Механический способ обработки отходов

Рециклинг отходов

Рециклинг и утилизация отходов – два близких по значению термина. Согласно ГОСТ 30772-2001 «Межгосударственны стандарт. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения» под утилизацией необходимо понимать деятельность, направленную на технологическую переработку или повторное использование отходов.

Рециклинг – способ переработки отходов с целью повторного применения полученного сырья. То есть, главным отличием рециклинга от утилизации считается обязательный возврат материала в производственный цикл. Таким образом, утилизация охватывает более широкую сферу деятельности по сравнению с рециклингом.

Процесс делят на две большие группы:

Вид рециклинга

Что сюда входит

Внутренний

Повторное применение полезных отходов, образовавшихся в результате производственной деятельности.

Примеры: обрезки металла, древесная или металлическая стружка и др.

Внешний

Продукты, пришедшие в негодность, например, из-за морального устаревания, утраты эксплуатационных свойств, в результате физического износа

Рециклинг – относительно простая для понимания деятельность с массой преимуществ. Однако в России методиками вторичной переработки стали заниматься относительно недавно. Есть, как минимум, две причины отсутствия интереса со стороны российских компаний к нужному и полезному способу переработки отходов:

• Огромные территориальные ресурсы, позволяющие проводить захоронение;
• Большое количество природных материалов, необходимых для производства новых товаров.

В данный момент у России есть все шансы создать эффективную модель рециклинга, используя опыт зарубежных стран, принимая во внимание их преимущества и ошибки.

Рециклинг в СССР

Систематизацией процесса сбора отходов в Советской России занялись сразу после революции. Пролетариям удалось провести масштабную работу в этом направлении. Есть достоверный сведения о том, что В.И.Ленин, узнав, что бумага на некоторых производствах идет на отопление печей, распорядился организовать прием макулатуры.

В первые годы 20-го десятилетия пролетарии занялись разработкой вопросов бережного использования природных ресурсов, а собирать отходы стали комплексно. На вторичную переработку стали отправлять 5 групп отходов:

Рециклинг отходов сформировался в хорошо развитую отдельную отрасль в послевоенные годы, когда экономика страны развивалась ускоренными темпами, что вызвало дефицит ресурсов для производства множества товаров.

Позже, в 1986-м году, ЦК КПСС разработал постановление, согласно которому организациям, занимавшимся разработкой новых технологических процессов, требовалось одновременно прорабатывать способы повторного применения продуктов с истекшим сроком годности или эксплуатационным периодом.

Какие отходы поддаются рециклингу

Вторичной переработке подлежат отходы, образующиеся в быту, на производстве и в различных сферах деятельности. Шесть групп отходов подвергаются рециклингу чаще остальных:

Вид отходов

Преимущества вторичной переработки

Бумага, картон

Бумагу получают из древесины, поэтому процесс первичной переработки вредит окружающей среде. Процесс вторичной переработки бумаги, картона не наносит вреда экологии. В результате получают большой ассортимент упаковочного материала, туалетную бумагу и другие товары

Стекло

Стекло можно перерабатывать многократно. В процессе получают новую посуду, декоративные изделия, другие продукты

Пластик

Из множества видов пластика переработке подвергаются практически все сорта. От вида полимера зависит способ рециклинга и в какой сфере будет использоваться новая продукция

Аккумуляторы, батарейки

1 батарея нарушит экологические равновесие на площади до 20 м 2 . Поэтому экологи мира требуют особенно ответственно относиться к сбору и переработке батареек, аккумуляторов

Строительные отходы

До 90% строительных отходов пригодны для повторного применения. Металлические предметы идут на переплавку, кирпич, бетон – сырье для отсева, щебня. Битумную мастику применяют в производстве кровельных материалов

Одежда, обувь

Вещи, пригодные для носки, после сортировки отправляют в благотворительные фонды. Те, что не годны для эксплуатации, сортируют с учетом типа материала. Синтетические изделия идут на переплавку

Этапы рециклинга

Последовательность выполнения работ зависит от типа перерабатываемого материала и выбранной технологии. Процедура делится на несколько общих этапов:

• Сбор отходов: мусор вывозят из бытового сектора, офисов, предприятий торговли, производств и со специализированных пунктов приема;
• Сортировка: производится на мусороперерабатывающих комплексах. Тут же сырье проходит подготовку к следующему этапу;
• Переработка: материал измельчают, переплавляют;
• Производство новой продукции;
• Реализация товаров

Методы рециклинга отходов

Рециклинг – процесс не универсальный, то есть, к каждому виду мусора подбирают свой способ. Всего существует 4 метода, которые применяют самостоятельно или в комплексе с другим вариантом:

• Механический
• Химический
• Инсинерация
• Пиролиз (по-другому называют методом термокаталитической деструкции).

Какой конкретно способ будет использоваться в каждом случае – зависит от нескольких факторов. Основной акцент при выборе методики делают на морфологию отходов.

Механический рециклинг

Суть способа заложена в названии. Отходы подвергаются механической переработке – измельчению, нарезке, дроблению. В основном применяют при работе с однотипными материалами, например, с пластиком, деревом, стеклом, целлюлозой. не подходит для рециклинга материалов, имеющих посторонние примеси.

Плюсы

Минусы

Минимальные затраты на процесс и покупку оборудования

Недостаточно высокое качество продукции

Ограниченное применение из-за низкого качества

Увеличенный риск возгорания – например, при переработке полимеров с катализаторами, воспламеняющимися на воздухе

Инсинерация

Подразумевает сжигание непригодных для вторичного применения отходов в печах с целью получения тепловой энергии. Используется в системах теплоснабжения помещений, горячего водоснабжения, получения электрической энергии.

Плюсы

Минусы

Существенно уменьшает количество мусора

Понижает класс опасности отходов

Полная ликвидация токсичных отходов

Выделение большого количества тепловой энергии

Применение золы в производстве наполнителей бетона

Газы, образующиеся при сгорании, попадают в атмосферу. Снизить объем вредных выбросов можно установкой специальных фильтров, но это существенно увеличит себестоимость процесса

Пиролиз

Применяют в отношении отходов, которые невозможно переработать другим способом. Различают три вида пиролиза – низкотемпературный, среднетемпературный, высокотемпературный. Способ подходит для утилизации следующих категорий материалов:

• Отходы медицинских учреждений;
• ПЭТ материалы;
• Шины, другие резиново технические изделия.

В процессе пиролиза происходит полное термическое разложение материала в печах без воздействия кислорода, с применением катализатора. На выходе получают:

• Пиролизный газ;
• Сухой углеродный остаток;
• Топливо для котельных;
• Тепловую энергию.

Оставшиеся продукты – например, металлический корд от автопокрышек, идут в производство новых товаров. Полукокс можно утилизировать на полигоне ТКО, так как материал не наносит вред окружающей среде.

Химический рециклинг

Способ подразумевает воздействия химикатами на отход одного типа. Таким образом, инициируются такие процессы, как газификация, деполимеризация. Структура отходов подвергается необратимым изменениям. Химический рециклинг применяют при переработке строительных материалов, пластиков. В качестве активных реагентов применяют спирт, кислоты, щелочи. Вторичное сырье идет на производство лакокрасочных материалов, порошков, пленок.

Химический рециклинг характеризуется сравнительно высокой себестоимостью и наукоемкостью, поэтому используется реже и не сильно развит в РФ.

Сколько раз можно перерабатывать отходы

Материалы, утратившие потребительские свойства, можно перерабатывать не бесконечно. Количество допустимых циклов зависит от вида и свойств отходов:

Тип отходов

Количество рекомендуемых переработок

Пластик

Не более 3 раз. С каждым следующим циклом качество пластика сильно снижается. Из хорошей емкости для воды не получится сделать такую же. Чаще материал перерабатывают в синтетическую ткань, которая уже не подлежит переработке

Металл

Неограниченное количество раз. Черный и цветные металлы не теряют потребительских свойств

Стекло

Допускается неограниченное число переработок. Использование стекла как вторичного сырья даже выгоднее, так как процесс создания материала «с нуля» имеет свои сложности и нюансы. Главное – на начальном этапе провести сортировку материала, так как разные виды стекла имеют неодинаковую температуру плавления и не подлежат совместной переработке

Бумага

От 4, максимум до 7 раз. С каждым следующим циклом качество сырья ухудшается.

