyển qua máy phân riêng

từ tính nhằm loại bỏ các kim loại còn sót Phế thải được rửa lần nữa bằng chất hoạt động bề mặt và sấy

Sau khi sấy, nó được trộn trong máy nghiền để tránh vón cục, rồi được cho vào máy ép để tạo viên

Hình 2.15: Tái sinh nhựa phế liệu ở Nhật

1-Băng tải vận chuyển bao phế thải 2- Máy nghiền 3-Phân loại bằng không khí Máy phân loại bằng từ 5- Máy rửa 6- Băng tải 7- Máy sấy 8-Máy nghiền.9-Máy ép 10-Cơ cấu tạo viên 11- Thùng chứa

Cắt, băm

Rửa

Sản phẩm Sấy

Tạp chất loại bỏ

Dung dịch NaOH 2%

Ép đùn

3.1.2 Thuyết minh quy trình

Thuyết minh quy trình:

Các chai nhựa thải được phân loại bằng thủ công tách các nhựa khác màu, tách nhãn và màng bao chai Sau đó những chai nhựa được băng tải đưa vào thiết bị cắt Nhựa được cắt thành những mảnh nhỏ có kích thước khoảng 10 mm được băng tải đưa đến bể rửa bằng dung dịch xút để rửa sạch các dư lượng còn sót lại trong chai nhựa Các chai này còn chứa khoảng 5% dư lượng thực phẩm cần được làm sạch Hai bể rửa nhựa hoạt động gián đoạn có năng suất mỗi bể 1500 kg/h Tại đây, nhựa sẽ được cho vào bể trước rồi mới cho xút vào và được làm sạch Giấy và keo dán cũng rã ra trong quá trình này Những miếng gạt trên băng tải đẩy nhựa ra bên ngoài vào giai đoạn sấy tiếp theo Bể sau mỗi mẻ sẽ được vệ sinh trong 30 phút và lại đi vào hoạt động Hạt nhựa được băng tải đưa vào đầu cao của thùng sấy, tác nhân sấy là khói lò Quá trình sấy cùng chiều, nhiệt độ khói lò vào là khoảng 1000C và ra là 350C, thời gian sấy là 12,3 phút; hạt nhựa vào thùng sấy là 250C và ra khỏi thùng sấy là 250C Hạt nhựa sau khi sấy được băng tải đưa vào máy ép đùn tạo hạt nhựa

Các thành phần trong nguyên liệu

Thành phần nguyên liệu chính là HDPE

Tạp chất nhựa PP, PET: Tạp chất nhựa PP lẫn trong nguyên liệu là từ nắp chai

PP lẫn vào trong quá trình thu gom Vì PP có nhiệt độ nóng chảy cao hơn HDPE 400C nên khó phân tán trong HDPE tái sinh PP không trộn lẫn với HDPE nên tách ra khỏi dòng nóng chảy của quá trình gia công Lượng PP lớn hơn 5% sẽ ảnh hưởng đến độ bền kéo đứt và độ bền va đập của HDPE tái sinh

PET nóng chảy ở nhiệt độ rất cao (240-2600C) nên chưa bị nóng chảy ở nhiệt

độ gia công HDPE Vì vậy sẽ làm bịt đường ống dẫn nhựa vào khuôn

Nút chai chiếm khoảng 10% nguyên liệu HDPE HDPE tái sinh có màu xanh lá cây do kết hợp màu đỏ và màu xanh da trời của nút Màu này làm cho nhựa tái sinh không thích hợp các ứng dụng có màu sắc nhạt như dùng làm chai đựng sữa Do đó, cần phải tách nút chai trong khâu phân loại

Giấy, nhãn và các dư lượng bên trong chai: Giấy có trong nhựa chủ yếu là nhãn giấy trên chai, lượng giấy dư còn sót lại dưới dạng sợi có thể gây ra khó khăn trong quá trình tái sinh như tạo thành lỗ và khuyết tật trên bề mặt sản phẩm

Các dư lượng bên trong chai như dịch sữa, mỹ phẩm,… sẽ gây mùi khó chịu đối với sản phẩm tái sinh Đặc biệt rất nguy hiểm trong công nghiệp sữa vì làm hỏng mùi sữa, dư lượng này ở mức 5ppb là có thể phát hiện được

3.2 Cân bằng vật chất

Các thông số tổn thất qua từng giai đoạn, ta chọn:

Tỷ lệ loại nhựa khác trong nguyên liệu khoảng 20%

Tổn thất trong giai đoạn cắt, băm là 2%

Tổn thất trong giai đoạn rửa là 1%

Tổn thất và hơi nước thoát ra trong giai đoạn sấy là 1%

Tổn thất trong giai đoạn ép đùn là 0.5%

Tổn thất trong giai đoạn làm nguội là 0.5%

Tính căn bản sản phẩm là 100 kg

Lượng nhựa trước giai đoạn làm nguội: 100/0,995 = 100,5 kg

Lượng nhựa trước giai đoạn ép đùn: 100,5/0,995 = 101 kg

Lượng nhựa trước giai đoạn sấy là: 101/0,995 = 101,52 kg

Coi độ ẩm của nhựa đi vào giai đoạn sấy là 2% nên lượng nhựa vào giai đoạn sấy : 101,52 + 101,52*0,02/(1-0,02) = 103,6 kg

Lượng nhựa giai đoạn rửa là: 101,52/ 0.99 = 102,55 kg

Lượng nhựa trước giai đoạn cắt, băm: 102,55/0.98 = 104,64 kg

Lượng nhựa trước phân loại: 104,64/0.8 = 130,8 kg