Мировой способ захоронения отходов

Глобальная экологическая проблема мусора и способы её решения

Загрязнение мусором — эта одна их главных экологических проблем современности. С каждым годом Земля все сильнее покрывается отходами, а большие площади отводятся под свалки. Именно поэтому в последнее время учёные всего мира ищут эффективные способы переработки мусора.

История возникновения проблемы мусора

История мусора началась вместе с активной хозяйственной деятельностью человека. Несмотря на то что эта проблема стала глобальной только в 21 веке, её корни спрятаны в веках.

Однако в 19 веке началось резкое развитие промышленности. На Земле начали копиться синтетические отходы, разлагающиеся больше 1000 лет.

Виды отходов

Все отходы в городе можно условно разделить на 3 группы.

1. Бытовые отходы. Появляются в процессе ведения домашней деятельности. ТБО — не главная проблема человечества, однако мусор, стекло, органические отходы составляют немалую долю в общем проценте замусоренности.
2. Промышленные. По статистике считаются самыми опасными. Одна из глобальных экологических проблем — загрязнение окружающей среды промышленным мусором.
3. Сельскохозяйственные. Сюда относят древесные опилки, отходы животноводства и растениеводства. Подлежат повторному использованию и переработке.

Сроки разложения мусора

Процесс разложения мусора проходит по-разному и может длиться от нескольких дней до десятков тысяч лет. Связано это из-за состава продукции и видов воздействия на неё. Ниже представлены усреднённые сроки распада популярных отходов.

Вид мусора	Сроки разложения
Бумага и картон	3 месяца
Бумага для печати	3 года
Древесина, жесть, обувь	10 лет
Железо	20 лет
Жвачки	30 лет
Аккумуляторы	100 лет
Полиэтиленовые пакеты	200 лет
Батарейки	От 100 лет
Шины	200 лет
Памперсы	500 лет
Алюминий	500 лет
Стекло и пластик	От 1000 лет

Проблемы, связанные с отходами

Главная проблема мусора — в его количестве. Человечество генерирует огромное количество отходов, которое не в состоянии переработать.

Глобальные

Мусорная проблема существует даже в развитых европейских странах.

Одна из глобальных проблем — загрязнение Тихого Океана. Ежегодно количество пластика в воде увеличивается на 9 миллионов тонн. Пока что наиболее остро это видно на Кокосовых Островах. Бутылки и пакеты причаливают к местным берегам тоннами.

Практически каждое утро на берегах Тихого океана можно наблюдать горы мусора.

Мусорные острова, массовая гибель рыб и растений, попадание в воду токсичных веществ — глобальная проблема, которая требует немедленного решения.

В России

В РФ нет отлаженной системы сбора и переработки отходов. Сейчас в России более 4 миллионов га выделено под свалки.

Кроме того, за городом и в парках часто образовываются несанкционированные полигоны. Из-за отсутствия урн мусор оказывается на улице.

Несанкционированная свалка мусора на окраине леса дачного посёлка.

Неприятный запах, огромные площади под отходы и отсутствие экологически чистых методов утилизации делают мусорную проблему особенно острой.

Вред отходов для окружающей среды

Проблема отходов не только в занимаемых площадях, но и в загрязнении окружающей среды. Разберём, какой вред мусор наносит природе.

Опасные вещества

Отходы, хранящиеся на полигонах, постепенно разлагаются под воздействием прямых солнечных лучей.

В процессе такого разложения на свалках накапливается:

Токсичные соединения попадают в воздух, воду и почву. Они вызывают удушье, проблемы с дыхательной системой, приводят к возникновению хронических заболеваний.

Долгий срок разложения

Пластик, стекло, автомобильные аккумуляторы и шины разлагаются в течении длительного времени. Такой мусор может лежать на полигонах тысячи лет, занимая собой полезные площади.

Вред для животных и людей

Мусор на земле опасен как для людей, так и для животных. Токсичные соединения попадают в еду и воду, вызывая серьёзные отравления. Птицы часто запутываются в полиэтиленовых пакетах и не могут взлететь.

Не является редкостью увидеть запутавшуюся птицу в выброшенных рыболовных сетях.

Кроме того, стихийные свалки опасны для маленьких детей, которые часто подбирают мусор с земли.

Большие засоренные площади

Мусор на природе встречается практически во всех лесах рядом с крупными городами. Несанкционированные свалки встречаются в парках, во дворах, жилых комплексах.

Загрязнение водных просторов планеты

Большинство отходов попадает в Тихий океан, где и остаётся на сотни лет. Явление «мусорных островов» — совсем не редкость.

В воде плавают триллионы тонн пластика, которые наносят непоправимый вред окружающей среде.

Огромное мусорное пятно прямо посреди океана.

Мусор прибивает к островам, от него гибнут рыбы и водоросли.

Парниковый эффект

Разлагаясь, отходы выделяют большое количество угарного газа и метана. Они вносят весомый вклад в накопление парникового эффекта. Из-за этого температура земли с каждым годом повышается.

Упрощённая схема явления парникового эффекта.

Следствием этого является глобальное потепление.

Как можно решить мусорную проблему

Решением экологической проблемы мусора занимаются все страны. Для этого было выработано несколько действенных способов.

Раздельный сбор мусора и его сортировка

Раздельный сбор мусора официально внедрён во многих европейских странах. Жители приучены выкидывать органические отходы в одно место, а пластик, стекло, батарейки и аккумуляторы отдельно, отвозя их в специальные пункты приёма.

Все это помогло наладить государственную систему сортировки отходов. Мусор не накапливается единой кучей на полигонах, а делится на категории, после чего перерабатывается.

