bài tập môn tái chế chất thải tái chế nhựa

Một giải pháp được đặt ra để giảm thiểu lượng chất thải trong công nghiệp nhựa là tái chế nhựa.Tái chế là biện pháp hữu hiệu giảm chi phí xử lý chất thải và do đó giảm giá thành sản phẩm, tái chế rác nhựa không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn có ý nghĩa về phát triển bền vững, mục tiêu mà mọi quốc gia đều hướng đến ngy cả ở các khu vực kinh tế hàng đầu như Mỹ và EU. Vì vậy nhóm chúng em chọn đề tài: ‘‘Trình bày công nghệ tái chế nhựa” để nêu các công nghệ tái chế nhựa và để tìm ra các vấn đề môi trường phát sinh từ việc tái chế nhựa và có biện pháp giảm thiểu nhằm mục tiêu phát triển công nghiệp tái chế tiên tiến cho ngành nhựa trên nền tảng không đánh đổi môi trường vì lợi ích kinh tế.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KH VÀ CN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO

MÔN TÁI CHẾ CHẤT THẢI

Đề tài: Trình bày công nghệ tái chế nhựa

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 4

1.Giới thiệu sơ lược về tái chế nhựa 4

1.1 Các khái niệm 4

1.2 Nguyên liệu,nhiên liệu cho tái chế nhựa 4

1.3 Hiện trạng tiêu thụ và tái chế nhựa trên thế giới và Việt Nam 6

1.3.1 Hiện trạng tiêu thụ và tái chế nhựa trên thế giới 6

1.3.2 Hiện trạng tiêu thụ và tái chế nhựa ở Việt Nam 7

1.3.3 Lợi ích việc tái chế nhựa thải 8

1.3.4 Tác động môi trường của nhựa phế liệu 9

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ NHỰA 10

2.1 Phương pháp tái chế cơ học(Mechanical recycling) 10

2.2 Phương pháp tái chế hóa học (Feedstock Recycling) 21

2.3 Phương pháp phân hủy nhiệt 22

3.1 Dòng thải từ quá trình tái chế nhựa 23

3.1.1 Khí thải 25

3.1.2 Nước thải 25

3.1.3 Chất thải rắn 25

3.1.4 Chất thải nguy hại 26

3.1.5 Tiếng ồn,độ rung 26

MỞ ĐẦU

Ngày nay, nhựa là một vật liệu quan trọng trong đời sống sinh hoạt cũng như sản

sự có mặt của nhựa, từ những chi tiết nhỏ như ghế, nón bảo hiểm, bàn chải đánh răng,… cho đến các bộ phận lớn như máy móc, thiết bị,… Nhựa công nghiệp đã

đóng vai trò chính trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta và phúc lợi xã hội trong tương lai

Thế nhưng chính vì sự tiện lợi này và nhu cầu sử dụng các sản phẩm nhựa ngày một tăng mạnh thì rác thải nhựa thải ra môi trường ngày càng tăng gây ảnh hưởngđến môi sinh, tiêu cực về cảnh quan mà còn phá hoại hệ sinh thái một cách ghê gớm, ô nhiễm đến môi trường

Một giải pháp được đặt ra để giảm thiểu lượng chất thải trong công nghiệp nhựa là tái chế nhựa.Tái chế là biện pháp hữu hiệu giảm chi phí xử lý chất thải và do đó

còn có ý nghĩa về phát triển bền vững, mục tiêu mà mọi quốc gia đều hướng đến ngy cả ở các khu vực kinh tế hàng đầu như Mỹ và EU

Vì vậy nhóm chúng em chọn đề tài: ‘‘Trình bày công nghệ tái chế nhựa” để nêu các công nghệ tái chế nhựa và để tìm ra các vấn đề môi trường phát sinh từ việc tái chế nhựa và có biện pháp giảm thiểu nhằm mục tiêu phát triển công nghiệp tái chế tiên tiến cho ngành nhựa trên nền tảng không đánh đổi môi trường vì lợi ích kinh tế

PHẦN NỘI DUNG

*Tái chế hay còn gọi là vòng quay chất thải là biến đổi tính chất của chất thải đó đểchúng không còn là chất thải mà được coi như một loại nguyên liệu cho một quá trình công nghệ nào đó,đem lại lợi ích cho con người.

