Проблема использования отходов производства

В результате деятельности человека образуется несколько сотен видов отходов, а используется лишь несколько "классических видов": металл, пластмассы, бумага, стекло и др.

Вторичное использование материалов решает целый комплекс вопросов по защите окружающей среды:

- сокращается потребность в первичном сырье;

- уменьшается загрязнение гидросферы и литосферы;

- освобождаются трудовые ресурсы из процессов переработки сырья.

Существующие в настоящее время способы переработки и утилизации основных видов отходов представлены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Способы переработки отходов

Вид отходов	Метод переработки
Металлические отходы	Сортировка (разделение лома и отходов по видам); разделка (удаление неметаллических включений); механическая обработка (рубка, резка, дробление, пакетирование, брикетирование); переплав; складирование; захоронение
Отходы древесины	Прессование, резка, сжигание, складирование
Отходы пластмасс	Прессование, сжигание, захоронение
Высокотоксичные отходы	Затаривание в специальные контейнеры и захоронение
Органические горючие вещества	Дробление, прессование, сжигание, захоронение
Неисправные лампы	Демеркуризация ламп, утилизация ртути
Песок, загрязненный нефтепродуктам и: формовочная земля	Прокаливание, захоронение
Испорченные баллоны с остатками вещества	Подрыв баллонов в специальных камерах, захоронение
Радиоактивные отходы	Затаривание в специальные контейнеры и захоронение на специальных предприятиях

Одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности является эффективное использование отходов производства. Среди важнейших факторов, определяющих их рациональное применение, определяющую роль играют организационные, в том числе система управления ресурсопотреблением.

Академией промышленной экологии на основе обобщения отечественных и зарубежных достижений предложена Вперед комплексная система управления рациональным использованием материальных ресурсов (КС УРИР). Ее цель — постоянное развитие ресурсосберегающих методов хозяйствования. Составная часть КС УРИР — комплексная система управления рациональным использованием вторичного сырья.

В системе предусмотрены мероприятия научно-технического, экономического, экологического характера. Она носит многоуровневый характер и охватывает все стадии жизненного цикла вторичных материальных ресурсов:

— выявление ресурсов;

— планирование их сбора и использования, сбор и подготовку к потреблению или реализации; собственно полезное применение;

— реализацию на сторону;

— профилактику частичного уничтожения.

В рамках системы разработаны стандарты и сертификация вторичных ресурсов, основными функциями которых являются:

— упорядочение внутренних и внешних связей производственных систем для вовлечения в производство отходов, а также повышение эффективности их использования;

— нормирование требований к экономному, рациональному применению вторичного сырья и элементам производства, обеспечивающим выполнение этих требований;

— внедрение в производство достижений научно-технического прогресса и передового опыта (образцов вторичных ресурсов и технологии их полезного использования);

— организация трудовых процессов на основе прогрессивной технологии и совершенствование производственных отношений;

— обеспечение контроля над рациональным использованием отходов на стадиях их жизненного цикла;

— управление рациональным использованием дополнительных источников снабжения.

КС УРИР регламентируется нормативно-технической документацией, определяющей нормирование, оценку и контроль показателей рационального использования вторичных ресурсов. Комплексная система управления рациональным использованием ресурсов представлена в табл. 4.3.

Таблица 43

Стандартизация функций управления использованием вторичных ресурсов

Истощение запасов первичного сырья, загрязнение окружающей среды отходами перевело технологию многих стран на использование только вторичного сырья.

Получение бумаги переработкой макулатуры вместо получения из древесины требует энергии на 60% меньше, снижает загрязнение воздуха на 15% и воды на 60%. Сталь из металлолома на 70% дешевле получаемой из руд. При этом экономится на каждой тонне стали 1,5 т руды и 0,2 т кокса, уменьшается масса отходов, идущих в отвалы.

Высококачественная бумажная макулатура может быть использована для изготовления писчей и типографской бумаги. За счет улучшения технологии из макулатуры может быть изготовлена негорючая бумага. Бумажная пульпа, изготовленная из макулатуры, оказывается дешевле, чем из естественного сырья. Министерство труда и промышленности Великобритании провело серию семинаров для изучения и передачи опыта по утилизации бумажных отходов на местах.

Важное место в проблеме отходов занимают пластмассы, которые в виде отходов практически не разлагаются естественным путем. При сжигании пластмасс образуется большое количество токсичных веществ, загрязняющих окружающую среду.

