Механическая или химическая переработка? Это неправильный вопрос.

Отрасли не нужна одна победившая технология. Ей нужен правильный процесс для каждого потока отходов и честная оценка того, сколько материала действительно возвращается в оборот.

Дискуссия о переработке пластмасс часто преподносится как противостояние двух технологий.

С одной стороны, механическую переработку описывают как единственно рациональный вариант, поскольку она требует меньше энергии и сохраняет уже вложенную в полимер ценность. С другой стороны, химическую переработку представляют как технологию, которая наконец решит проблему смешанных, многослойных и загрязнённых пластиковых отходов.

В обоих утверждениях есть доля истины. Оба становятся вводящими в заблуждение, когда их применяют ко всем полимерам и всем потокам отходов.

Не существует единой технологии, одинаково подходящей для ПЭТ, ПЭ, ПП, ПА, ПВХ, ПС, ПУР, ПММА, композитов и ламинатов. Также не существует единого материала под названием «пластиковые отходы».

Существуют потоки отходов с определённым составом, историей использования, уровнем деструкции, содержанием добавок, влажностью, загрязнением и посторонними материалами. Только после анализа этих переменных можно ответственно выбрать маршрут переработки.

Прежде всего, терминология должна быть однозначной

Механическая переработка не предусматривает преднамеренного разложения полимера до мономеров. Материал сортируется, измельчается, моется, разделяется, сушится, фильтруется, дегазируется, плавится, гомогенизируется и гранулируется либо непосредственно перерабатывается в новый продукт.

Это не означает, что структура полимера остается полностью неизменной.

Во время использования, мойки, сушки и переработки материал подвергается воздействию тепла, кислорода, влаги и сдвига. Могут происходить следующие явления:

• разрыв полимерной цепи,
• окисление,
• ветвление,
• сшивание,
• гидролиз,
• изменения в распределении молекулярной массы,
• истощение стабилизаторов,
• образование летучих продуктов деструкции.

В ПП разрыв цепи часто увеличивает индекс текучести расплава. В ПЭ окисление может вызывать как деструкцию цепи, так и ветвление или образование геля. ПЭТ особенно чувствителен к влаге во время переработки в расплаве, поскольку гидролиз снижает его молекулярную массу и внутреннюю вязкость.

По этой причине утверждение, что материал содержит «100% рециклат», само по себе ничего не говорит о стабильности переработки, однородности от партии к партии или пригодности для конкретного применения.

В каких случаях механическая переработка имеет наибольшее преимущество?

Механическая переработка наиболее эффективна при относительно чистых, однородных потоках термопластов, состав которых можно контролировать.

Примеры включают:

• ПЭТ-бутылки из раздельных систем сбора,
• ящики, поддоны и транспортные контейнеры, циркулирующие в контролируемом цикле
• ПЭ-плёнка из однородных промышленных потоков,
• ПВХ-трубы и профили, собранные через специализированные системы,
• производственные отходы с известной рецептурой,
• отобранные потоки ПНД и ПП после эффективной сортировки.

В этих случаях большая часть уже созданной в полимере ценности может быть сохранена. Нет необходимости разлагать материал на более мелкие молекулы, очищать продукты реакции и снова их полимеризовать.

Хорошо спроектированный механический процесс может включать оптическую сортировку, отделение металлов, разделение по плотности, мойку, сушку, фильтрацию расплава, дегазацию, стабилизацию, совместимость и контролируемое смешивание партий.

Следовательно, это не просто «повторное плавление отходов».

Современная механическая переработка — это процесс материаловедения, эффективность которого зависит от понимания полимеров, добавок, реологии, процессов деструкции и предполагаемого применения рециклята.

Где начинаются её ограничения?

Основное ограничение механической переработки можно выразить одной фразой:

Качество рециклята не может превышать то, что позволяют качество исходного сырья и доступные методы очистки.

Сортировка по основному типу полимера ещё не создаёт однородный материал. Две упаковки с маркировкой ПП могут содержать разные сополимеры, наполнители, стабилизаторы, пигменты и покрытия, а также иметь совершенно разную историю старения.

Большинство полимеров также несовместимы на молекулярном уровне. Даже внешне схожая смесь ПЭ и ПП может образовывать нестабильную фазовую морфологию и демонстрировать снижение ударной вязкости, прочности на растяжение и удлинения.

Совместимые добавки могут улучшить адгезию между фазами, но не могут заменить контроль состава. Формуляция, эффективная для одной смеси, может быть неэффективной для другой.

Один только фильтр расплава также не решает проблему. Фильтр может задерживать бумагу, алюминий, дерево, песок и другие твёрдые частицы. Он не может удалить второй расплавленный полимер, растворённые добавки, пигменты, мигрировавшие вещества или все соединения, ответственные за запах.

