Отходы как вторичное сырье для производства товаров и энергии

Охрана окружающей среды является одной из самых острых и актуальных проблем. В современных условиях, когда человек все активнее вмешивается в природные процессы, все большую тревогу вызывает загрязнение атмосферного воздуха, рек, озер, морей, почвы [1]. То, как мы передвигаемся, что покупаем, как наводим порядок, чем занимаемся, — влияет на окружающую нас среду. Мы тратим энергию - сырьевые ресурсы истощаются.

Одновременно мы выбрасываем токсичные отбросы в атмосферу и водные пространства, которые за короткое время уничтожают обширные территории и являются ядовитыми для живых организмов. Также отходы, отправленные на свалку, попадают в окружающую среду, в грунтовые и поверхностные слои воды, а также в атмосферу. С другой стороны, теряется много полезного сырья. Разумно употребляя отходы как вторичное сырье для переработки и производства новых товаров при правильной организации их сбора, мы сэкономим энергию и природные ресурсы, а также сохраним окружающую нас среду [5].

Отходы - это вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции. Избежать всех отходов мы не можем [6]. Рекомендуется грамотно использовать систему управления отходами (сбор, транспортировка, переработка, вторичное использование и контроль всего процесса).

Главными методами управления отходами является вторичное использование различных предметов, ремонт поврежденного оборудования, изготовление изделий многократного использования (например, тряпичные пакеты для продуктов взамен полиэтиленовых), пропаганда многоразовых предметов обихода (например, одноразовые столовые приборы), очищение от пищевых остатков банок, пакетов и т. д. и разработка изделий, требующих для их изготовления меньше сырьевого материала (например, использование более легких банок для напитков).

Определение вторичного сырья регламентируется ГОСТом 25916-83 «Ресурсы материальные вторичные. Термины и определения» [4]. В соответствии с этим ГОСТом под вторичным сырьем понимаются «вторичные материальные ресурсы, которые в настоящее время могут повторно использоваться в народном хозяйстве».

Виды вторичного сырья

• Макулатура - бумага, картон, газеты, текстиль, тетрапак
• Стекло - стеклотара, стеклобой
• Металлолом - черный, цветной, драгоценный
• Химикаты - кислоты, щелочи, органика
• Нефтепродукты - масла, битум, асфальт
• Электроника - изделия, платы, аккумуляторы, ртутные лампы, провод
• Пластмассы - ПЭТ, ПВХ, ПВД, ПНД
• Резина - шины, резина
• Биологические - пищевые отходы, жиры, ассенизация
• Древесина - сучья, стружка, листья
• Строительные - кирпич, бетон
• Сточные воды

Наиболее распространена переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Для каждого типа сырья есть соответствующая технология переработки. Для разделения отходов на различные материалы используются различные виды сепарации, например, для извлечения металла — магнитная.

Строго говоря, вторичным сырьем отходы являются лишь в том случае, если их можно использовать либо взамен первичного сырья, либо как принципиально новый вид сырья без существенной их обработки и подготовки к применению (чистки, мойки, сушки и др. аналогичных подготовительных операций).

Но тогда одни и те же отходы в одних случаях должны выступать в качестве вторичного сырья, в других – только в форме исходного продукта или материала для производства вторичного сырья. Например, для одних целей изношенные шины, могут быть применены без предварительной подготовки – скажем, для использования в качестве печного топлива в цементных печах, в других – необходимо их измельчение в крошку и получение из нее регенерата, в частности, для применения в производстве резинотехнических изделий. Куски текстильных тканей могут быть использованы в одних случаях без подготовки, в других – требуется их предварительное разволокнение с последующим изготовлением из них новых текстильных материалов. Вышедшая из употребления радиоэлектронная аппаратура и продукция электротехнической промышленности подвергается предварительной разборке с выделением черных и цветных металлов, деревянных и полимерных фрагментов [4].

Переработка мусора

В бытовом мусоре содержится много ценных веществ: органические соединения, годные для удобрения, бумага и картон, стекло, пластмасса, кожа, древесина, металлы. Поэтому разрабатываются проекты и строятся специальные заводы по переработки мусора. Они более безопасны для окружающей среды и одновременно более экономичны, чем мусоросжигательные установки. Сократить накопление отходов позволяет многоразовое использование стеклянный бутылок, сбор пластмассовых бутылок, и полиэтиленовых пакетов для переплавки и т.д.

В процессе заготовки леса и изготовления изделий из нее остается существенное число отходов. Около 20 процентов древесины попадает в отходы только в процессе заготовки. Отходами заготовки древесины считаются корневища, сучья, кора и хвоя деревьев. В отходы идет и древесина, не годная по различным причинам для строительной, мебельной и иных отраслей. Нередко, эта древесина идет на дрова. Дрова березовые, ольховые или сосновые крайне востребованы жителями сел и деревень без центрального отопления, обладателями загородных домов и дач. При изготовлении доски и бруса в отходы уходит еще 40 процентов древесины. От производства досок и бруса остаются горбыли, концы досок, рейки и опилки древесные. В производстве мебели число отходов также значительно, и может составлять более 60 процентов.

