폴리염화비닐(PVC)은 지하 배관부터 창호에 이르기까지 현대 사회기반시설의 핵심 소재입니다. 하지만 안정제, 가소제, 난연제 등을 포함하는 복잡한 조성 때문에 재활용이 가장 어려운 고분자 중 하나입니다.
폐기물 관리 전문가와 재활용 업체에게 있어 선택은 다음과 같습니다. 기계적 재활용 (물리적 재처리) 및 원료 재활용 (화학적 분해)는 해당 작업의 경제적 타당성과 환경적 영향 모두를 결정합니다. 이 글에서는 두 가지 접근 방식을 모두 분석하여 특정 폐기물 종류에 적합한 기술을 선택하는 데 도움을 드립니다.
간략 요약
- 기계적 재활용은 PVC가 깨끗하고 잘 분류되었을 때 가장 효과적이며, 오염 제어가 가장 중요한 과제입니다.
- 원료 공급 방식은 일반적으로 유체가 너무 혼합되었거나, 오염되었거나, 구성 성분이 너무 많아 안정적인 기계적 출력을 얻기 어려운 경우에 고려됩니다.
- PVC의 염소 함량은 열처리 공정에서 부식 및 배출 제어 요건을 발생시키므로, 이를 단순한 참고 사항이 아닌 엔지니어링 제약 조건으로 간주해야 합니다.
관련 Energycle 참고 자료: – PVC 재활용 설명 – PVC 재활용 장비 선정 가이드 – 전 세계 PVC 생산 및 폐기 통계
기계적 재활용: 업계 표준
기계적 재활용은 깨끗하게 분류된 PVC 폐기물을 처리하는 주된 방법입니다. 산업 폐기물(예: 파이프 절단 잔여물) 및 특정 소비자 폐기물에 이상적으로 적합하며, 폴리머의 화학 구조를 보존합니다.
과정
- 정렬: PVC는 광학 선별기 또는 정전기 분리기를 사용하여 PET나 PE와 같은 다른 플라스틱과 분리해야 합니다.
- 사이즈 감소: 대형 품목은 특정 과정을 거쳐 처리됩니다. 고강도 PVC 파이프 분쇄기 또는 분쇄기.
- 미세화: 경질 PVC(uPVC)의 경우, 재활용 재료는 종종 미세 분말(<800 마이크론)로 분쇄됩니다. PVC 분쇄기.
- 압출: 분말은 신규 수지(일반적으로 30% 재활용 수지/70% 신규 수지 혼합물)와 혼합되어 공압출 방식으로 새로운 제품으로 만들어집니다.
장점과 단점
- 장점:
- 일반적으로 화학적 처리 방식보다 에너지 소비가 적고 조작이 간단합니다.
- 온도 이력 및 오염이 제어될 경우 유용한 특성을 유지할 수 있습니다.
- 이미 성숙한 기술이며, 관련 장비를 쉽게 구할 수 있습니다.
- 제한 사항:
- 감광도: 오염에 매우 민감합니다. PET 공정에 소량의 PVC가 섞이면 PET 전체가 손상되고(산성 물질 생성), 반대의 경우도 마찬가지입니다.
- 다운사이클링: “(오래된 파이프에 사용되었던 납이나 카드뮴 기반 안정제와 같은) "기존 첨가제"는 REACH 규정으로 인해 재활용 재료를 사용할 수 있는 곳을 제한합니다.
원료(화학물질) 재활용: 오염 문제 해결
원료 재활용은 고분자 사슬을 화학적 구성 요소로 분해합니다. 이는 기계적 방법으로 처리할 수 없는 복잡하거나 복합적인 PVC 폐기물, 또는 오염도가 높은 PVC 폐기물에 대한 해결책입니다.