Особо сложные потоки включают:

• многослойная упаковка,
• интенсивно окрашенные пластики,
• отходы, загрязнённые остатками пищи,
• сельскохозяйственные плёнки, содержащие почву, воду и органические вещества,
• пластики, содержащие антипирены,
• пластики из отходов электрического и электронного оборудования,
• композиты и сшитые пластики,
• материалы с неизвестной историей использования,
• отходы, содержащие вещества, ограничивающие повторное использование в контакте с пищевыми продуктами.

Это не означает, что механическая переработка неизбежно приводит к даунциклингу. Даунциклинг часто является следствием плохой сортировки, неконтролируемого смешивания или использования рециклята в применениях, требованиям которых он не соответствует.

Также не существует универсального количества циклов, после которых пластик «больше не может быть переработан». Ответ зависит от типа полимера, его предыдущего применения, стабилизации, влажности, температуры, времени пребывания в системе переработки в расплаве, интенсивности сдвига и свойств, требуемых от следующего продукта.

Химический рециклинг — это не одна технология

Термин «химический рециклинг» охватывает процессы с принципиально разными механизмами.

Сольволиз

Сольволиз использует реакцию между полимером и подходящей химической средой. Это может включать гликолиз, метанолиз, гидролиз или аминолиз.

Наиболее подходит для полимеров, содержащих связи, которые можно селективно расщеплять, включая ПЭТ, ПА, ПК и некоторые полиуретаны.

Одним из потенциальных преимуществ является получение высокочистых мономеров или олигомеров. Это не означает, что можно использовать любое сырье. Сольволиз обычно требует хорошо охарактеризованного потока, а добавки, металлы, красители и другие полимеры могут усложнять реакцию, очистку продукта, а также регенерацию растворителя или катализатора.

Пиролиз

Пиролиз разлагает полимеры при высокой температуре в условиях ограниченного доступа кислорода. В результате образуется смесь масла, газа, восков, твердых фракций и других продуктов.

Он рассматривается в первую очередь для смесей ПЭ и ПП, которые не могут быть эффективно переработаны механическим способом.

Тем не менее, утверждение, что пиролиз «превращает любой пластик обратно в нефть», некорректно.

ПЭ и ПП подвергаются в основном случайному разрыву цепей, что приводит к образованию сложной смеси углеводородов. Полимеры, такие как ПС и ПММА, могут деполимеризоваться более селективно, давая более высокую долю стирола или метилметакрилата.

ПВХ, ПЭТ, ПА и полиуретаны вводят хлор, кислород, азот и другие гетероатомы. Это может способствовать коррозии, образованию кокса, загрязнению масла, загрязнению оборудования и деактивации катализаторов.

Пиролизное масло, предназначенное для парового крекинга, часто требует очистки, удаления хлора, гидрообработки и удаления металлов. Кроме того, его может потребоваться смешивать с гораздо большим количеством ископаемого сырья, поскольку оно не может быть использовано напрямую в качестве полной замены нефтехимической нафты.

Поэтому пиролиз также требует сортировки, подготовки сырья и четко определенной спецификации входного материала.

Газификация

Газификация разрушает материал гораздо глубже, производя синтез-газ, состоящий в основном из оксида углерода и водорода.

Технология может допускать более разнообразные потоки по сравнению с селективной деполимеризацией, однако требует очень высоких температур, крупных установок и сложных систем очистки газа.

Если синтез-газ сжигается, это приводит к утилизации энергии, а не к замкнутому материальному циклу. Только его превращение в новые химикаты и полимеры может считаться частью материального рециклинга.

Растворение на основе растворителей

Процессы растворения иногда относят к химическому рециклингу в маркетинговых целях, но точнее выделять их как физический рециклинг на основе растворителей.

Полимер растворяется, отделяется от некоторых добавок и других компонентов, а затем осаждается. Его химическая структура не обязательно должна разрушаться.

Метод может быть полезен для отдельных ламинатов и загрязненных полимеров, но требует эффективного восстановления растворителя, контроля выбросов и строгого энергетического баланса.

Ключевой вопрос: каков фактический продукт рециклинга?

В химическом рециклинге легко спутать три совершенно разных показателя

• выход жидкости или газа непосредственно после конверсии,
• количество продукции, поставленной на нефтехимическое предприятие,
• количество материала, фактически использованного для производства нового полимера.

Эти показатели не являются взаимозаменяемыми.

Если из одной тонны отходов получают масло, газ, воск, твердые вещества и остатки, весь этот выход нельзя считать новым сырьем для производства пластмасс. Часть газа может быть использована для нагрева процесса. Часть масла может попасть в топливный пул. Часть углерода остается в остатках, коксе или побочных продуктах.

С точки зрения циркулярной экономики решающее значение имеет не только выход промежуточного продукта. Важно, какая доля углерода, полученного из отходов, в конечном итоге становится частью нового материала.

