2.Проблеми переробки промислових відходів

ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ ПЕРЕРОБКИ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КОНЦЕНТРОВАНОГО СОНЯЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

Пасічний В. В., Уварова І. В., Остапенко В. С., Бабутіна Т. Є., Остапенко С. О., Пасічна М. С., Інститут проблем матеріалознавства Національної Академії Наук України (м. Київ, Україна)

Проблема переробки промислових відходів - актуальне завдання сучасних екологічних досліджень. До того ж, в умовах помітного зменшення викопних ресурсів енергоносіїв та сировини для вироблення коштовних металів і сплавів все більш актуальним стає вторинне використання промислових відходів. Однією з ідей збереження природи і виживання людства є впровадження "чистої енергетики" шляхом використання відновлювальних джерел енергії і перш за все сонячного випромінювання, використання якого в багатьох країнах світу переходить на промислову основу. Оскільки на переробку промислових відходів витрачаються значні енергоресурси, цілком природно припустити можливість, що окремі процеси високотемпературної переробки можуть бути здійснені в сонячних печах, які дають можливість нагріву до температур 3500°К і вище. До того ж, процес окислення металів в них є найбільш технічно простим, оскільки нагрів може проводитись безпосередньо в повітряному середовищі. Виходячи з цього припущення, в Інституті проблем матеріалознавства НАН України (ІПМ НАНУ) були проведені пошукові дослідження, головне призначення яких полягало у вивченні такої можливості на прикладі ряду промислових відходів, які містять коштовні складові. Додатковим приводом для постановки цієї задачі була наявність в ІПМ НАНУ досить розвиненої експериментальної бази сонячних печей та їх імітаторів - оптичних печей на основі дугових ксенонових ламп високого тиску.  Одним з найбільш цінних металів для сучасної техніки є вольфрам, світове споживання якого перевищує 30 000 т/рік. Існує декілька методів регенерації відходів, в тому числі метод, який оснований на окисленні та послідовному відновленні отриманих оксидів. Цим методом В ІПМ НАНУ були проведені дослідження можливості переробки відходів у вигляді вольфрамового дроту, псевдосплавів W-Cu, ряду твердих сплавів та інших матеріалів. Розроблено ряд пристроїв для проведення досліджень, вивчена кінетику окислення і відновлення матеріалів та механізм їх руйнування і перетворення при концентрованому променевому виді нагріву. У роботі зроблено висновок про доцільність подальших досліджень в даному напрямку та перспективність розробки альтернативної енергозберігаючої промислової технології переробки промислових відходів при використанні для нагріву концентрованого сонячного випромінювання як екологічно чистого відновлювального джерела енергії.

ПРОБЛЕМИ УТИЛІЗАЦІЇ. ПЕРЕРОБКА ВІДХОДІВ.

Нове - це не тільки добре забуте, але й добре перероблене старе.

Однією з головних проблем сучасності є утилізація та переробка ТПВ - твердих побутових відходів. До цих пір складно говорити про кардинальні зміни в цій галузі в нашій країні. Що ж до європейських країн і США, то там люди давно прийшли до висновку, що ресурсний потенціал ТПВ потрібно не знищувати, а використовувати. Не можна підходити до проблеми ТПВ як до боротьби зі сміттям, ставлячи завдання будь-якою ціною позбутися від нього.

Вже ні для кого не новина, що на вулицях західноєвропейських міст встановлені різнокольорові контейнери для селективного збору сміття (скло, макулатура і т.д.). При цьому чітко розподіляються обов'язки, та відповідальність сторін з урахуванням загального прибутку.

Практично у всіх країнах заборонено продаж продуктів харчування в не розкладається пластиковій оболонці. У США в 1998 р., наприклад, відбувся день «Америка переробляє». Призом, за найбільш ефективну участь, став будинок, вартістю 200000 доларів, повністю виготовлений з вторинних матеріалів. З 1990 р. уряд Великобританії проводить в життя загальноєвропейську директиву: не менше 70% харчових пластикових ємкостей (пляшок, стаканів, пакетів, блістерних упаковок тощо) повинен піддаватися переробці. Одне з останніх рішень - домогтися в 2000 р. переробки всіх вироблених побутових і промислових відходів пластмас.