*Tái chế nhựa :là quá trình thu hồi lại nhựa phế liệu,các chất thải có nguồn gốc bằng nhựa sau đó phân loại từng loại nhựa để chế biến thành sản phẩm mới phục

vụ nhu cầu con người như nhựa PETE,sàn,khung cửa sổ

1.2 Nguyên liệu,nhiên liệu cho tái chế nhựa

a) Nguyên liệu :Các loại nhựa PP,PE,PVC,PET,PVB, được nhập về

Nhựa thải từ sản xuất :

-Lớp màng phủ hàng hóa

-Các đoạn vật liệu bằng nhựa hỏng ,các đoạn cắt

-Nhựa phế liệu từ các ngành sản xuất:ngành điện,xây dựng,nông nghiệp

Nhựa thải từ sinh hoạt: -Nhựa phế thải từ khu vực dân cư,hộ gia đình,trường học -Văn phòng,khách sạn,siêu thị,nhà hàng,chợ,

*Đặc tính của 1 số loại nhựa:

sợi Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có vết cắt hoặc vết thủng nhỏ Công thức hoá học của polypropylen là (C3H6)n PP là một trong những loại nhựa giá rẻ,được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay PP có các ứng dụng cả dưới dạng nhựa và dạng sợi:Công nghiệp ôtô,ứng dụng công nghiệp,hàng tiêu dùng,đồ nội thất

 PE: Có hai loại polyethylene:polyethylene mật độ thấp và polyethylene mật

độ cao.Polyethylene mật độ thấp mềm hơn polyethylene mật độ cao Nó là rất tốt cho đúc.Polyethylene mật độ cao có độ cứng và chịu va đập tốt.Chống

ăn mòn hóa học tốt,không dẫn điện,không dẫn nhiệt.Không cần sấy trước khi đúc bởi vì nó không hút ẩm.Ứng dụng:Polyethylene mật độ thấp được sử

nhựa có hình dạng phức tạp hoặc vật liệu đóng gói

chuyển, có khả năng chịu được lực xé và lực va chạm mạnh Người ra

thường dùng nhựa PET để sản xuât những chai đựng nước tinh khiết hay nước có ga của những thương hiệu nổi tiếng như La Vie, Aquafina, Vital,…Tính chống thấm khí CO2 và O2 của PET tốt hơn những loại nhựa khác

co bao bọc các loại thực phẩm bảo quản , lưu hành trong thời gian ngắn như thịt sống, rau quả tươi….Ngoài ra, PVC được sử dụng để làm nhiều vật gia dụng cũng như các lọai sản phẩm thuộc các ngành khác

b)Nhiên liệu:

Năng lượng:Nguồn năng lượng sử dụng trong tái chế nhựa là điện năng

Nước: dùng cho mục đích rửa nguyên liệu, nước làm mát

1.3 Hiện trạng tiêu thụ và tái chế nhựa trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Hiện trạng tiêu thụ và tái chế nhựa trên thế giới

Trên thế giới ngành sản xuất và tái chế nhựa là một ngành kinh tế kĩ thuật về gia công đang phát triển và tăng theo sự phát triên kinh tế

Hàng năm,thế giới sản xuất hơn 150 triệu tấn nhựa và mức tiêu thụ đầu người ở các nước dao động khoảng 60-100kg/người.năm [Chiellini 2000,Reddy và cộng sự,2003].Trên thế giới có tới 8,3 tỷ tấn nhựa đã được sản xuất, với khoảng 6 triệu trong số đó trở thành chất thải Theo báo cáo của Greenpeace, một số trong số đó

mà thế giới sản xuất mỗi năm được đổ ra biển hàng năm Trong số này, 70% bị chìm và gây hậu quả tổn hại cho đáy biển của chúng ta