Директива ЕС по отходам прямо исключает энергетическую утилизацию и переработку в топливо из определения рециклинга. Это принципиальное различие.

Массово-балансовый учет необходим, но не может заменить материальный баланс.

На крупных нефтехимических установках химически переработанное сырье обычно смешивается с ископаемым сырьем. Впоследствии невозможно определить, какие именно молекулы в готовой упаковке произошли из отходов.

Массово-балансовый учет используется как контролируемый метод для отнесения определенной доли производства к переработанному сырью.

В июне 2026 года Европейская комиссия приняла Решение 2026/1425 о расчете содержания переработанного пластика в одноразовых бутылках для напитков. Правила допускают массово-балансовый учет для дополнительных методов рециклинга, но вводят важные гарантии:

• топливо и потери получают коэффициент распределения, равный нулю,
• материал может быть отнесен только в случае наличия технически осуществимого химического маршрута,
• учет ведется на уровне отдельного предприятия,
• учетный период не может превышать трех месяцев,
• отрицательный материальный баланс не допускается
• данные и система учета подлежат проверке.

Это важное новшество, однако объем действия Решения должен быть описан точно. Оно касается расчета содержания переработанного материала в одноразовых бутылках для напитков. Это не является автоматическим одобрением всех заявлений о химическом рециклинге.

Массовый баланс — это метод отслеживания цепочки поставок для контроля потоков и распределения долей. Он не доказывает, что каждая молекула в конкретном продукте физически произошла из отходов.

Какая технология оказывает меньшее воздействие на окружающую среду?

Механическая переработка, как правило, требует меньше энергии, поскольку сохраняет структуру полимера и требует меньшего количества стадий преобразования.

Однако этот вывод не должен автоматически применяться ко всем случаям.

Доклад JRC, сравнивающий реальные сценарии переработки, иллюстрирует, насколько сильно результат зависит от потока отходов и применения полученного продукта.

Для одной тонны отсортированных ПЭТ-отходов упаковки смоделированная чистая экономия по климату составила примерно:

• 1 933 кг CO₂-экв. для механической переработки,
• 1 711 кг CO₂-экв. для частичного гликолиза,
• в то время как энергетическая утилизация создавала чистую нагрузку примерно 1 241 кг CO₂-экв.

Эти показатели не являются универсальными для каждой установки по переработке ПЭТ. Результаты зависят от выхода, энергопотребления, химических реагентов, обработки остатков, а также от типа и доли первичного материала, замещаемого вторичным продуктом.

Рейтинг может измениться для других полимеров. Для ПС селективное извлечение стирола может превзойти производство механически переработанного материала с ограниченной способностью замещать первичный ПС. Для смешанных полиолефиновых пленок видимое преимущество пиролиза может исчезнуть, если учесть высокое энергопотребление, доочистку масла и долю продукции, идущей на топливо.

Любое достоверное сравнение должно, таким образом, устанавливать:

• обрабатывают ли технологии один и тот же поток отходов,
• эквивалентны ли границы системы,
• включены ли сортировка и подготовка сырья,
• фактический материальный выход,
• доля продукции, замещающая первичное сырьё,
• судьба газа, воска, твёрдых остатков и брака,
• потребление энергии, водорода, растворителей и катализаторов,
• включено ли качество продукции,
• будь то функциональная единица — одна тонна отходов, одна тонна продукта или определённая материальная функция.

Без этой информации утверждение о том, что одна технология «экологичнее», является в первую очередь маркетинговым заявлением.

Как механическая и химическая переработка могут работать вместе?

Наиболее рациональной системой является каскадная.

1. Однородные потоки должны направляться на механическую переработку

Если материал можно очистить и повторно использовать с сохранением требуемых свойств, разложение его на мономеры или углеводороды приведёт к ненужной утрате уже созданной ценности.

2. Механическая переработка должна продолжать развиваться

Нам необходимы более эффективная сортировка, отслеживаемость состава, стабилизация, дегазация, удаление запаха, компатибилизация, очистка и контроль качества.

Цифровые продуктовые паспорта и более точная информация о полимерах, клеях, барьерных слоях, пигментах и добавках также будут приобретать все большее значение.

3. Селективное растворение позволяет очищать отдельные материалы без разрушения полимера

Это промежуточный путь для потоков, которые невозможно достаточно очистить механическими методами, но которые не требуют разложения до мономеров.

4. Деполимеризацию следует применять там, где химия полимера это позволяет

ПЭТ, ПА, ПК, ПММА, ПС и отдельные полиуретаны не следует обрабатывать так же, как ПЭ и ПП. Каждое семейство полимеров требует отдельной оценки химии реакции, селективности, очистки и экономической эффективности восстановления.

5. Пиролиз должен перерабатывать отобранные остаточные фракции, а не конкурировать за лучшее сырье

Наибольшее обоснование пиролиза — при переработке отходов, которые не могут быть эффективно использованы в механической переработке, особенно правильно подготовленных смешанных потоков полиолефинов.

Если пиролизная установка начинает использовать чистый, однородный ПЭ или ПП, которые могли бы быть возвращены через механическую переработку, она перестает дополнять систему. Она начинает конкурировать за самое ценное сырье.

6. Отбракованные материалы также требуют контроля качества

Отбракованный материал после сортировки или механической переработки не является автоматически подходящим сырьем для химической переработки. Он может содержать избыточное количество ПВХ, ПЭТ, ПА, металлов, влаги, бумаги, стекла, наполнителей и органических остатков.

Для завода по химической переработке также необходима спецификация входного сырья.

Семь вопросов, которые следует задать любому поставщику технологии переработки

• Какой точный состав и уровень загрязнения может иметь сырье?
• Каков выход продукта, пригодного для производства новых полимеров, а не общий выход жидкости, газа или гранул?
• Какая доля в итоге превращается в топливо, технологический газ, остатки, сточные воды или отходы?
• Какие этапы подготовки сырья были исключены из представленного баланса затрат и выбросов?
• Сколько энергии, воды, водорода, растворителя, катализатора и других химикатов потребляет процесс на тонну отходов?
• Какое первичное сырье фактически может быть заменено продукцией процесса и в каком соотношении замещения?
• Получены ли результаты на непрерывно работающей промышленной установке или в лабораторных либо демонстрационных условиях?

Только после получения ответов на эти вопросы можно определить, идет ли речь о промышленной технологии или лишь о привлекательной схеме процесса.

Нам не нужна технологическая война

Согласно модели JRC за 2022 год, средний уровень переработки пластмасс по окончании срока службы в ЕС составил всего 19,6%. Доминировала механическая переработка, в то время как вклад химической переработки оставался незначительным.

Это показывает, что одной только механической переработки недостаточно для замыкания цикла. Это не доказывает, что её следует заменить химической переработкой.

Механическая переработка должна оставаться приоритетным выбором, если она сохраняет материал и обеспечивает продукцию требуемого качества. Химическая переработка должна расширять спектр отходов, подлежащих утилизации, а не перенаправлять чистые потоки только потому, что их проще перерабатывать.

Европейская комиссия чётко выразила этот принцип в своём Решении 2026 года: химическая переработка должна дополнять механическую переработку, которая, как правило, является более предпочтительной с экологической точки зрения, если обеспечивает переработанную продукцию достаточного качества и технических характеристик.

Правильный вопрос, таким образом, не в том: механическая или химическая переработка?

Как можно сохранить наибольшую долю материальной ценности, использовать минимально возможное количество энергии и направить наименьшую долю углерода в топливо, выбросы и отходы?

Только тогда мы можем говорить о действительно циркулярной экономике пластмасс.

Ссылки

1. Европейская комиссия, Совместный исследовательский центр, Amadei A., Venturelli S., Manfredi S., Потоки пластиковых материалов в ЕС-27 и их экологические последствия. Раскрытие европейской цепочки создания стоимости пластмасс, 2025.
2. Garcia-Gutierrez P. и др., Совместный исследовательский центр, Экологическая и экономическая оценка переработки пластиковых отходов, 2023.
3. Европейская комиссия, Исполнительное решение (ЕС) 2026/1425 о расчёте содержания переработанного пластика в одноразовых бутылках для напитков, 30 июня 2026 года.
4. Европейский союз, Директива 2008/98/EC об отходах, консолидированный текст.
5. Европейский союз, Регламент (ЕС) 2025/40 об упаковке и упаковочных отходах.
6. Schyns Z.O.G., Shaver M.P., Механическая переработка упаковочных пластиков: обзор, 2021.
7. Uekert T. и др., Техническое, экономическое и экологическое сравнение технологий замкнутого цикла переработки распространённых пластиков, 2023.
8. Jeswani H.K. и др., Оценка жизненного цикла экологических последствий химической переработки путем пиролиза смешанных пластиковых отходов, 2021.
9. Klotz M. и др., Роль химической и растворной переработки в устойчивой циркулярной экономике пластмасс, 2024.
10. Schade A. и др., Переработка пластиковых отходов: взгляд с позиции химической переработки, 2024.

Английская версия является оригинальной версией этой статьи. Все остальные языковые версии были созданы с помощью автоматического перевода. В случае любых расхождений, пожалуйста, обращайтесь к оригинальному английскому тексту.

Переработка пластмасс, механическая переработка, химическая переработка, переработка полимеров, циркулярная экономика, пластиковые отходы, технологии переработки, пиролиз, деполимеризация, сольволиз, массовый баланс, переработка пластмасс.