염소의 문제점
다른 일반적인 플라스틱과는 달리 PVC는 염소 함량이 높습니다. 일반적인 열분해 공정에서는 부식성 염화수소(HCl)가 발생할 수 있으며, 이는 내식성 소재, 가스 처리 및 배출 제어 요건을 충족해야 하는 이유로 작용합니다. 따라서 특수한 탈염소화 전략이 일반적으로 필요합니다.
운영적 접근 방식
- Vinyloop® 공정(용매 기반): PVC 수지를 용매에 용해시켜 보강 섬유, 금속 삽입물 또는 기타 플라스틱으로부터 분리합니다. 용매를 증발시키면 순수한 PVC 화합물을 얻을 수 있습니다.
- 열분해/열분해: PVC를 가열하여 염산(포집하여 화학 산업에서 재사용 가능), 합성가스 및 오일로 분해합니다.
장점과 단점
- 장점:
- 재활용 불가능한 폐기물(예: PVC 코팅 직물, 자동차 대시보드 커버, 블리스터 팩)을 처리합니다.
- 폐기물을 기존 첨가제(중금속은 잔류물에 남아 있음)로부터 분리합니다.
- 제한 사항:
- 높은 비용: 막대한 자본 투자가 필요하며 재활용 시설이라기보다는 화학 공장처럼 운영됩니다.
- 에너지 강도: 기계적 재활용에 비해 톤당 탄소 발자국이 훨씬 더 높습니다.
비교 의사결정 가이드
| 특징 | 기계적 재활용 | 원료 재활용 |
|---|---|---|
| 목표 폐기물 | 깨끗한 배관, 창문, 프로필 | 코팅 직물, 혼합 플라스틱, 바닥재 |
| 자본 비용 | 낮음/중간 | 매우 높음 |
| 출력물 | 재분쇄/미세분말 | 기초 화학물질 / 중질유 |
| 주요 위험 | 오염(가교 중합체) | 공정 복잡성(부식) |
자주 묻는 질문
원료 재활용 대신 기계적 PVC 재활용을 선택해야 하는 경우는 언제일까요?
재활용 과정을 지속할 수 있다면 기계식 재활용을 선택하세요. PVC가 주를 이루고 일관성이 있음 (원천 제어, 분류, 예측 가능한 오염). 투입 품질이 안정적일 경우 기계적 방식이 비용과 단순성 측면에서 일반적으로 유리합니다.
PVC는 열분해 또는 "플라스틱 연료화" 공정에 적합한가요?
PVC의 염소 함량이 문제입니다. 열처리 공정은 HCl 및 부식을 관리하고 배출 기준을 충족해야 합니다. 만약 원료에 상당량의 PVC가 포함되어 있다면, 탈염소 및 가스 처리 공정을 선택 사항이 아닌 핵심 설계 항목으로 간주해야 합니다.
일부 PVC 재활용 업체들이 알갱이 형태 대신 분말 형태를 만드는 이유는 무엇일까요?
많은 경질 PVC 응용 분야에서는 프로파일/파이프 배합에 건식 혼합물과 분말이 사용됩니다. 분말은 특정 작업 흐름에서 반복적인 용융 과정을 피하는 데 도움이 되지만, 냉각, 분류 및 분진 제어에 대한 요구 사항이 추가됩니다.
PVC 스트림에서 가치를 가장 빨리 잃는 방법은 무엇일까요?
교차중합체 오염 및 제어되지 않은 열 이력. 더 높은 가치의 결과물을 원한다면, 먼저 다음 사항에 투자하십시오. 분리/선별 + 온도 제어 + 균일한 입자 크기.
결론
대부분의 일반적인 재활용 작업의 경우, 기계적 재활용 분류 및 선별에 투자하는 것이 여전히 가장 실용적인 방법입니다. PVC 분쇄 장비 건설 폐기물을 파이프 및 프로파일 용도에 사용할 수 있는 원자재로 전환하는 데 도움이 될 수 있습니다. 원료 재활용은 재활용이 어려운 복합재료의 지역적 흐름을 지원할 수 있지만, 일반적으로 대규모 석유화학 기업의 영역입니다.