Theo báo cáo của Liên hợp quốc, mỗi phút có 1.000 túi nhựa được tiêu thụ, mỗinăm con người thải ra lượng rác nhựa đủ để bao quanh Trái Đất 4 lần

Tại các nước châu Âu hàng năm thải ra một lượng nhựa phế thải khổng lồ,Đức thải ra khoảng 127000 tấn/năm,Pháp và Anh thải ra khoảng 98.000 và 93.000 tấn/năm,Thụy Điển thải ra khoảng 13.000 tấn/năm Hiện có 192 quốc gia bị ô nhiễm rác thải nhựa trên biển, trong đó một số nước châu Á như Trung Quốc, Indonesia, Philippines và Việt Nam là nặng nề nhất

Vì vậy, việc tái chế sẽ làm giảm lượng chất thải nhựa cần xử lý, giảm áp lực đốivới vật liệu nhựa nguyên sinh, giảm sự tiêu thụ năng lượng và nước cũng như giảmphát thải các loại khí và hóa chất độc hại trong quá trình sản xuất vật liệu nguyênsinh

Trên quy mô toàn cầu, chỉ có 9% rác thải nhựa được tái chế Riêng ở Mỹ, tỷ lệ táichế chai nhựa chỉ đạt khoảng 30%, ở Anh từ 20 đến 45%.[The Global PlasticCrisis In Numbers: 10 Shocking Facts You Need To Know]

Hiện nay, châu Âu đang đi đầu trong các giải pháp xử lý rác thải Na Uy hiện làquốc gia đi đầu trong phong trào tái chế chất thải nhựa, với 97% chai nhựa đước táichế Một chai nhựa ở Na Uy có thể trải qua hơn 50 lần tái chế.EU ra mắt LiênMinh Nhựa ‘tuần hoàn’thúc đẩy thị trường nhựa tái chế,liên minh bao gồm nhữngbên hưởng lợi từ chuỗi giá trị nhựa như:những nhà sản xuất,đóng gói,phânphối,bán lẻ và công đoạn thu gom nhựa đã qua sử dụng đến tái chế (theo thôngcáo báo chí của ủy ban châu Âu phát đi tại Brussels ngày 11/12/2018).Với sự hợp

tác này liên minh đảm bảo nhựa tái chế sẽ có hướng đi mới,tạo ra những vật liệumới,sản phẩm mới thay vì đưa chúng vào bãi chôn lấp hay lò đốt rác.Tầm nhìn làtất cả các bao bì nhựa sẽ có thể tái chế vào năm 2030.Các mục tiêu chung của EUbao gồm 65% chất thải rắn đô thị được tái chế và 55% bao bì nhựa được tái chếvào năm 2035[Ủy ban châu Âu,2018].

Nhiều nước trên thế giới đã đạt được một số thành tựu trong việc nghiên cứu tái chế rác thải nhựa và ứng dụng thành công vào thực tiễn, giải quyết thách thức về quản lý chất thải rắn, đặc biệt là rác thải nhựa

1.3.2 Hiện trạng tiêu thụ và tái chế nhựa ở Việt Nam

Ở Việt Nam ,theo các số liệu phân tích thành phần rác thải đô thị của một số thành phố lớn lượng nhựa phế thải luôn chiếm tỷ lệ từ 5-12% khối lượng rác.Khối lượng nhựa phế thải này gây rất nhiều vấn đề về sinh thái và môi trường do chúng rất khóphân hủy.Những con số thống kê lượng sử dụng túi nilon, chai nhựa cho thấy tình hình rác thải nhựa ở Việt Nam thật đáng lo ngại

Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, mỗi tháng, mỗi gia đình sử dụng đến 1kg túi nilon Ở những thành phố lớn như Hà Nội và Hồ Chí Minh, số lượng rác thải nhựa mỗi ngày thải ra môi trường lên tới 80 tấn 50-70% lượng rác thải chứa những hợp chất có thể tái chế và tạo ra nguồn năng lượng mới, song chỉ có gần 10% được tái chế sử dụng

Còn theo thống kê của Hiệp hội nhựa Việt Nam thì trong khoảng thời gian 2011 –

2020 số lượng tiêu thụ nhựa ở Việt Nam đã tăng lên chóng mặt,từ 40.2kg/người/năm lên đến 100.2kg/người/năm.[Báo cáo ngành nhựa]

Hiện nay ở Thành phố Hồ Chí Minh có tới 50.000 tấn chất thải nhựa đang chônlấp, nếu số chất thải này được tái chế, Thành phố Hồ Chí Minh có thể tiết kiệmđược khoảng 15 tỷ đồng mỗi năm.Tại Việt Nam có rất nhiều làng nghề tái chế

nhựa:làng nghề tái chế nhựa Trung Văn và Triều Khúc,làng nghề tái chế nhựaĐông Mẫu, và ở Tp.Hồ Chí Minh hiện có khoảng 20 cơ sở tái chế có vốn đầu tưlớn hơn 1 tỷ VNĐ,khoảng 50-100 cơ sở có quy mô trung bình,vốn đầu tư từ 0,5-1tỷ VNĐ và còn hàng ngàn cơ sở tái chế nhỏ có vốn đầu tư từ 100-300 triệu.

Ngành tái chế nhựa được coi là một trong những ngành năng động và tăng trưởng

nguyên liệu của toàn ngành nhiều năm qua, đặc biệt trong 5 năm trở lại đây, với tốc độ tăng trưởng lũy kế hàng năm đạt 10%, đến năm 2023, ngành nhựa cần khoảng 10 triệu tấn nhựa phục vụ sản xuất và xuất khẩu Theo Quy hoạch tổng thể ngành hóa dầu và các dự án, sản lượng sản xuất hạt nhựa nguyên sinh trong nước

dự kiến đạt 2,6 triệu tấn, đáp ứng 26%, số còn lại 7,4 triệu tấn cần phải nhập khẩu

từ nước ngoài Mặc dù nỗ lực kêu gọi các dự án đầu tư nhà máy sản xuất nguyên

và phù hợp xu thế tiêu dùng sản phẩm hiện nay là bù đắp một phần bằng các loại nguyên liệu nhựa tái chế

Cơ quan quản lý cần phối hợp Hiệp hội nhựa Việt Nam nhanh chóng xây dựng bộtiêu chuẩn về chất xả thải sau cuối của quá trình tái chế nhựa phế liệu ở hai tiêuchuẩn chính gồm nước và khí.Có chính sách khuyến khích và ưu tiên cấp phép chonhững đơn vị, dự án khống chế giá điện - mức điện sản xuất được Nhà nước ưutiên giá, không cho phát sinh hay mở rộng quy mô tái chế tại làng nghề để hạn chế

những đơn vị, dự án sử dụng công nghệ hiện đại, tiên tiến, để việc chuyển giaocông nghệ và bí quyết công nghệ thật sự được chia sẻ và phát triển trong ngành

chế phế liệu tham gia, dự kiến sẽ thu được khoảng 500 - 1.000 tỷ đồng/năm, theocách tính phí 50.000 - 100.000 đồng/tấn theo mức công suất thiết kế nhà máy củadoanh nghiệp Quỹ này sẽ được sử dụng để xử lý nước thải cho làng nghề, tiêu hủy

lô hàng phế liệu nhập khẩu không đạt tiêu chuẩn

1.3.3 Lợi ích việc tái chế nhựa thải

Lợi ích về kinh tế:

thì ta có thể tiết kiệm được đến 15 tỷ mỗi năm

Lợi ích cho môi trường:

23.000 tấn dầu hàng năm.Sản xuất nhựa sử dụng 8% lượng dầu khai thác của thếgiới,trong đó 4% dùng làm nguyên liệu,4% sử dụng trong quá trình sản xuất Việc tái chế nhựa là một trong những phương pháp xử lý chất thải tiết kiệm nhiên liệu hữu hiệu Tái chế rác thải nhựa giúp tiết kiệm năng lượng hơn nhiều

so với sản xuất vật liệu nhựa mới nhờ giảm bớt được các hoạt động như khai thác, chế biến, vận chuyển… Sử dụng tái chế rác thải nhựa là phương pháp thân thiện với môi trường Nhờ giảm lượng tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên cùng tiết kiệm năng lượng Từ đó lượng khí thải ra môi trường cũng giảm hẳn Theo kết quả thống kê, việc sử dụng tái chế rác thải nhựa đã hỗ trợ giảm bớt 18 triệu tấn

lượng nước sử dụng khoảng 90%.Giảm khối lượng chất thải đổ về bãi chôn lấp.[Colmenar viejolimpio]

