EN
Типи матеріалів ізоляторів та їхня придатність до переробки
Керамічні та скляні ізолятори: налагоджені, але енергоємні маршрути переробки
Інфраструктура переробки керамічних та скляних електричних ізоляторів насправді досить добре розвинена протягом тривалого часу, і в тих регіонах, де діють ефективні системи збору, ми спостерігаємо показники відновлення, що перевищують 60 %. Що ж відбувається з усім цим подрібненим матеріалом? Він повертається назад у виробничий цикл як сировина для виготовлення нових ізоляторів або навіть використовується в будівельних проектах як заповнювач. Однак ось у чому справа: коли такі матеріали потрібно повторно розплавити, необхідні температури в печах перевищують 1400 °C. Дослідження термічної обробки показують, що на цей процес витрачається приблизно на 30 % більше енергії, ніж на виробництво абсолютно нових матеріалів з нуля. А такий енергоємний процес починає зменшувати реальні екологічні переваги, як тільки матеріали мають подолати відстань понад 200 миль для переробки. Деякі енергетичні компанії експериментують із печами, що працюють на відновлюваних джерелах енергії, щоб зменшити викиди, однак масштабування цього підходу стикається з реальними труднощами: існуючі енергомережі не завжди можуть забезпечити необхідне енергопостачання, крім того, модернізація старого обладнання вимагає значних фінансових витрат, через що багато компаній двічі замислюються, перш ніж інвестувати в такі проекти.
Полімерні та композитні ізолятори: низькі показники відновлення через змішані матеріали
Проблема переробки полімерних та композитних ізоляторів зводиться до того, що ці матеріали просто не розділяються належним чином. Подумайте про це: силіконові гумові оболонки, приклеєні до скловолоконних стрижнів із металевими фітингами на кожному кінці, роблять механічне розділення практично неможливим. За даними галузі, загальний рівень відновлення залишається нижче 15 %, що зовсім незадовільно. Спроби подрібнення дають суміш матеріалів, які мають дуже низьку вартість і в основному йдуть на виготовлення, наприклад, лавок у парках або шумозахисних бар’єрів на дорогах, де вони реалізують менше ніж 20 % первинної вартості цих матеріалів. Є надія на хімічні методи переробки, звичайно, але комерційно вони ще не впроваджені. Цей процес вимагає спеціальних розчинників і, за даними недавніх досліджень 2023 року, коштує близько 740 000 доларів США на одиницю. Доки виробники не домовляться щодо стандартних полімерних сумішей та не створять належних систем збору, більшість старих ізоляторів продовжуватиме потрапляти прямо на сміттєзвалища або в інсинератори, хоча вони зберігаються в навколишньому середовищі десятиліттями.
Поточні промислові практики переробки електричних ізоляторів
Ініційоване енергетичними компаніями відновлення керамічних ізоляторів у Північній Америці та ЄС
Північноамериканські та європейські енергетичні компанії першими впроваджують переробку керамічних ізоляторів за допомогою організованих програм повернення відпрацьованих товарів, які збирають старі порцелянові й скляні компоненти з систем електропередачі. Подрібнені матеріали йдуть або на виробництво нових керамічних виробів, або використовуються як будівельний заповнювач у будівельних проектах. Згідно з Промисловим звітом про сталість за 2023 рік, європейські країни змогли відновити від 65 до 80 відсотків цих матеріалів. Хоча процес плавлення споживає значну кількість енергії й трохи зменшує екологічні переваги, такі регуляторні ініціативи, як План дій ЄС щодо кругової економіки, продовжують стимулювати цю практику. Коли енергетичні компанії співпрацюють із спеціалізованими компаніями з переробки, їм вдається оптимізувати як транспортні, так і технологічні операції. Такі співпраці створюють практичні рішення для масштабних заходів із відновлення матеріалів, особливо в тих регіонах, де збір відпрацьованих виробів із віддалених місць створює реальні логістичні проблеми для багатьох компаній.
Обмежені застосування переробки та пониженої переробки полімерних ізоляторів
Переробка полімерних ізоляторів стикається зі значними перешкодами через надзвичайну складність цих матеріалів. Силіконова гума, змішана зі скловолокном, не розділяється легко, тому глобальний рівень відновлення залишається нижче приблизно 15 %. Зараз переважно старі ізолятори подрібнюють для використання, наприклад, у вигляді підкладки під килими або дорожніх «лежачих поліцейських». Ці сфери застосування забезпечують вартість, що суттєво нижча за вартість нових матеріалів — за даними останніх досліджень, опублікованих минулого року в журналі Materials Innovation Journal, приблизно на 40 % меншу. З фінансової точки зору ситуація складна: сама обробка коштує понад 380 доларів США за тону, тоді як отриманий продукт продається за ціною менше ніж 210 доларів США за тону. Існує дуже мало підприємств, які справді правильно обробляють такий потік відходів, тому більшість старих ізоляторів усе одно потрапляє на смітники. Деякі новіші методи, що передбачають термічну обробку, можуть у майбутньому дозволити відновлювати корисні будівельні блоки, однак поки що жоден із них не був масштабований до комерційного рівня, незважаючи на всі розмови про них.
Ключові бар’єри, що обмежують впровадження переробки ізоляторів
Забруднення, фрагментація та відсутність спеціалізованих систем збору
Коли під час переробки змішуються різні матеріали, зокрема керамічні уламки потрапляють у пластикові деталі, спроби розділити їх пізніше вже не є фінансово вигідними. Більшість міст також не мають належного обладнання для ефективного вирішення цієї проблеми. Менше ніж одна з восьми енергетичних компаній насправді має належну систему для відновлення старих ізоляторів, тож що ж відбувається? У більшості випадків їх просто викидають у звичайні сміттєві контейнери або в найближчу місцеву звалищу. І якщо цього було недостатньо, багато старих ліній електропередач використовують сучасні композитні ізолятори, виготовлені з силіконової гуми, нанесеної на скловолоконні серцевини. Проблема полягає в тому, що ніхто насправді не знає, як розбирати такі ізолятори без спеціального обладнання, до якого більшість центрів переробки просто не мають доступу. Ця ситуація, однак, не є унікальною лише для ізоляторів. Ми спостерігаємо подібні проблеми в усьому світі у різноманітних напрямках переробки, де наша неможливість правильно сортувати матеріали призводить до того, що вдається відновити лише близько однієї десятої частини всіх пластиків, які теоретично підлягають переробці.
Економічна реальність: витрати на розділення порівняно з низькою вартістю вторинної сировини та конкуренцією з первинними матеріалами
Економіка переробки створює вирішальні бар’єри. Переробка забруднених керамічних або полімерних композитів коштує 740 дол. США за тонну (Ponemon, 2023) — більше ніж утричі перевищує витрати на виробництво первинних матеріалів. Перероблені матеріали стикаються з серйозними ринковими недоліками:
- Композити, отримані шляхом пониженої переробки, продаються за ціною, що становить 40 % від ціни аналогічних первинних матеріалів
- Спеціальні скляні склади вимагають рівня чистоти, якого неможливо досягти за допомогою традиційних методів переробки
- Ціни на первинні полімери нижчі за ціни на вторинні матеріали на 220 дол. США за тонну
Ця диспропорція зменшує зацікавленість інвестування в інфраструктуру переробки. Комунікальні підприємства надають перевагу недорогому утилізаційному видаленню, якщо тільки це не передбачено іншими вимогами — специфічними для матеріалу регуляторними вимогами або цільовими показниками щодо використання вторинної сировини, які залишаються рідкісними. Без регуляторних інструментів, таких як субсидії чи обов’язкові вимоги щодо закупівель, рішення, засновані на принципах замкненого циклу, залишаються комерційно маргінальними.
Шляхи подальшого розвитку: стратегії економіки замкненого циклу для ізоляторів
Стандарти проектування з огляду на переробку та стандартизовані склади композитів
Підхід до проектування з урахуванням можливості вторинної переробки має вирішальне значення для підвищення рівнів відновлення матеріалів. Наразі існує надто велика різноманітність матеріалів, що використовуються для виготовлення цих продуктів. Йдеться про приблизно п’ятнадцять різних полімерних сумішей лише в трансмісійних блоках. Коли склад матеріалів є постійним, підприємства здатні механічно розділяти їх і термічно переробляти без особливих ускладнень. Деякі дослідження свідчать, що за умови переходу всіх виробників на використання подібних композитних матеріалів обсяг полімерів, що відновлюються з відходів, може зрости приблизно на сорок відсотків, а енергоспоживання під час переробки — скоротитися майже на тридцять відсотків порівняно з переробкою різноманітних сумішей. Такі регуляторні акти, як Директива Європейського Союзу щодо екологічного проектування (Ecodesign Directive), починають стимулювати компанії до врахування можливості вторинної переробки вже на етапі проектування. Це спонукає виробників переходити до простіших рішень на основі одного матеріалу та використовувати безпечніші добавки, які зберігають придатність матеріалів навіть після кількох циклів експлуатації.
Програми повернення товарів для комунальних підприємств та міжгалузеві партнерства у сфері переробки
Коли комунальні підприємства тісно співпрацюють із компаніями з переробки та експертами з матеріалів, вони досягають реального прогресу у вирішенні тривалих проблем, пов’язаних із збором та переробкою матеріалів. Візьмемо, наприклад, регіональні програми повернення товарів. Такі програми дозволяють комунальним підприємствам збирати повне обладнання після закінчення терміну його експлуатації під час модернізації електромережі й отримувати результати, приблизно втричі кращі порівняно зі звичайними муніципальними системами. Деякі галузі знаходять нове застосування скловолоконним пластикам у будівельних проектах, завдяки чому щорічно близько 12 тисяч тонн таких матеріалів не потрапляють на смітники. Попередні випробування показують, що перероблена силіконова гума працює так само добре, як і нова, у певних низьковольтних ситуаціях — за умови правильного оброблення при конкретних температурах. Головне? Такі партнерства скорочують витрати комунальних підприємств на закупівлю матеріалів приблизно на 18–22 %, а також сприяють створенню циклів обігу матеріалів, які з часом можуть розширюватися.
ЧаП
Які основні проблеми переробки полімерних та композитних ізоляторів?
Основними проблемами є складність розділення сумішаних матеріалів, таких як силіконова гума та скловолокно, що призводить до низьких показників відновлення та низької цінності вторинної сировини.
Наскільки енергоємним є процес переробки керамічних та скляних ізоляторів?
Переробка керамічних та скляних ізоляторів є енергоємною, оскільки вимагає температур у печах понад 1400 градусів Цельсія й споживає приблизно на 30 % більше енергії порівняно з виробництвом нових матеріалів.
Чому економічні чинники є перешкодою для переробки ізоляторів?
Економічні чинники є перешкодою, оскільки вартість переробки ізоляторів перевищує вартість виробництва первинних матеріалів, а вторинні матеріали також стикаються з ринковими недоліками, що робить їх менш конкурентоспроможними.
Які потенційні шляхи покращення переробки ізоляторів?
Потенційні шляхи включають розробку стандартів проектування з урахуванням можливості вторинної переробки, стандартизацію складів композитних матеріалів та створення програм повернення продуктів енергопостачальними компаніями, а також міжгалузевих партнерств у сфері вторинної переробки для підвищення рівня відновлення матеріалів та формування циркулярних рішень.