У Японії з середини 80-х років в умовах зростання масштабів і темпів розвитку економіки та споживчої активності відбулося різке збільшення обсягів викинутого сміття. Концепція Міністерства зовнішньої торгівлі та промисловості «Суспільство без відходів» (з нульовими відходами) сприяла реалізації двох початкових програм, покликаних ознаменувати вступ японського суспільства в нову еру. У 1992 р. в країні почав діяти закон «Про стимулювання використання вторинної сировини». Друга програма - закон «Про стимулювання сортування при зборі та повторне використання тари та пакувальних матеріалів», який вступив в дію в квітні 1997 р. Сприяє ефективному використанню відходів за рахунок розмежування сфер відповідальності. Споживачі викидають сортувати сміття, місцева влада організують сортування при його збиранні, а на підприємців лягає відповідальність за повторне використання тари та пакувальних матеріалів. Цікаво вирішується проблема утилізації поліетилену (ПЕ) у Японії. Приміром, компанія «Негдю Санге» з початку 80-х років почала виробляти із старих поліетілентерефталатових виробів (ПЕТ) поліефірні волокна. Процес вторинного використання ПЕТ нескінченний. Виготовивши одного разу з відходів ПЕТ-килимок, його після зносу можна переробити в килимове покриття для багажників автомобілів, і так далі. Японська фірма «Мідзуно» з вторинної поліефіра (зміст більше 50%) виробляє спортивний одяг для школярів, кросівки зі штучної шкіри (40% вторинного поліефіра). Фірма «Гундзе» з ефірного матеріалу виробляє скатертини, кухонні рукавиці, ковпачки для чайників, циновки, підставки і т.д. Компанія «Одзакі Сьодзо» з пряжі, що складається з 70% поліефіра і 30% вовни, виготовляє шкільну форму, причому на виготовлення дорослого комплекти форми йде близько 15 пластикових пляшок. Корпорація «Лайон Офіс Профктс» пішла далі - вона виробляє тканинні покриття та матеріал подушок для офісних стільців, полиці для папок і книг із стовідсотково вторинної пластмаси. Причому стільці легко розбираються, і більшість їх деталей можна використовувати повторно.

Звичайно, досвід кожної країни у своєму роді унікальний. У кожному разі рішення проблем, пов'язаних з утилізацією ТПВ, повинні відповідати специфіці регіону. Тут важливо враховувати стан справ в економіці держави, стан вже наявної інфраструктури по збору та утилізації ТПВ і, врешті-решт, вміння і бажання суспільства втілювати політичні рішення в реальне життя.

Але і в Росії вже створені і технологічні лінії, де вторинна сировина миється, подрібнюється, сушиться, сплавляється і перетворюється в гранули. Використовуючи відроджений полімер як сполучна, можна виготовляти, у тому числі і з найбільш багато тоннажний та незручних для переробки відходів - фосфогіпсу та лігніну, прекрасні цеглу, тротуарну плитку, черепицю, декоративні огорожі, бордюри, лавки, різні товари побутового призначення та конструкційні матеріали .

Як показали перші місяці експлуатації, якість "реанімованого" полімеру буває не гірше, ніж первинного, і його навіть можна використовувати в "чистому" вигляді. Це істотно розширює сферу його застосування.

На думку вчених інституту і фахівців СКТБ, вирішувати найгострішу проблему утилізації полімерів, частка яких у масі відходів стрімко збільшується, треба вже сьогодні, причому на державному рівні. Справа в тому, що завдання це не лише наукова і технічна, але і законодавча, психологічна, соціально-етична, тому зусилля окремих ентузіастів, які намагаються "прилаштувати до справи" викидною сировину, в принципі, гостроту ситуації не знімають. Адже треба вміти не тільки переробляти різні пластики, а й так виховати людей, так їх зацікавити, створити такі умови, щоб дбайливі ставлення до полімерних матеріалів було природною і необтяжливою нормою для кожного. Іншими словами, потрібно прищепити екологічне мислення, щоб кожна дитина, опускаючи в спеціальний контейнер пластикову пляшку з-під напою або шампуню, знав, що тим самим він зберігає нафту і газ, які довелося б витратити на виробництво нової пляшки. Він повинен знати, що тим самим він зберігає природу, оскільки, на відміну від первинного виробництва, переробка вторинних полімерів - так званий рециклінг - майже не завдає шкоди навколишньому середовищу. Вигідність використання вторинних полімерів повинен відчувати і сам виробник, якого слід заохочувати спеціальними пільгами.

Іншого шляху немає, і це розуміють у всіх розвинених країнах, де існують національні програми рециклінгу полімерів і де поховання біонеразлагаемих пластиків заборонено законом. Нічого подібного поки що немає в нас, хоча з виробництва полімерів ми поступаємося розвинутим країнам зовсім небагато.

В Інституті механіки металлополімерних систем розроблений і виготовлений комплекс відповідного обладнання. Проте можливості виробничої бази інституту набагато ширше, там цілком можна створити центр з розробки технологій рециклінгу пластмас і створення комплексу необхідного для цього обладнання. Для цього вже створено спеціальну лабораторію з переробки пластмас, покликана розробляти наукові основи технології рециклінгу полімерних відходів у корисні продукти з дотриманням норм екологічної безпеки та фундаментальних принципів ресурсів та енергозбереження. Адже технічно можливо організувати за допомогою, наприклад, спектрального аналізу автоматичне сортування сировини, навчитися визначати розумні межі його очищення, при яких будуть забезпечуватися і необхідну якість, і прийнятна ціна. Широке поле діяльності - пошук нових сфер застосування для вторинних полімерів, розробка біоразлагающейся матеріалів.

Очевидно, що подібна проблема повинна вирішуватися на державному рівні, так як сучасні технології, пов'язані з переробкою ТПВ, вимагають значних матеріальних вкладень, так і здійснення таких масштабних проектів неможливо без відповідної організації та координації з боку держави. Способи вирішення проблем видалення, переробки та знешкодження комунальних відходів зумовлюють системний підхід, включаючи:

- Роздільний збір відходів;

- Утилізацію вторинних ресурсів і складування відходів на інженерно облаштованих полігонах

- Контрольну сортування і біомеханічну переробку відходів з максимальною утилізацією вторинних ресурсів;

- Термічне розкладання (спалювання) баласту відходів;

Але на сьогоднішній день найбільш поширеним способом знешкодження комунальних відходів в нашій країні залишається їх поховання на полігонах або не облаштованих звалищах. Експлуатація звалищ, які не мають елементарних природоохоронних споруд, (гідрозахисних екранів, систем збору і контролю фільтрату і т. д.) з соціальної точки зору протипоказана, з природоохоронної - небезпечна. Полігонних метод знешкодження ТПВ технологічно складний, однак потребує великих земельних площ, значних капіталовкладень, експлуатаційних і транспортних витрат. У зв'язку з цим одним з ефективних способів поводження з відходами (ТПВ) є створення сортувально-полігонних комплексів (СПК) і біомеханічних заводів (БМЗ).

Особливої уваги заслуговує проблема утилізації полімерних побутових відходів, так як цей матеріал у більшості своїй не схильний до розпад, а при спалюванні виділяє вкрай отруйні речовини. Полімери становлять близько 10% з прогресуючим зростанням до 20% від загальної маси комунальних відходів країни.

Що ж, слід поговорити про достоїнства і недоліки існуючих способів утилізації та переробки відходів.

Складування відходів.

Переваги Недоліки

Не потребує постійних і великих капіталовкладень. Витрати на боротьбу з наслідками згубного впливу звалищ, тобто на охорону природи, охорону здоров'я, у багато разів перевищують витрати на будівництво заводів з переробки ТПВ.

2. Місця складування відходів можуть не оновлюватися десятиліттями 2. Під всі розростаються звалища, йдуть нові величезні території. Кількість звалищ безперервно збільшується.

3. Дозволяють одноразово позбутися великої кількості ТПВ або промислових відходів 3. Розкладаються на звалищах ТПВ та промислові відходи проникають у грунт, тим самим, заражаючи її. Отруйні випаровування забруднюють повітря. Потрапляють у водойми залишки ТПВ згубно позначаються на стані води, шкодять флорі та фауні цих водойм. Всі ці наслідки негативно впливають на здоров'я людини, порушують обмінні процеси в природі

4. Результати руйнівного впливу звалищ на природу не видно відразу. 4. Наслідки руйнівного впливу звалищ на природу можуть виявитися необоротними в майбутньому.