В настоящее время в мире утилизируется лишь небольшая часть из 80 млн т пластмасс, ежегодно выпускаемых в мире. Британские фирмы перерабатывают только 50 тыс. т (10%) всей произведенной полиэтиленовой пленки, примерно 25 тыс. т (7%) ежегодно объема производства полипропилена. Более 70% этих материалов поступает от пластмассовых бутылок и автомобильных аккумуляторов. После переработки они превращаются в исходный материал.

Наиболее эффективными методами предотвращения накопления пластмассовых отходов являются:

— рециклинг (вторичная переработка);

- разработка биодеградальных полимерных материалов.

Биодеградальными называются полимерные материалы,

которые быстро разрушаются в природе под влиянием естественных факторов самоочищения воды и почвы.

В настоящее время за рубежом используется несколько способов вторичной переработки "отработавших" пластмасс. В наиболее типичном виде рециклинг пластмасс включает следующие этапы: сбор отходов и транспортировка; сортировка и идентификация; регенерация; использование полученного полуфабриката по назначению.

К каждому из этих этапов предъявляются определенные технические требования, но наиболее трудоемкими из них являются сортирование и идентификация.

Регенерация пластмассы включает измельчение, отмывку, сепарацию и предварительную переработку. Полученная регенерированная пластмасса может пойти как более дешевое сырье на формирование новых изделий.

Обычно выделяются две подлежащие рециклингу категории пластмасс: однородные (чаще всего полиэтилен-терефталатные или полиэтиленовые отходы) и смешанные пластмассы, большая часть которых используется для производства низкосортных материалов. Наиболее легко обрабатываются вторично термопласты, и в большинстве случаев с минимальными потерями свойств.

Рециклинг "отслуживших" пластмасс осуществляется в США, Японии и в 16 промышленно развитых странах Европы.

В США актуальность рециклирования пластмасс связана с постоянно растущим объемом отходов. По оценке Управления по охране окружающей среды общее количество отходов пластмасс к 1992 г. в США достигло более 23 млн т. В 2000 г. масса полимерных отходов возросла на 50%. Рециклирование в США считается одним из путей решения сложной проблемы удаления отходов.

Как одно из новых направлений решения проблемы пластмассовых отходов является создание нового поколения пластиков — биодеградабельных, способных разлагаться в природных условиях под действием микроорганизмов до безвредных соединений. В связи с этим определяются два основных пути создания полимерных материалов: синтез биоразлагаемых пластмасс с помощью микроорганизмов (бионолиэфиры, биополисахариды); биоразлагаемые пластмассы на основе природных веществ (природные полисахариды, смесь полиэтилена и крахмала) и получаемые методами химического синтеза (синтетические полиэфиры).

Многочисленные фирмы, главным образом в США, Японии, странах Европы, ведут разработки новых видов пластмасс, способных саморазрушаться в воде и почве. Уже в 1970-х гг. получили полубиодеградабельные пластмассы путем последовательного вкрапления крахмала в полимерные цепочки. Этот вид пластмассы использовался для сумок, контейнеров, почтовых упаковок и других целей.

В 1989 г. итальянская химическая компания "Феррузи" объявила о создании первого в мире полностью биодеградабельного пластика и получила патент на его промышленное производство в 1990 г. Пластик сделан из полиэтиленовой ткани, которая содержит пустоты, заполненные кукурузным крахмалом, в количестве от 10 до 50%. Микроорганизмы разрушают новый пластик до окиси углерода и воды в течение полугода.

Таким образом, можно сделать вывод, что оптимальным способом решения проблемы полимерных свалок является создание экологически чистых биодеградабельных пластмасс.

Стеклянные банки утилизируются двумя путями: повторным использованием либо отправлением на переплавку на заводы по производству стеклянной тары. Основным примером повторно используемой тары в Великобритании являются молочные бутылки, которые собираются каждое утро у населения. Однако основная масса стеклянной тары используется

однократно, после чего ее направляют на переплавку. Основной проблемой утилизации использованной стеклянной тары является ее извлечение из массы городских отбросов.

С ростом общественного движения за чистоту окружающей среды утилизация стеклянной тары во многих странах будет осуществляться и в том случае, если она и нерентабельна. В Западной Европе усилия по утилизации использованной стеклянной тары координируются Европейской федерацией стеклянной тары. Координацией охвачены 17 стран. Из опубликованных данных следует, что в 1988 г. было утилизировано 3,86 млн т стеклянной тары, что составляет почти третью часть всей массы.