При разумном использовании древесины все указанные виды отходов не утилизируются, а идут в качестве сырья для производства товаров и материалов. К примеру, из отходов древесины делается щепа технологическая - сырье для целлюлозы и древесных плит. Производство щепы из отходов помогает сэкономить ресурсы деловой древесины, и чрезвычайно выгодно для деревообрабатывающих предприятий. Опилки древесные используются для изготовления стройматериалов: древесных плит, опилкобетона и деревобетона. Из опилок налаживают производство пеллетов, которые используются для отопления. Обрезки досок могут быть использованы для производства ящиков, простой мебели и предметов обихода. Отходы лесозаготовки и деревообработки - это ценное сырье для изготовления различных товаров. Во многих заготовительных комплексах организована их переработка, или, по крайней мере, продажа: опилки, горбыли и обрезки становятся стройматериалами, упаковочной тарой, целлюлозой. Применяются даже такие отходы, как древесная кора и хвоя.

Особо выгодна переработка цветных металлов (меди, алюминия, олова), распространённых технических сплавов (победит) и некоторых черных металлов (чугун).

Пластик - очень востребованное сырье в современной промышленности. Это дорогое сырье, которое изготавливается из нефтепродуктов. Его утилизация в природе естественным путем практически невозможна. Неорганические продукты могут десятки лет находиться в живой природе без изменений. Поэтому его утилизация крайне важна. Во всем мире переработка пластика является очень доходным бизнесом. Например, в Германии, как у одного из лидеров по переработке пластика, люди сортируют мусор на конвейере по переработке пластика, люди сортируют мусор на конвейере.

Во многих странах Европы на мусоросборных площадках спальных районов, помимо контейнеров для сбора металла, пластика, бумаги и стекла, появились контейнеры для сбора использованной одежды, обуви.

Они поступают в сортировочный центр. Здесь происходит отбор одежды, которая ещё может быть пригодна для использования, она впоследствии поступает в благотворительные ассоциации для малоимущих, церкви и красный крест. Непригодная одежда проходит тщательный отбор: отделяются все металлические и пластмассовые детали (пуговицы, змейки, кнопки и пр.), затем разделяют по типу ткани (хлопок, лен, полиэстер и т. д.). Например, джинсовая ткань поступает на заводы по производству бумаги, где ткань измельчается и отмачивается, после этого процесс производства идентичен целлюлозному [6].

Обувь подвергается похожему процессу сортировки: подошва отделяется от верха, компоненты сортируются по типу материала, после чего поступают на предприятия по переработке резины, пластмассы и т. д. В этом своего успеха достигла инновационная компания спортивной одежды NIKE, в магазинах которой в США можно получить скидку, оставив свои сношенные кроссовки.

Органические по своей природе отходы (отходы растительного или пищевого происхождения, макулатура) возможно перерабатывать посредством биологического компостирования и перегнивания. Получающееся в результате органическое вещество в дальнейшем используется в садоводстве и сельском хозяйстве как перегной или компост. Кроме того, выделяющийся в процессе перегнивания газ (например, метан) накапливается и затем используется для выработки электричества.

Энергосодержащие отходы можно использовать сразу без какой-либо переработки в качестве топлива для двигателей или, переработав их, в виде любого другого вида топлива.

Обработка отходов посредством использования высоких температур позволяет использовать отходы как источник топлива как для приготовления пищи и отопления помещений, так и для обеспечения работы котлов, с помощью которых вырабатывается пар и электроэнергия для турбин.

Пиролиз и газификация — две формы переработки отходов при высокой температуре с ограниченным доступом кислорода. Эти процессы происходят в герметичной ёмкости под высоким давлением. В процессе пиролиза твердых отходов получают твердые, жидкие и газообразные вещества. При сжигании полученных жидких и газообразных веществ можно вырабатывать энергию, а при их переработке получать другие необходимые материалы. При дальнейшем очищении твердого остатка (кокса) получают такие вещества, как активированный уголь. Обычную и плазменно-дуговую газификацию используют для прямой переработки органических веществ в синтетический газ, в состав которого входят моноксид углерода и гидроген. При сжигании газа вырабатывают электричество и пар.

Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать вывод, что вторичная переработка отходов имеет важное значение. Во-первых, ресурсы многих материалов на Земле ограничены и не могут быть восполнены в сроки, сопоставимые со временем существования человеческой цивилизации. Во-вторых, попав в окружающую среду, материалы обычно становятся загрязнителями. В-третьих, отходы и закончившие свой жизненный цикл изделия часто (но не всегда) являются более дешевым источником многих веществ и материалов, чем источники природные.

Прохорова Е.А.
Дальневосточный Государственный Технический Университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Библиографический список

1. Е.А. Криксунов, Экология: 9 класс; учеб. для общеобразоват. учеб. заведений //М.:Дрофа,1995. 240с.
2. Журнал «Рециклинг отходов»
3. Отходы.Ру
4. Внешкольная экология