Знешкодження переробка та утилізація відходів

Проблема утилізації відходів з кожним роком стає все актуальнішою. За оцінками експертів тепер на звалища більше потрапляє пластмаси, ніж скла, металу і деревини. Полімери становлять близько 20% з прогресуючим зростанням до 30% від загальної маси комунальних відходів країни. Відходи з полімеру складають одну з основних проблем забруднення навколишного середовища нашої країни.

Проблема відходів має високу гостроту через низьку швидкість їхнього розкладення. Папір руйнується через 2 — 10 років, консервні банки майже за 100 років, поліетиленові матеріали — за 200 років, пластмаса — за 500 років, а скло для повного розкладу вимагає 1000 років.

Захоронення або вивіз на смітник мало придатні для утилізації відходів полімерних матеріалів. Це обумовлено тим, що їх об’єм не змінюється з часом. Відповідно площі, зайняті під смітники, повинні безперервно збільшуватися, це призводить до виведення з господарського обороту значних територій, довгостроковим забрудненням навколишнього середовища і не раціонально з енергетичної точки зору. Однак цей метод і сьогодні широко застосовується в Україні.

Створення бію-, фото- і водорозкладуваних полімерів спочатку розглядалось як один із оптимальних шляхів вирішення проблеми утилізації відходів. Фотодеструктуючі полімери одержують введенням в полімер УФ-сенсибілізаторів або синтезом сополімерів, які мають світлочутливі групи, або нанесенням покрить з фотоактивуючими добавками на поверхню виробів. Сенсибілізаторами частіше всього служать похідні антрахінону, бензофенону інших ароматичних кетонів та альдегідів.

При введенні світлочутливих функціональних груп в основний ланцюг полімеру фізико-механічні характеристики матеріале не змінюються. Поглинання УФ-променів цими групами обумовлює наступну деструкцію матеріалу. Швидкість фотодеструкції визначається інтенсивністю опромінення, вмістом "активних" груп, фізичними і хімічними властивостями матеріалу. Можна одержати фотодеструктуючі полістирол (ПС) і полівінілацетат шляхом введення в них макромолекул світлочутливих карбонільних груп і створити фотодеструктуючі композиції на основі ПС і сополімерів стірола з мономерами, що мають кетонні групи.

Ця мета досягається сополімеризацією стиролу з акролеіном [10].

Існують біополімери, здатні розкладатися під дією мікроорганізмів. Основними напрямками роботи на сьогодні є:

• одержання полімерів визначеної структури, що піддаються дії мікроорганізмів;

• розробка композицій на основі звичайних полімерів із специфічними добавками, що є джерелом живлення мікроорганізмів;

• створення полімерів, які починають розкладатися під дією УФ-світла, а закінчують під дією мікроорганізмів.

Відомі різні способи одержання водорозчинних полімерних матеріалів. Так, з оксіпропілцелюлози можуть бути виготовлені водорозчинні листові та плівкові матеріали, тара та упаковка. Водорозчинні мішки для сільського господарства і служби побуту одержують, вводячи у полімерні композиції модифікований крохмаль. Однак під час виробництва полімерів, що розкладаються, витрати, як правило, вищі, ніж при виробництві звичайних пластичних мас. Фоторозкладувальні полімери, що застосовуються як пакувальні матеріали, не захищають складові упаковки від дії УФ-світла. Токсичність продуктів розкладання таких матеріалів вивчена недостатньо, оскільки для цього потрібні спеціальні токсикологічні дослідження.

Спалення відходів супроводжується забрудненням атмосфери отруйними газами, характеризується високою температурою, необхідністю відводу великої кількості тепла і сильною корозією технологічного обладнання. За наявності у відходах значної кількості полівінілхлориду (ПВХ) на стінках печей може з’явитися суцільний шар хлоридів заліза, на якому за температури 650-780°С можливе утворення сульфіду заліза. Дослідження показали, що під час спалювання сміття, яке містить до 6% пластичних мас (поліолефінів, ПВХ, ПС), в спеціальних інсеніраторах не спостерігається підвищення димоутворення, посилення запахів і засмічення обладнання.

Для забезпечення спалювання відходів полімерів з мінімальним забрудненням повітря розроблені спеціальні системи газоочищення, методи попередньої обробки відходів (наприклад, лужним розчином), створені установки різних типів — ротаційні та подові печі, печі з гоокнім полум’ям і печі для спалювання в псевдозрідженому шарі. В більшості країн пластичні маси спалюють разом з іншими твердими відходами, на приклад в Японії функціонують спеціальні інсеніратори матеріалів. Попіл, що утворюється під час спалювання, використовують як добавку при виробництві будівельних матеріалів, дорожнього покриття.

Полімерні матеріали характеризуються високою теплотворною здатністю (у два-три рази вищою, ніж у текстилю і паперу). Тому теплову енергію спалювальних відходів можна ефективно використовувати для одержання пару високого тиску, гарячої води як енергоносія для газових турбін, додаткового палива.

Не дивлячись на успішне рішення ряду технічних питань, спалювання, як спосіб утилізації відходів, не економічне і мало ефективне. Навіть при максимально повному використанні всіх його можливостей вдається компенсувати лише частину експлуатаційних витрат.

Таким чином, розглянуті методи не забезпечують ефективного вирішення проблеми використання відходів полімерів. Тому в останні роки намітились тенденції утилізації відходів шляхом регенерації, повторної переробки, одержання композиційних матеріалів, піролізу.

Термічні методи утилізації відходів. До прогресивних способів утилізації відходів полімерів відносяться термічний і каталітичний піроліз за температури 500-1000°С в безкисневому середовищі або в середовищі з нестачею кисню. Він дозволяє одержувати безсіркові види палива та вуглеводи. Витрати на переробку скупляються за рахунок реалізації продуктів, що утворюються. В результаті термічної дії молекули полімерів розпадаються з утворенням низькомолекулярних продуктів, вихід і характеристики яких залежать від умов проведення процесу, природи і хімічного складу вихідних компонентів.

На практиці існують і апробуються такі технології переробки компонентів, що містяться у відходах:

1. Скло і вироби з нього йдуть на виробництво піноскла, що є в наш час найбільш перспективним матеріалом теплоізоляції − екологічно чистим і цілком негорючим, який має високий ступінь акустичної ізоляції. Такий матеріал призначений для будівництва житла і об'єктів нежилого фонду, відповідає світовим нормам, що висуваються до будівельних об'єктів з теплоенергозбереження. Цей матеріал перевершує всі вживані матеріали за сукупністю таких параметрів як:

- міцність на стиск 4 − 6 кг/см2

проти 0,5 − 2 кг/см2;

- максимальна температура застосування 450°С проти 100- 200°С;

- займистість − є абсолютно незаймистим в порівнянні з такими матеріалами як пінопласт або плити з мінеральної вати;

- екологічна нешкідливість та ін.

Потужність виробництва до 30000 м3/рік.

2. Дерево і вироби з нього, проходячи через дробарки (низку дробарок), подрібнюється до дрібної однорідної маси і складуються на відкритому підготовленому просторі, де зберігаються протягом від 3-х місяців до 1 року аж до отримання висококласного добрива (компосту), що йде на потреби міського господарства.

3. Відходи полімерної продукції використовуються як в'яжуче для виготовлення термопластбетонної черепиці. Ця черепиця, складовими якої є пісок, фарбник, відходи полімерної продукції, є міцним, екологічно чистим, стійким до різних кліматичних умов матеріалом. Має малу питому вагу, велику довговічність, широку колірну гаму і прекрасний зовнішній вигляд.

4. Лом залізобетонних конструкцій і цегли може застосовуватися після подрібнення, залежно від діаметра фракцій:

- на засипку основи дорожнього покриття, перевершуючи за якістю традиційно використовувані матеріали − при достатньо крупному діаметрі фракцій (щебінь).

- на виготовлення (існуючими методами) бордюрного каменя, тротуарних плит, а також конструкцій блоків шосе − при повторному подрібненні щебеню до більш дрібної фракції (пісок і дрібніше). Ця сировина може також використовуватися як частковий або повний замінник піску при виготовленні термопластбетонної черепиці.

Крім вищевикладеного, розглядаються і аналізуються нові технології переробки:

− переробка ПЕТ-пляшок в неткані покрівельні і гідроізоляційні матеріали;

− переробка пластмас в тару, будівельні і обробні матеріали;

− виготовлення екологічно чистих матеріалів з деревних відходів;

− переробка відпрацьованих свинцевих акумуляторів;

− переробка макулатури в таропакувальну продукцію;

Для того щоб не шкодити екосистемі, багато розвинених країн знайшли нове застосування переробленому пластику:

- Британська компанія I-plas використовує перероблений пластик як сировину для будівництва тротуарів, доріг, мостів, стін, черепиці та інших будівельних матеріалів;

- Компанія Fanta випустила сумки з перероблених пластикових пляшок. Вони називаються Fanta-stic Bag («Fanta-стичні сумки») і придумані британськими дизайнерами з компанії Antoni Alison. Відзначимо, що мета Coca-Cola Great

Britain - домогтися використання 25% переробленого пластику при виробництві пластикових пляшок до 2010 року.

- Компанія Motorola випустила перший в світі телефон «Motorola W233 Renew» створений з перероблених пластикових пляшок. Для створення W233 необхідно на 20% менше енергії, ніж для виробництва аналогічного апарата

- Компанія Samsung випустила мобільний телефон Blue Earth. Дві його особливості: виготовлений з пластикових пляшок і працює від сонячної енергії.

- Компанія НР запускає першу серію принтерів HP Deskjet: D1663, D2663,

D5563, виготовлених із перероблених матеріалів. Цим HP в черговий раз підтверджує статус виробника, що проявляє турботу про навколишнє середовище. Нові принтери практично повністю виготовлені з переробленого пластику і відповідають вимогам Energy Star.

-Компанія HP пишається тим, що нові моделі HP Deskjet зможуть принести користь не тільки споживачам, але й планеті в цілому. До 2011 року в різних пристроях друку компанія HP планує використати 46 млн кілограмів переробленого пластику. Це відповідає приблизно 4 мільярдам пластикових пляшок для води.

Близько третини переробленого пластику використовується для виготовлення волокна, синтетичних ниток, одягу і геотекстилю, плівки. Волокна з переробленого пластику знаходять саме різне застосування. З нього виготовляють оббивку для автомобілів та килимові покриття для житлових і офісних приміщень.

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, з соціальної точки зору - протипоказана, з природоохоронної - небезпечна.

Полігонний метод знешкодження твердих побутових відходів (ТПВ) технологічно не складний, однак потребує великих земельних площ, експлуатаційних і транспортних витрат. Вищевказані класичні методи знешкодження комунальних відходів (контейнер - сміттєвоз - звалище - рекультивація) сьогодні неефективні і мають велику кількість недоліків, таких як:

- витрати на боротьбу з наслідками згубного впливу звалищ, тобто на охорону природи, охорону здоров'я, очищення та фільтрування води, у багато разів перевищують витрати на будівництво заводів з переробки ТПВ;

- на звалища йдуть нові величезні території. Кількість звалищ безперервно збільшується;

- розкладені на звалищах ТПВ та промислові відходи проникають у грунт, тим самим, заражаючи його. Отруйні випаровування забруднюють повітря.

- при спалюванні отруйні гази, що викидаються в атмосферу з димом, провокують тяжкі захворювання у людей, сприяють утворенню озонових дір і щільної димової завіси;

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

Вказані недоліки переконливо показують, що всі існуючі зараз способи утилізації відходів мають згубний вплив на екологічний, економічний і соціальний стан в Україні.

В Україні реалізація політики в галузі переробки різного виду відходів утруднена з кількох причин:

1. недосконала нормативно-правова база;

2. відсутність єдиної інформаційної мережі та бази даних по всіх видах відходів, що ускладнює прийняття правильних рішень;

3. недбале виконання і відсутність контролю виконання вже існуючих законів і нормативно-правових актів;

4. недостатнє фінансування робіт;

5. відсутність свідомості громадян.

Єдиним, відносно екологічно чистим, способом боротьби з твердими побутовими відходами та промисловими відходами, на сьогоднішній день, є переробка відходів. В Україні поки що немає ні єдиного універсального заводу з переробки ТПВ, тому створення переробного заводу має стати першочерговим завданням для вирішення існуючої проблеми. Переробкою відходів, зокрема пластику, можуть займатися не тільки великі комплекси, але і невеликі фірми.

Cтворення міні-переробних заводів діяльність яких буде спрямована тільки на переробку пластикових відходів. Організація такої діяльність вимагає в десятки разів менших витрат (на думку фахівців – $ 50-300 тис.). Технологічна лінія з переробки пластикових відходів показана на малюнку 6.

Використання такого обладнання дозволяє ретельно обробити пластикові відходи - матеріал проходить повний цикл очищення та миття від бруду і масляних забруднень, поліетиленових ковпачків і ручок, етикеток, металевих включень та ін.. Всі операції, окрім сортування, виконуються автоматично. Базова лінія складається з двох секцій: секція подрібнення і відмивання та секція гранулювання. Відмивання ПЕТ проводиться в декілька стадій з використанням флотації для видалення залишків поліетиленових ковпачків, миючих засобів, залишків клею та етикеток. Кількість ванн відмивання залежить від забруднення пляшок. Гранулювання пластівців проводиться за допомогою двошнекового паралельного екструдера. Дві зони дегазації дозволяють повністю видалити все повітря з розплаву і отримати гранули високої якості. (З 1 кг пластикових відходів «виходить» 0,8 кг вторинного поліетилену).

За оцінками зарубіжних операторів переробного ринку, рентабельність у сміттєпереробного заводу може досягати 20%, а з часом і 50%.

Основна проблема, з якою можуть зіткнутися сміттєпереробні підприємства і держава - це збір ПЕТ-пляшок і не зацікавленість людей у тому, щоб викидати окремо ПЕТ-пляшки. Очевидно, що подібна проблема повинна вирішуватися на державному рівні, так як сучасні технології, пов'язані з переробкою ПЕТ, вимагають значних матеріальних вкладень, да і здійснення таких масштабних проектів неможливо без відповідної організації та координації з боку держави.