Швейцария, Нидерланды, Австрия и Бельгия утилизировали более половины использованной стеклянной тары. В Швейцарии, где утилизировано 55% стеклянной тары, в настоящее время с использованием утилизированного стекла изготовляются бутылки и банки для 75% продукции. При этом их зеленые бутылки почти полностью изготовляются из стеклянного боя.

Германия собирает большую часть стекла — около 1,17 млн т. Вместе со 128 тыс. т битого стекла, импортируемого из других стран, их печи переплавляют его вместе с собранными бутылками.

Различно число сборных пунктов для бутылок на душу населения в разных странах. В Нидерландах сейчас имеется около 11 тыс. бункеров, по одному на 1,3 тыс. жителей, 80% домохозяек могут пользоваться бункерами, расположенными у автобусных остановок и автостоянок. В Великобритании конфедерация производителей стекла предусматривала увеличить в 1991 г. число бункеров, чтобы один из них приходился на 10 тыс. жителей. Финляндия утилизирует лишь 3% стеклянной тары.

Степень утилизации использованных алюминиевых и жестяных банок варьируется в промышленно развитых странах. В Великобритании она составляет 3,5%, в странах Западной Европы 13%, а в США — 55%. В странах Западной Европы предполагается увеличение степени утилизации использованных алюминиевых банок в будущем. На получение из них алюминия необходимо затратить лишь 5% энергии от той, которую пришлось бы израсходовать на его производство из натурального сырья.

За рубежом существуют разные взгляды на проблему удаления олова с банок перед их переработкой, что делает

их утилизацию относительно дорогостоящей. Американские и английские фирмы, производящие очистку банок от олова, считают эту операцию оправданной. На заводе в Великобритании в год производится обработка около 360 млн использованных банок, в результате собирается значительное количество олова и жести. Повсеместно на территории Великобритании планируется строительство заводов по переработке использованных жестяных банок.

Особую проблему представляет использование и переработка металлических отходов. 67% металлических отходов образуется в промышленности. К металлическому лому относятся амортизированное оборудование (автомобили, линии электропередач, рельсы, мосты, вагоны, суда) и металл, извлекаемый из шлаковых отвалов. Основные способы переработки металлолома и металлических отходов представлены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Основные способы переработки металлических отходов

Способ переработки	Вид отходов (требования к ним; готовая продукция)
Пакетирование	Листовая обрезь, выштамповка, проволока, сельскохозяйственный и бытовой лом, металлоконструкции (толщина металлолома 3—12 мм; масса пакета от 100 до 3500 кг)
Ножничная резка	Сортовая обрезь (обрезь меньших размеров)
Брикетирование	Чугунная и мелкая стальная стружка (длина витка от 3 до 50 мм; брикет стальной (масса 2—31 кг), брикет чугунный (масса 2,5—12 кг)
Дробление	Стальная выонообразная стружка (длина витка от 50 до 75 мм; мелкая стружка в зависимости от конструкции дробилки)
Переплав	Стружка легированных сталей и сплавов (шихтовые слитки определенных групп или марок стали)
Копровое дробление	Крупногабаритный чугунный и стальной лом (кусковой лом линейных размеров и массы)
Дробление чугунного лома	Изложницы, поддоны (толщина стенки до 200 мм; кусковой лом для дальнейшей обработки) на прессах
Взрывное дробление	Крупные стальные и чугунные массивы (станины, изложницы, слитки; кусковой лом)
Газовая резка	Чугунный и стальной лом (кусковой лом меньших ли ней пых размеров)
Сортировка	Все виды смешанных металлоотходов

Для уменьшения количества отходов в основном производстве целесообразно создание и внедрение малоотходных, безотходных и комплексных технологий.

Под безотходной технологией (производством, системой) понимают не просто технологию или производство того или иного продукта, а принцип организации и функционирования производства, региональных промышленно-производственных объединений, территориально-промышленных комплексов в целом. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергии в замкнутом цикле, т.е. не нарушается сложившееся экологическое равновесие.

Малоотходная технология — это промежуточный этап при создании безотходного производства. При этом вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными нормами. Малоотходные и безотходные технологии должны обеспечить:

- комплексную переработку сырья с использованием всех компонентов на базе создания новых безотходных процессов;

- создание и выпуск новых видов продукции с учетом возможности повторного ее использования;

- переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;

- использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;

- создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов.