Trade, service, food industry Trade, service, food industry Торговля, сервис, индустрия питания / Trade, service, food industry 2782-2214 94379 Товароведение Commodity research Товароведение METHOD FOR ASSESSING THE SUITABILITY OF PACKAGING POLYMERIC MATERIALS FOR MULTIPLE RECYCLING IN A CLOSED LOOP ECONOMY МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ПРИГОДНОСТИ УПАКОВОЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ К МНОГОКРАТНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ В ЭКОНОМИКЕ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА Чалых Татьяна Ивановна Chalykh Tatiana Ivanovna

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 Кирш Ирина Анатольевна Kirsh Irina Anatolyevna Губанова Марина Ивановна Gubanova Marina Ivanovna Безнаева Ольга Владимировна Beznaeva Olga Vladimirovna Овсянников Сергей Алексеевич Ovsyannikov Sergey Alekseevich Российский экономический университет им. Г. В. Плеханова Москва Россия Plekhanov Russian University of Economics Moscow Russian Federation Российский биотехнологический университет Москва Россия Russian Biotechnological University Moscow Russian Federation Российский биотехнологический университет Москва Россия Russian Biotechnological University Moscow Russian Federation Российский биотехнологический университет Москва Россия Russian Biotechnological University Moscow Russian Federation Российский биотехнологический университет Москва Россия Russian Biotechnological University Moscow Russian Federation Российский биотехнологический университет Москва Россия Russian Biotechnological University Moscow Russian Federation 30 01 2025 30 01 2025 5 1 104 117 18 12 2024 28 12 2024 https://tsfi-mag.ru/en/nauka/article/94379/view

Предприятия торговли, перерабатывающие предприятия и рядовые потребители оставляют значительное количество отходов упаковки, которая требует переработки. Для этого в экономике замкнутого цикла государство устанавливает определенные требования, связанные, среди прочего, с кратностью повторной переработки, которая определяется природой материалов. О полимерах, а именно полиолефинах, установилось мнение, что их невозможно перерабатывать более 2–3 раз вследствие значительной потери технологических и эксплуатационных свойств. В работе приведены результаты экспериментальных исследований многократной экструзионной переработки полиэтилена и полипропилена в течение 10 последовательных циклов. Каждый цикл переработки сопровождался измерением физико-механических свойств (относительное удлинение при разрыве и разрушающее напряжение), измерением показателя текучести расплава, изменением химической структуры и показателя желтизны для исходных и переработанных полимеров. Предложено оценивать пригодность материалов к многократной переработке не по отдельным единичным показателям, а по совокупности свойств, которые в итоге определяют как технологические свойства и способность к переработке, так и эксплуатационные свойства, и устойчивость к старению. Нами рассмотрены шесть единичных показателей (для исходных образцов их принимали за единицу), и совокупное свойство – критерий технологического старения (площадь составленного многоугольника). При этом площадь многоугольника исходного образца принимали за 1, или 100%, а площадь получаемого многоугольника после каждого цикла переработки находили отношением к исходному значению. Как это принято в практике полимерных исследований, критерием пригодности считали отклонения в суммарной величине, не превышавшие ±20%. Это позволило определить количество циклов переработки полиэтилена как 9, а полипропилена как 8, что превышает установленные нормативные значения.

Trade enterprises, production and consumers leave a significant amount of packaging waste that requires recycling. For this purpose, in a closed-loop economy, the state sets certain requirements that are related, among other things, to the frequency of recycling, which is determined by the nature of the materials. For polymers, namely polyolefins, it has become established that they cannot be recycled more than 2–3 times due to a significant loss of technological and operational properties. The paper presents the results of experimental studies of multiple extrusion processing of polyethylene and polypropylene over 10 consecutive cycles. Each processing cycle was accompanied by measurements of physical and mechanical properties (elongation at break and tensile strength), measurements of melt flow index, changes in chemical structure and yellowness index (YI) for the original and processed polymers. It is proposed to evaluate the suitability of materials for multiple processing not by individual indicators, but by a set of properties that ultimately determine both the technological properties and the ability to be processed, as well as the operational properties and resistance to aging. For this purpose, we proposed to combine six individual indicators, which were taken as a unit for the initial samples, and the total value, which we called the criterion of technological aging, was determined as the area of the composed hexagon. In this case, the area of the hexagon of the original sample was taken as 1, or 100%, and the area of the resulting hexagon after each processing cycle was determined by the ratio to the original value. As is customary in polymer research practice, the criterion of suitability was considered to be deviations in the total value, which did not exceed ±20%. This allowed us to determine the number of polyethylene processing cycles as 9, and polypropylene as 8 cycles, which exceeds the established standard values.

 полимеры упаковка моделирование многократной переработки комплексный показатель старения рециклинг polymers packaging modeling of multiple processing complex aging index recycling

Об утверждении методики расчета базовой ставки экологического сбора и применения коэффициента, учитывающего сложность извлечения отходов от использования товаров для дальнейшей утилизации, наличие технологической возможности их утилизации с учетом изменения физических, химических и механических свойств материалов при многократном использовании (с учетом возможных циклов переработки отходов от использования товаров), востребованность вторичного сырья, полученного из таких отходов, для использования при производстве товаров (продукции): Постановление Правительства Российской Федерации от 29.12.2023 № 2392 [Электронный ресурс]. – URL: http://government.ru/docs/all/151519/ (дата обращения: 02.12.2024). On approval of the methodology for calculating the base rate of environmental collection and the application of a coefficient that takes into account the complexity of waste extraction from the use of goods for further disposal, the technological feasibility of their disposal, taking into account changes in the physical, chemical and mechanical properties of materials during repeated use (taking into account possible recycling cycles from the use of goods), the demand for secondary raw materials obtained from such waste, for use in the manufacture of goods (products): Resolution of the Government of the Russian Federation dated 29.12.2023 No. 2392 [Electronic source] URL: http://government.ru/docs/all/151519 / (Date of access: 02.12.2024). Fredi, G. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research [Text] / G. Fredi, A. Dorigato. – 2021. – № 4. – Pp. 159–177. Fredi, G., Dorigato A. (2021). Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. 4, 159–177. Попов, А. А. Окисление ориентированных и напряженных полимеров [Текст] / А. А. Попов, Н. Я. Рапопорт, Г. Е. Заиков. – Москва : Химия, 1987. – 232 с. Popov, A. A., Rapoport, N. Ya., Zaikov, G. E. (1987). Oxidation of oriented and stressed polymers. Moscow: Khimiya Publ., 232. Chanda, M. Chemical aspects of polymer recycling [Text] / M. Chanda // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. – 2021. – № 4. – С. 133–150. Chanda, M. (2021). Chemical aspects of polymer recycling. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 4, 133–150. Lamberti, F. M. Recycling of bioplastics: routes and benefits [Text] / F. M. Lamberti, L. A. Roman-Ramirez, J. Wood // Journal of Polymers and the Environment. – 2020. – № 28(10). – 2551–2571. Lamberti, F. M., Roman-Ramirez, L. A., Wood, J. (2020). Recycling of bioplastics: routes and benefits. Journal of Polymers and the Environment, 28(10), 2551–2571. О порядке взимания экологического сбора: Постановление Правительства Российской Федерации от 08.10.2015. № 1073 (с изменениями и дополнениями) [Электронный ресурс]. – URL: http://government.ru/docs/all/103702/ (дата обращения: 02.12.2024). On the procedure for collecting environmental fees: Decree of the Government of the Russian Federation dated 08.10.2015 No. 1073 (with amendments and additions). [Electronic source] URL: http://government.ru/docs/all/103702 / (Date of access: 02.12.2024). Перспективы повторной переработки отходов одноразовой упаковки [Текст] / И. А. Кирш, С. А. Овсянников, О. В. Безнаева [и др.] // Health, Food & Biotechnology. – 2022. – Т. 4, № 2. – С. 31–47. Kirsh, I. A., Ovsyannikov, S. A., Beznaeva, O. V., et al. (2022). Prospects for recycling disposable packaging waste. Health, Food & Biotechnology, Vol. 4, No. 2. 31–47. Изучение свойств полиолефиновых композиций при воздействии ультразвука на их расплавы [Текст] / И. А. Кирш, Д. А. Помогова, А. Е. Чалых [и др.] // Пластические массы. – 2018. – № 5-6. – С. 5–8. Kirsh, I. A., Pomogova, D. A., Chalykh, A. E., et al. (2018). Study of the properties of polyolefin compositions when exposed to ultrasound on their melts. Plastic masses, 5-6, 5–8. De las Heras, R. B. Comparative Analysis of the Effects of Incorporating Post-Industrial Recycled LLDPE and Post-Consumer PE in Films: Macrostructural and Microstructural Perspectives in the Packaging Industry [Text] / R. B. de las Heras, X. Colom, J. Cañavate // Polymers. – 2024. – No. 16. – P. 916. DOI: 10.3390/polym16070916. De las Heras, R. B., Colom, X., Cañavate, J. (2024). Comparative Analysis of the Effects of Incorporating Post-Industrial Recycled LLDPE and Post-Consumer PE in Films: Macrostructural and Microstructural Perspectives in the Packaging Industry. Polymers, 16, 916. DOI: 10.3390/polym16070916. Polymer Waste Recycling of Injection Molding Purges with Softening for Cutting with Fresnel Solar Collector – A Real Problem Linked to Sustainability and the Circular Economy [Text] / Ma. G. Plaza, M. L. M. López, J. P. Bueno [et al.] // Polymers. – 2024. – No. 16(7). – P. 1012. DOI: 10.3390/polym16071012. Plaza, Ma. G., Lopez, M. L. M., Bueno, J. P. et al. (2024). Polymer Waste Recycling of Injection Molding Purges with Softening for Cutting with Fresnel Solar Collector – A Real Problem Linked to Sustainability and the Circular Economy. Polymers, 16(7), 1012. DOI: 10.3390/polym16071012. Рагушина, М. Д. Влияние различных модификаторов на свойства вторичного полиэтилена, подходы к рециклингу пластмасс [Текст] / М. Д. Рагушина, В. В. Битт, Е. В. Калугина // Пластические массы. – 2022. – № 9-10. – С. 42–45. Ragushina, M. D., Bitt, V. V., Kalugina, E. V. (2022). The influence of various modifiers on the properties of secondary polyethylene, approaches to plastic recycling. Plastic masses, 9-10, 42–45. Влияние многократной экструзии на свойства полипропилена, модифицированного органоглиной и малеинизированным полипропиленом [Текст] / М. Т. Нгуен, Н. М. Чалая, В. С. Осипчик [и др.] // Пластические массы. – 2016. – № 11-12. – С. 57–62. Nguyen, M. T., Chalaya, N. M., Osipchik, V. S. et al. (2016). The effect of multiple extrusion on the properties of polypropylene modified with organoglin and maleinized polypropylene. Plastic masses, 11-12, 57–62. Гуль, В. Е. Структура и механические свойства полимеров [Текст] / В. Е. Гуль, В. Н. Кулезнев. – Москва : Высшая школа, 1972. – 320 с. Gul, V. E., Kuleznev, V. N. (1972). Structure and mechanical properties of polymers. Moscow: Vysshaya Shkola Publ., 320. Physico-chemical laws of surface oxidation of polypropylene and polyethylene [Text] / G. E. Zaikov, M. V. Bazunova, S. V. Kolesov [et al.] // Materials chemistry: A multidisciplinary approach to innovative methods. – Oakville, 2016. – Pp. 17–24. Zaikov, G. E., Bazunova, M. V., Kolesov, S. V. et al. (2016). Physico-chemical laws of surface oxidation of polypropylene and polyethylene. Materials chemistry: A multidisciplinary approach to innovative methods. Oakville, 17–24. Frontiers in the Science and Technology of Polymer Recycling [Text] / G. Akovali, C. A. Bernardo, Ja. Leidner [et al.]. – Amsterdam: Academic Publishers, 1998. – 385 p. Akovali, G., Bernardo, C. A., Leidner, Ja., Utracki, L. A., Xanthos, M. (1998). Frontiers in the Science and Technology of Polymer Recycling. Amsterdam: Academic Publishers, 385. Нейман, М. Б. Старение и стабилизация полимеров [Текст] / М. Б. Нейман. – Москва : Химия, 1998. – 398 с. Neumann, M. B. (1998). Aging and stabilization of polymers. Moscow: Khimiya Publ., 398.