…

1.3.4 Tác động môi trường của nhựa phế liệu

Nhựa là một chất bền vững trong môi trường,thời gian phân hủy rất lâu.Khi thải ra môi trường nhựa gây ra tác động xấu tới các nguồn nước, gây cản trở giao thông, mất thẩm mỹ và tắc nghẽn các công trình thủy lợi, trạm bơm nước

Nhựa là một hỗn hợp các chất có thành phần hóa học trung bình là 60%C, 7.2%H, 22.8%O,10% tro tính theo phần trăm trọng lượng khô Nhựa còn chứa các thành phần phụ gia như bột màu, chất ổn định, chất hóa dẻo có thể có Chì, Cadmi là

những chất độc hại Đặc biệt đối với nhựa PVC khi đốt ở nhiệt độ 300oC – 800oC

sẽ tạo ra Dioxin là chất rất độc cho môi trường tự nhiên và làm ảnh hưởng tuyến nội tiết, làm giảm khả năng miễn dịch, gây ung thư… Rác thải nhựa không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật khác trên trái đất, trong đó ảnh hưởng nghiêm trọng nhất là với sinh vật biển.Rác thải nhựa khi đổ ra biển sẽ gây phá hủy hoặc suy giảm đa dạng sinh học, làm chết các

chôn lấp sẽ phân rã thành các mảnh vi nhựa nhỏ và nằm xen lẫn trong đất, gây ảnh hưởng lớn đến nguồn nước ngầm Còn rác thải nhựa ở trên rừng núi thì khi lẫn trong đất sẽ làm mất kết cấu đất, lâu dần dẫn đến giảm khả năng giữ nước gây ra xói mòn, sạt lở đất ở vùng núi.[Tạp chí môi trường]

Tái chế nhựa thải là một trong những phương pháp tích cực nhất để giảm tác động tới môi trường

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ NHỰA

Có 3 phương pháp tái chế chủ yếu:

2.1 Phương pháp tái chế cơ học(Mechanical recycling)

Đây là một phương pháp đơn giản và phổ biến được sử dụng cho phần lớn các loại nhựa thải.Tái chế cơ học là cách để tạo ra các sản phẩm mới từ chất thải nhựa chưa

bị biến đổi.Phương pháp này được phát triển từ những năm 1970 và hiện được hàng trăm nhà sản xuất trên thế giới sử dụng

Chất thải được tái chế bằng phương pháp cơ học cho đến nay phần lớn là chất thảinhựa công nghiệp Chất thải nhựa công nghiệp phát sinh trong sản xuất, chế biến

và phân phối các sản phẩm nhựa rất thích hợp để sử dụng làm nguyên liệu cho táichế cơ học nhờ sự phân tách rõ ràng các loại nhựa khác nhau, đồng thời chất thảinhựa công nghiệp có hàm lượng bụi bẩn và tạp chất thấp và với số lượnglớn.Phương pháp tạo hạt nhựa rồi từ hạt nhựa được ép phun,đùn thành các vậtdụng khác

Hình 1:Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tái chế cơ học

Trong phương pháp này bao gồm 2 công đoạn là: Công đoạn sơ chế nhựa phế liệu

và công đoạn tạo thành sản phẩm

2.1.1 Công đoạn sơ chế nhựa phế liệu

+) Phân loại:Chất lượng của sản phẩm cuối cùng có nguồn gốc từ nhựa sẽ được cảithiện đáng kể nếu tất cả các chất ô nhiễm được loại bỏ và độ ẩm được giảm đến mức tối đa trước khi đem đi tái chế.Trong hoạt động tái chế nhựa, điều quan trọng

là phải phân biệt chính xác từng loại nhựa Nếu không, nó có thể gây ra những vấn

đề nghiêm trọng như sản phẩm tạo ra xấu, kém chất lượng và những thuộc tính cơ học yếu kém