Для вирішення даної проблеми, доцільно звернутися до досвіду розвинених держав:

- У Німеччині викидання сміття в недозволеному місці карається високими штрафами, контроль над роздільним збором сміття і подальшої його переробкою здійснюють технічні служби і «відомства чистоти» міст;

- У Швейцарії прийнятий закон про роздільне збирання сміття, причому скляні та пластикові пляшки сортуються навіть за кольором, а кришки викидаються в окремі від пляшок контейнери;

- В Японії в 1992 році почав діяти закон «Про стимулювання використання вторинної сировини», А в 1997 - «Про стимулювання сортування при зборі та повторне використання тари та пакувальних матеріалів»;

Одним з варіантів вирішення проблеми зі збору ПЕТ-пляшок в нашій країні, може бути установка контейнерів. Контейнери повинні відрізнятися за кольором, мати помітні написи, які пояснювали б екологічні завдання і закликали всіх свідомих громадян опускати полімерні відходи у відповідний контейнер.

Також для збору пластикових пляшок можна застосовувати «ФАНДОМАТ».

«ФАНДОМАТ» - приймальний автоматизований комплекс для купівлі у населення пластикових пляшок, який розраховується з користувачем готівкою за кожну здану упаковку. Заслугована винагорода здаючим тару -10 копійок за «пластик». Наприклад в Німеччині, фандомати видають не гроші, а чеки-бони, на які можна придбати продукти харчування. Фандомат оснащений пресом, який мне здану тару. Приймальний контейнер визначає вагу та об'єм тари, а сканер здатний розпізнавати 30 тисяч штрих-кодів і дозволяє точно ідентифікувати об'єкт.

Встановлення контейнерів для збору ПЕТ-пляшок і автоматизованих комплексів «ФАНДОМАТ» на вулицях міст, дозволить не лише вирішити проблему зі збором сировини для переробних підприємств, а й зробити міста чистими.

Таким чином вирішити проблему пластикових відходів можна наступним чином:

1. Створення заводів з переробки пластикових відходів, діяльність яких необхідно заохочувати спеціальними пільгами.

2. Створення інфраструктури зі збору пластикових відходів.

3. Розробка державної програми «Україна без відходів».

4. Розробка закону «Про стимулювання використання вторинної сировини».

5. Розробка закону «Про стимулювання сортування побутових відходів».

Підходити до проблеми пластикових відходів треба не тільки з технічної і законодавчої сторони, а й соціально-моральної. Важливо не тільки переробляти різні пластики, а й прищеплювати населенню екологічне мислення, щоб кожна людина, опускаючи в спеціальний контейнер пластикову пляшку знала, що тим самим вона зберігає нафту і газ, які довелося б витратити на виробництво нової пляшки[11].

Висновок

Аналіз стану проблеми технічного забезпечення збирання, транспортування та переробки твердих побутових відходів показав необхідність системного підходу до її вирішення. Такий підхід вимагає створення та енергійного впровадження комплексу організаційних, економічних, технічних, природоохоронних заходів.

Вузловими точками такого підходу є: зменшення відходів; організація роздільного збирання; перевезення; сортування відходів; переробка та утилізація.

Високу ефективність показує застосування на всіх етапах комплексу мобільних машин з гідравлічними приводами робочих органів. Перспективним способом пресування твердих побутових відходів під час збирання, транспортування, переробки та захоронення є вібраційний, а серед варіантів його приводу найбільш доцільний гідравлічний з віброзбудженням за допомогою генератора імпульсів тиску.

Дослідження процесу пресування твердих побутових відходів дало змогу встановити, що вібраційний спосіб пресування збільшує коефіцієнт ущільнення твердих побутових відходів порівняно із статичним способом і дозволяє суттєво підвищити продуктивність машин.

Залишаються невирішеними проблеми збирання та ефективного використання твердих відходів лісового господарства, парків, сільськогосподарського виробництва тощо. Повна відмова від використання цих відходів як традиційного палива не тільки значно прискорює повне виснаження енергетичних ресурсів, але і погіршує санітарно-екологічний стан довкілля.

Основними об’єкти по поводженню з радіоактивними відходами входять до складу практично всіх підприємств ядерно-паливного циклу.

Джерелами радіаційної небезпеки на цих об’єктах є радіоактивні відходи усіх видів на будь-якій стадії поводження з ними.

Для зменшення впливу відходів на навколишне середовище необхідно вдосконалювати законодавчу базу, оновлювати обладнання підприємств, розробляти нові схеми утилізації відходів, вдосконалення відчуття сумліності громадян нашої держави.