Важно: в переработку не принимают грязную макулатуру

Виды рециклинга

В зависимости от характеристик сырья, степени его загрязнения, перспективам дальнейшего использования и других факторов материал подвергают первичному, вторичному, третичному и четвертичному рециклингу:

• Первичный: подходит однотипным материалам без примесей. Например, переработка отходов в рамках одного производства перед запуском новой продуктовой линии;
• Вторичный: проводится обработка механическим способом, в основном с целью удаления примесей, грязи. Чаще применяют в отношении сильно загрязненных пленок с большой площадью поверхности. Отличается увеличенной энергоемкостью и высокой себестоимостью;
• Третичный: переработка химическими реагентами для получения низкомолекулярных веществ и их применения в процессе изготовления новых товаров;
• Четвертичный: проводится двумя способами – сжиганием в пиролизных печах или в инсинераторах.

Рециклинг строительного мусора

Существует масса источников образования строительного мусора. Среди них есть несколько наиболее масштабных проектов, обеспечивающих стабильно высокий прирост мусора, годного для переработки. Это:

• Реконструкция, восстановление населенных пунктов или отдельных районов;
• Материалы, остающиеся при строительстве новых объектов: по данным статистики, при возведении 100 квартирного дома получается до 20 тонн отходов, состоящих в основном из битого кирпича, застывшего бетона, обломков гипсокартона, ячеистых блоков, пенопласта, минваты и др.;
• Производства строительных материалов: бой стекла, бракованный кирпич, гипсовые заготовки и формы для заливки;
• Твердые материалы, образующиеся при строительстве дорог;
• Снос старого жилого фонда – аварийных объектов, «хрущевок», не пригодных для реконструкции.

Рециклинг строительных отходов разбит на несколько этапов:

• Сбор материалов в месте, где предусмотрена их переработка;
• Сортировка по типу материалов – стекло, дерево, металл, кирпич. Отдельно складывают материалы, подлежащие дроблению;
• Разделка крупных частей на мелкие с помощью гидравлических ножниц;
• Измельчение битых отходов в щебень. Используются специальные высокопроизводительные дробилки. Получается крошка с примерно одинаковым размером фракций. Металлические частицы извлекают магнитом;
• Сортировка по фракциям;
• Удаление из щебня посторонних включений.

Рециклинг металла

Перед отправкой в цех для переработки металлические отходы проходят процедуру подготовки, состоящую из нескольких этапов:

• Разделение на части расплавлением: применяют кислородную или плазменную резку, шпурение;
• Дробление: крупные фрагменты укладывают в емкость со взрывчаткой. После разделения куски средних размеров дробят копровым способом;
• Пакетирование, или прессование на специальном оборудовании. В результате лом сжимают до состояния компактных брусков;
• Механическая резка: используют гильотинные или аллигаторные ножницы, болгарка, пилы;
• Дробление стружки на крошку нужного размера;
• Сортировка на конвейерах, специальных столах. Используют приборы для оценки состава смеси, наличия примесей. С учетом определенных критериев вторичное сырье классифицируют по маркам;
• Очистка – производится воздушной струей, магнитным сепаратором, центрифугой или ручным способом;
• Плавление: перед погружением в печь лом брикетируют, режут на тонкие элементы;
• Обработка: металл переплавляют, для улучшения свойств добавляют примеси. Далее проводится прокат металлического сырья.

Бумага

Несколько интересных фактов о рециклинге бумаги и картона:

• Примерно 50% годового объема бумаги подвергается вторичной переработке;
• Из офисной макулатуры получают туалетную бумагу, разовые полотенца, ткань;
• На 73% чище – процесс вторичной переработки бумаги по сравнению с ее изготовлением из первичного сырья;
• 1 тонна бумаги, полученная из макулатуры, спасает примерно 17 деревьев.