Поховання відходів.

Переваги Недоліки

Дозволяє забути про проблему утилізації відходів. Створюється видимість - якщо закопати ТПВ, то вони зникнуть. 1. Знаходяться в грунті відходи отруюють її, потрапляючи через підземні води у водойми, представляють величезну небезпеку для людини і тварин.

2. Не потрібні нові величезні території. 2. Підземні звалища не помітні, на перший погляд, але на поверхні землі над ними грунт отруєна і розпушені, вона не придатна ні для будівництва, ні для землеробства, ні для випасу худоби. Більш того з поверхні грунтів над звалищами часто випаровуються їдкі токсичні речовини.

3. Не потребує постійних і великих капіталовкладень. 2. Витрати на боротьбу з наслідками згубного впливу поховань відходів, тобто на охорону природи, охорону здоров'я, у багато разів перевищують витрати на будівництво заводів з переробки ТПВ.

Зливання відходів у водойми.

Переваги Недоліки

1. Не вимагає великих одноразових капіталовкладень 1.Затрати на очищення води, фільтрацію; збиток риболовецької промисловості, водного транспорту у багато разів перевищать витрати на будівництво заводів з переробки та утилізації ТПВ.

2. Злиті відходи швидко поширюються по поверхні води, швидко осідають на дно, розчиняються, створюючи видимість чистоти. 2.По поверхні води, дном водойм продукти розкладання відходів поширюються на величезні відстані, отруюючи акваторію, роблячи її непридатною для життя риб, для використання в промисловості. Розчинені у воді їдкі, а часом і токсичні відходи є вкрай небезпечними для тварин і людини.

3.При блокування місць зливу відходів, отруйні речовини розповсюджуються не відразу і не помітно. 3. Блокування місць зливу відходів вселяє людям спокій, притуплює пильність, це призводить до того, що поширенню отруйних речовин ніхто не перешкоджає,

Спалювання сміття.

Переваги Недоліки.

1. Дозволяє одноразово позбутися великої кількості сміття. 1. Отруйні гази, що викидаються в атмосферу з димом, провокують тяжкі захворювання у людей, сприяють утворенню озонових дірок.

2. Зручно у великих містах і на великих підприємствах, так як дозволяє позбуватися від відходів у міру їх надходження. 2. Через постійні викидів диму в атмосферу над містами та підприємствами утворюються щільні димові завіси.

3. Після спалювання відходів залишається отруйний попіл, який, згодом, теж доводиться утилізувати одним з вище перерахованих способів.

Висновок.

Зазначені вище порівняльні таблиці переконливо показують, що всі існуючі зараз і широко використовуються в нашій країні способи утилізації мають величезну кількість недоліків. Єдиним, відносно екологічно чистим, способом боротьби з твердими побутовими відходами та промисловими відходами, на сьогоднішній день, є переробка відходів. Я вважаю, що в першу чергу, необхідно впроваджувати станції з вторинної переробки ПЕТ, цей процес нескінченний, а значить найбільш вигідний. Звичайно, необхідно створювати заводи з переробки побутового сміття навколо великих міст, якщо не зробити це вчасно, то скоро вся наша планета перетворитися на звалище. Адже шляхом багатоступеневою переробки сміття можна отримувати багато видів пластмас, які знову можуть бути використані і перероблені. Цей процес теж повторюємо, а часом і нескінченний, отже, вигідний.

Більш того, переробка відходів дозволяє заощадити природні ресурси і величезні кошти.

Головне, що перешкоджає широкому розповсюдженню БМЗ та інших станцій з переробки відходів в Росії, - це відсутність достатньої кількості інвестицій. У будівництво подібних заводів потрібна одноразово вкласти величезні гроші, якими наша держава поки що не має в своєму розпорядженні.

На мою думку, єдине, що може врятувати нашу країну від екологічної катастрофи - це правові заходи, подібні до екологічного законодавства в Японії, а так само свідомість громадян.