Авторы: Парфенюк А.С.1, Веретельник С.П.1, Сова А.Н.1, Топоров А.А.1, Власов Г.А.2, Кауфман С.И.2, Клешня Г.Г.2, Скрипченко Н.П.2
1Донецкий национальный технический университет, Украина,
2ОАО «Авдеевский коксохимический завод», Украина
Источник: Экологические проблемы индустриальных мегаполисов / Материалы VI международной научно-практической
конференции.-Москва-2009, с 38–41
Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) в Украине все более обостряется. Свалки ТБО занимают огромные площади, только в Донецкой области это более 500 кв. км. Отходы разлагаются, выделяя свалочный газ, токсичные фильтраты и другие опасные ядовитые вещества.
Значительным компонентом отходов являются полимеры: упаковочные материалы, корпуса различного оборудования, бытовой техники, трубы, мебель и многое другое. Их доля превысила 12%, а ежегодный прирост составляет 10-12% [1,2].
Полимеры практически не разлагаются под действием естественных факторов, как это происходит с другими органическими отходами, а те из полимеров, которые медленно, но разрушаются, в процессе разложения выделяют токсичные соединения, загрязняющие окружающую среду. Способ избавления от мусора путем простого сжигания по отношению к полимерным отходам просто недопустим из-за токсичности газовых выделений.
Кратко рассмотрим зарубежный опыт решения проблемы. Сжигать целесообразно только некоторые типы пластмасс, потерявших свои свойства, для получения тепловой энергии. Известна тепловая электростанция в городе Вульвергемптоне (Великобритания) впервые в мире работает на полимерах и старых автомобильных покрышках. Осуществить этот уникальный проект, позволяющий обеспечить электроэнергией 25 тыс. жилых домов, помогло английское Управление по утилизации неископаемых видов топлива. В Германии в сфере утилизации отходов занято более миллиона человек; на экологические программы ежегодно расходуется около 30 млрд евро.
На Тайване правительственным учреждениям, школам, вооруженным силам запрещено пользоваться полиэтиленовыми пакетами и сумками. За нарушение закона накладываются большие штрафы.
В США производится более 1,5 тысяч наименований изделий из вторичных пластмасс, которые раньше производились только с использованием первичного сырья. Этот опыт расширяется.
В Великобритании и США осуществляют утилизацию свалочного газа (биогаза), заменяющего в качестве топлива каменный уголь и природный газ.
Япония стала инициатором изготовления печей небольшой мощности без дымовых труб и отходящих газов, в которых по технологии пиролиза отходы превращают в углеводородное волокно, карбидокремниевые волокна для различных практических нужд.
В Китае очень развита система заготовки вторичного сырья: макулатура, полимерная и металлическая упаковка (алюминиевые и жестяные банки, пластиковые бутылки, стеклотара). Небольшие передвижные приёмные пункты расположены рядом с жилыми домами.
Существуют также промышленно освоенные технологии пиролиза отходов пластических масс и изношенных автомобильных шин (Великобритания, США, Япония, Италия, Германия). Заводы мощностью 50 - 80 тыс. тонн отходов в год производят газообразное, жидкое топливо, технический углерод. Однако предварительное измельчение отходов и высокие затраты на разделение и очистку продуктов пиролиза в соответствии с экологическими и санитарными нормами, а кроме того высокая цена оборудования требуют государственных дотаций для покрытия издержек производства. Все это приводит к тому, что перерабатывается только незначительное количество отходов, а прочее продолжает накапливаться.
Некоторые разработки в странах СНГ также представляют практический интерес.
Так специалистами ЗАО «Дон-Трэйд» была апробирована уникальная технология переработки. Создан бизнес-проект, позволяющий утилизировать до 10 000 тонн отходов [2]. При этом из опасных ПЭТФ- отходов предлагается получать весьма востребованные пенополиуретаны - эффективные теплоизолирующие материалы, которые отвечают современным требованиям по энергосбережению. Спектр их использования весьма широк. Внедрение этой й технологии требует инвестиций.
Украинским государственным химико-технологическим университетом совместно с ОАО «Авдеевский коксохимический завод» разработана методика высокотемпературного (900 - 1000°С) пиролиза отходов полимеров и шин с последующим разделением и очисткой продуктов пиролиза [3]. Методика подготовки отходов к дозированию в шихту позволяет применять основное оборудование завода без внесения изменений в производственный цикл. Таким образом, продукты пиролиза отходов и угольной шихты химически совместимы и перерабатываются совместно в цехе улавливания. Конечные продукты переработки соответствуют ГОСТам и ТУ, являются ликвидным товаром и реализуются потребителям.
Конечными продуктами пиролиза отходов полимеров являются: кокс, каменноугольная смола, мокрый бензол, газообразные углеводороды, 40 водород. Экономические показатели работы завода при утилизации 5 - 10% отходов в составе шихты улучшаются за счет реализации дополнительной продукции. Завод может переработать в сутки до 700 тонн отходов, или 260 тыс. т в год. Украинская коксохимия может переработать до 3 млн тонн отходов в год, что сравнимо с годовым их накоплением. Одновременно будет сэкономлено 3 млн т коксующихся углей на сумму больше 500 млн грн. [3].
Поскольку со стороны государства не реализуются неоднократно предлагаемые программы, необходимо искать методы, позволяющие бороться с отходами без привлечения дополнительных средств. Это возможно, если в качестве способа утилизации отходов использовать уже существующие технологии. Например, загружать сортированные полимерные отходы в камеру коксования, где они будут разлагаться и в виде газообразных веществ улавливаться и использоваться в качестве топлива котельных и др
Альтернативным и относительно недорогим методом является метод формования нагреваемых полимерных отходов на существующих в строительной промышленности прессах. Полученные изделия могут быть использованы в качестве строительных материалов, тем самым будут использованы такие их качества: как стойкость к атмосферным воздействиям, высокая прочность, небольшая масса и т.п.
Возможно расширение существующих производств по изготовлению пригодных к использованию изделий из вторичного сырья полимеров. Исследования показали, что использование вторичного сырья позволит экономить до 40% средств, ранее затрачиваемых на закупку первичного сырья.
Следовательно, разработка и внедрение технологий по утилизации и использованию отходов позволит добиться экономии сырья для существующих производств и получения высокого экономического эффекта.
Наиболее перспективным и масштабным, по нашему мнению, является разработанный в ДонНТУ метод ТЭРО (термолизно- энергетической рекуперации отходов)[5,6]. Он заключается в термическом разложении углеродистого сырья без доступа воздуха. Газообразные продукты, получаемые в результате такого разложения отводятся из термолизной камеры и могу быть использованы в качестве топлива. Еще одним преимуществом этого метода является возможность его применения на базе существующих производств. Это значительно снижает затраты, связанные с организацией процесса и минимизирует подготовительные работы.
Таким образом, для решения проблемы ТБО и полимерных отходов в частности, необходимо создать государственную систему организации сбора, сортировки и первичной обработки и систему цен на вторичное сырье, стимулирующих предприятия к их переработке; разработать эффективные способы переработки вторичного полимерного сырья и его модификации с целью повышения качества; создать специальное оборудование для его переработки и предложить номенклатуру изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья.
Первым серьезным шагом в решении проблемы ТБО в Украине является выбор наиболее эффективного метода их переработки приемлемого для каждого региона, но с использованием зарубежного опыта. Это выведет экологическую безопасность в Украине на должный уровень.