Можно отправлять на переработку

Нельзя отправлять на переработку

Газеты

Офисную бумагу

Брошюры

Журналы

Конверты

Испачканную оберточную бумагу

Собранную макулатуру отправляют на бумажную фабрику, где она проходит сортировку. Материал помещают в емкости с водой, добавляют химикаты – каустическую соду, перекись водорода, мыло. Массу перемешивают, она делится на волокна, которые красят или отбеливают. Пульпу направляют в бумагоделательные станки.

Масса проходит вибрационный механизм. Из нее удаляются излишки воды. Полученные листы подогревают, сушат, разглаживают, сворачивают в рулоны. После бумага проходит контроль качества. Материал разрезают на рулоны нужной ширины и отправляют на реализацию.

Вторичные пластмассы

Полимеры перерабатывают несколькими способами. Это:

• Гидролиз: полимер расщепляют кислотами при высоких температурах;
• Гликолиз: в переработке принимают участие гликоли – специальные спирты с гидроксильными группами в составе. Процесс подразумевает обработку под воздействием высоких температур и катализаторов;
• Метанолиз: реакция полимеризации при участии этанола. Необходимые условия – помещение сырья в специальные реакторы, поддерживающие температуру 15 градусов, давление 1,5 мПа;
• Пиролиз: способ термической деструкции. На выходе получается первоначальный мономер.

Ученые и экологи уверены, что наилучшим способом борьбы с медленно разлагающимися пластиковыми отходами, будет полный отказ от выпуска полимеров или его замена на безопасный биоразлагаемый пластик, который после применения будет распадаться на воду, биомассу, диоксид углерода.

Полиэтилентерефталат

Количество производителей ПЭТ и продукции из этого полимера с каждым годом увеличивается. Будучи вторичным сырьем, он хорошо перерабатывается. Процесс гомогенизации полиэтилентерефталата происходит легче по сравнению с аналогами.

Это преимущество сделало вторичный ПЭТ одним из самых перерабатываемых полимерных материалов в мире. Привлекательно выглядят и перспективы его вторичного использования, ведь полиэтилентерефталат – основное сырье для получения гранул, упаковочной пленки, одежды, мебели, аудио и видеопленки.

Переработка полиэтилентерефталата осуществляется тремя способами:

• Механическим: получают напольные покрытия, искусственную шерсть, пластик для автомобильной, машиностроительной отрасли;
• Химическим: идет в производство полиэфиров, из которых получают клей, покрытия;
• Термическим: после сжигания выделяется большой количество тепловой энергии.

Аккумуляторы и батареи

До 99% элементов аккумуляторных батарей, пришедших в негодность, можно использовать повторно. Поэтому предприятия, где производят АКБ, еще на старте запуска оборудуют линиями для переработки батарей. Новые аккумуляторы примерно на 80% состоят из вторичного сырья.

Технология переработки делится на 2 этапа:

• Измельчение металлической оболочки;
• Сортировка солевых растворов цветных металлов, который идут на изготовление новых элементов.

Извлечение цветных металлов из АКБ провидится двумя способами:

• Пирометаллургическим, с применением высоких температур;
• Гидрометаллургическим – под воздействием химических реагентов.

Чтобы добиться максимальной эффективности процесса отделения цветных металлов, чаще используют оба способа переработки – пиро- и гидрометаллургический.

Текстиль и обувь

Такие отходы перед отправкой на переработку проходят дезинфекцию, чистку с удалением грязи, лишних компонентов. Далее сырье моют, сушат, укладывают в разрыхлитель. Внутри оборудования имеется нож, который делит массу на мелкие фракции.

Далее текстиль поступает на оборудование по вытягиванию волокон, оснащенное специальным барабаном с колышками для намотки нитей. Полученный материал расчесывают, сплетают в пряжу, которую отправляют по пресс. Массу упаковывают и отправляют покупателю для производства конечного продукта.

Таким же способом получают техническую вату – материал, необходимый в строительстве, производстве обуви, мебели.

Радиоактивные отходы

Технологию переработки каждого потока радиоактивных отходов выбирают по результатам оценки их свойств и состояния. Рециклинг проводится поэтапно и начинается с определения важных входных параметров отходов – объема и характеристик. Далее:

• Специалисты рассматривают подходящие варианты переработки;
• Оценивают плюсы и минусы каждого способа, основываясь на мультиатрибутивный анализ, или используя другую методологию, которая позволяет дать объективную оценку безопасности, рентабельности, другим факторам;
• Выбирают лучшую технологию, не приводящую к чрезмерным тратам, и одновременно удовлетворяющую другим нормативным требованиям.

Остается утвердить выбранную технологию переработки, а также получить лицензию или другой вид разрешения на выполнения данного вида работ.

Есть способы переработки радиоактивных отходов, которые сразу обеспечивают им ту форму и характеристики, при которых допускается выполнять их захоронение или принимать на хранение. Но случается это крайне редко. Чаще отходы после переработки требуют дополнительной подготовки в рамках дальнейшего безопасного обращения. Это:

Кондиционирование

Создание упаковки отходов, удобной для их хранения, транспортировки, укладки в контейнеры, захоронения

Иммобилизация

Отверждение отходов путем включения в матрицы из стекла, битума, цемента (инкапсуляция)

Хранение

Изоляция отходов с возможностью извлечения в нужное время, а также доступом к мониторингу хранилищ радиоактивного мусора

Транспортировка

Перемещение с места хранения или образования к месту захоронения

Захоронение

Укладка радиоактивных отходов в специально созданных сооружениях без возможности повторного извлечения

На каждом этапе обращения с отходами проводится их характеризация. В нее входит определение физических, химических, радиационных свойств материалов. По результатам принимают решение о необходимости переработки, выбирают способ хранения и захоронения. Методики характеризации описаны в документах МАГАТЭ.

Перспективы использования вторичного сырья

Рециклинг отходов – важное и перспективное направление в экономике любой отдельной страны и мира. Развивая отрасль вторичной переработки ресурсов, можно решить, как минимум, три важные задачи:

• Сократить потребление природных ресурсов, идущих на производство тех или иных продуктов – особенно тех материалов, запас которых не безграничен;
• Уменьшить вред экологии, исходящий от массовых захоронений отходов, от производств товаров с применением первичного сырья;
• Сократить затраты на закупку природных ресурсов для производства товаров, так как использование вторичного сырья, полученного из мусорных масс, обходится дешевле. Как следствие, снизить себестоимость продукции.

Рециклинг отходов в России и в мире

Сегодняшнее состояние дел с переработкой отходов в России эксперты оценивают, как неудовлетворительное. В вопросах организации рециклинга наша страна отстает от Европы. Поэтому тема управления отходами, их вторичного использования, а также связанные с этим вопросы экологии, считаются одними из самых обсуждаемых в РФ.

Между уровнем экономического развития страны и тем, как в государстве решаются вопросы по переработке отходов, наблюдается прямая взаимосвязь. Япония, например, в сфере переработки вторичного сырья приблизилась к цифре 100%. В большинстве развитых стран Европы этот показатель превышает 60%. Высокие результаты достигаются отчасти благодаря тому, что отходы в этих государствах рассматривают в качестве стабильного источника прибыли.

Объемы отходов на мировом рынке в денежном эквиваленте достигают $320 млрд. Примерно 20% от общего количества экспортируется или импортируется в страны, где именно мусор обеспечивает бесперебойную работу той или иной отрасли. Главные игроки мирового рынка отходов – США, Канада, Япония, Франция.

Таким образом, компании на Западе, в Америке давно увидели выгоду от переработки отходов и приступили к активным действиям. Россия на протяжении многих лет продолжала терять шансы на получение дополнительной экономической выгоды. По данным, предоставленным компанией «Ростехнологии», примерно 40% общей массы отходов, образующихся в нашей стране, подлежат переработке и повторному применению.

Источник