Bảng 1:Đặc tính của các loại nhựa có khả năng tái chế[1]

+) Rửa: Công đoạn này rất quan trọng, bởi vì phế liệu nhựa sạch sẽ có giá cao hơn

và chất lượng sản phẩm tạo ra sẽ tốt và đẹp hơn Nhựa có thể được làm sạch ở nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình tái chế như: trước, sau hoặc ngay khi phân loại Nhựa cứng thường được rửa sạch lần nữa sau khi chúng được cắt nhỏ Phế liệu nhựa bằng máy Máy rửa gồm một bể nước có gắn bộ cánh khuấy chạy với tốc độ chậm Nhựa được ngâm trong bể nước nhiều giờ, trong khi các cánh khuấy hoạt động liên tục

không bị nhiễm bẩn trở lại

2.1.2 Công đoạn tạo thành sản phẩm:

a) Tạo hạt

Nhựa cứng sau khi nghiền nhỏ và nhựa xốp là nguyên liệu của quá trình đùn và tạohạt để sản xuất hạt nhựa Hạt nhựa này sẽ trở thành nguyên liệu đầu vào của các quá trình ép thành sản phẩm.

Hình 2.1: Chu trình tạo hạt[1]

Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu được cho vào phễu và rơi xuống khuôn đẩy, trục vít quay sẽ đẩy nguyên liệu lên phía trước Hơi nóng do ma sát và các má nhiệt được lắp quanh thùng để làm mềm dẻo nguyên liệu Má nhiệt, nước và máy thổi khí được lắp quanh thùng để kiểm soát nhiệt độ Trước khi nguyên liệu ra khỏi khuôn, chúng được đưa qua vỉ lưới lọc để loại bỏ những mảnh cứng

Khi các sợi nhựa ra khỏi khuôn, chúng đi qua một bể nước lạnh để rắn lại Trục lăn

sẽ đưa vật liệu vào khuôn cắt để cắt thành những hạt đều nhau dùng làm nguyên liệu sản xuất Hạt nhựa sẽ tự động được trút vào bao đặt trên một cái cân Một cơ

sở tạo hạt nhỏ cần 2 - 3 công nhân đứng máy Chất thải phát sinh trong quá trình này cũng có thể cho vào máy đùn lần nữa Năng suất của quá trình tạo hạt phụ thuộc vào qui mô của máy đùn

b) Chế tạo sản phẩm

Một số phương pháp sản xuất được sử dụng cho các qui trình nhỏ để sản xuất ra những sản phẩm cuối cùng, bao gồm:

Tất cả những phương pháp trên đều phụ thuộc vào nguồn điện Chỉ có phương pháp ép đùn là có chi phí thấp, khá đơn giản, có thể làm thủ công khi gặp sự cố về điện

Quá trình ép đùn cũng giống như quá trình tạo hạt nhưng sản phẩm cuối cùng có dạng ống Quá trình này có thêm một khuôn thép có khoét lỗ để định hình sản phẩm

Nguyên liệu được làm nguội và hoá rắn trong không khí, trong nước sinh hoạt hoặcthùng lạnh trước khi qua ống cuốn và được cắt thành những đoạn thẳng

Nguyên liệu là các mảnh PVC được sử dụng để chế tạo các sản phẩm dạng ống Đầu tiên, nguyên liệu cần được sấy khô, sau đó sẽ được lọc và pha trộn với các chất phụ gia Chúng được đưa vào phễu để đi vào khuôn Trục vít quay tạo ra hơi nóng do ma sát Do đó, hơi ẩm của nguyên liệu sẽ lại tiếp tục được hạ xuống và được lọc một lần nữa Sau đó, chúng sẽ được đẩy qua khuôn tạo ống để tạo ra sản phẩm cuối cùng