Отказ захоронения или мусоросжигания

Сжигание или захоронение — самые небезопасные способы утилизации отходов. Вместо этого в европейских странах принята вторичная переработка.

Если мусор можно использовать повторно, он отправляется на специальные заводы.

Вторичная переработка

Вторичная переработка — решение проблемы замусоренности и чрезмерного потребления. Из пластика или стекла можно сделать новую тару, резина используется в качестве покрытия для стадионов.

Схема обращения и переработки мусора.

Хорошо налажен процесс переработки макулатуры. Из неё делают новую бумагу и картон.

Высокие штрафы

Профилактика образования стихийных свалок — соответствующее наказание.

Санкции в других странах:

• Австрия — 7 тысяч рублей;
• Австралия — 400 тысяч рублей;
• Ирландия — 400 тысяч рублей и 12 месяцев тюрьмы;
• Великобритания — 7 тысяч рублей;
• Швейцария — 20 тысяч рублей;
• Сингапур — 40 тысяч рублей и тюремное заключение;
• Япония — 5 миллионов рублей и 5 лет тюрьмы.

Методы утилизации

Разработано несколько методов утилизации отходов.

Регрессивные способы сбора мусора

Регрессивные способы используются в основном в России и в ряде азиатских стран.

• захоронение на полигонах;
• сжигание отходов.

Большинство мусора гниёт на стихийных свалках, нанося непоправимый вред окружающей среде.

Современный подход к переработке

В европейских странах используются прогрессивные методы переработки отходов.

1. Плазменная обработка. Под воздействием высоких температур мусор разлагается до безопасного остатка, который можно использовать в качестве вторсырья.
2. Компостирование. Таким образом утилизируют органические отходы. Они гниют в специальных компосторах, превращаясь в питательное удобрение.
3. Механическая переработка. Отходы тщательно измельчаются, после чего используются повторно.
4. Химическая переработка. Под воздействием агрессивной химической среды мусор разлагаются на простейшие составляющие.

Принцип современной плазменной переработки отходов.

Преимущества прогрессивных технологий

Выделяют несколько преимуществ переработки отходов.

• переработка сводит загрязнение к минимуму;
• правильная утилизация защищает окружающую среду;
• переработка сводит к минимуму парниковый эффект;
• использование прогрессивных технологий сохраняет природные ресурсы;
• переработка сокращает количество мусора на полигонах;
• правильная утилизация способствует появлению новых рабочих мест.

Особенности утилизации

В России и за рубежом используются разные способы утилизации отходов.

Утилизация мусора в России

Отходы в России сжигаются или захороняются, что приводит к большому количеству мусорных полигонов.

Мусор разлагается и наносит огромный вред окружающей среде, занимая собой полезные площади.

Однако в 2019 году была начата мусорная реформа. В ходе законодательных изменений планируется построить около 300 мусороперерабатывающих заводов.

Опыт утилизации отходов за рубежом

За рубежом ситуация с отходами обстоит лучше. В Европе весь мусор сортируется, после чего попадает на мусороперерабатывающие заводы. В связи с этим удалось частично решить проблему загрязнения.

Источник

Опыт создания пунктов захоронения РАО в странах мира

Классификация и способы захоронения РАО

Система классификации РАО, применяемая в МАГАТЭ в настоящее время, основана на времени, в течение которого те или иные отходы представляют опасность (период распада нуклидов), так как это напрямую влияет на требования к технологиям окончательного захоронения отходов.

В связи с этим, упомянутая система включает в себя следующие категории:

• освобождённые от контроля отходы (ОО);
• очень низкоактивные отходы (ОНАО);
• очень короткоживущие отходы (ОКЖО);
• низкоактивные отходы (НАО);
• среднеактивные отходы (САО);
• высокоактивные отходы (ВАО).

На Рис.1 схематично представлены существующие варианты обращения с различными РАО в зависимости от их принадлежности к той или иной категории.

Для короткоживущих низко- и среднеактивных отходов (НАО и САО-КЖ) применяются различные типы приповерхностных захоронений, при которых РАО размещаются непосредственно на поверхности, в траншеях или в структурах шахтового типа.

Глубина подобных захоронений составляет, как правило, от нуля до нескольких десятков метров.

Специализированные могильники для высокоактивных отходов, отработавшего топлива и долгоживущих низко- и среднеактивных отходов (ВАО, ОЯТ, НАО и САО-ДЖ) проектируются на глубине нескольких сотен метров от поверхности (как правило, не менее 500 м).

Варианты реализации приповерхностного захоронения РАО

Все варианты реализации приповерхностных захоронений РАО опираются на систему пассивных барьеров безопасности для предотвращения перемещения радионуклидов в биосферу (или значительного замедления этого процесса). При этом используются различные сочетания инженерных и естественных барьеров.

Особенности применяемых барьеров могут существенно отличаться в том или ином проекте приповерхностного захоронения. Существует, по крайней мере, три различные концепции подобных захоронений, в зависимости от их расположения относительно поверхности земли.

Захоронение на поверхности

В этом случае, захоронение сооружается непосредственно на поверхности земли, образуя возвышение.

При этом используются преимущественно инженерные барьеры, а наибольшие усилия направлены на то, чтобы предотвратить проникновение воды в само захоронение и таким образом контролировать перемещение радионуклидов, являющееся само по себе очень медленным процессом.

Примерами подобных захоронений могут служить могильники РАО в департаменте Об во Франции и Эль Кабриль в Испании.

Так как отходы размещаются высоко над грунтовыми водами, то они остаются сухими до тех пор, пока защитные барьеры находятся в целости, что при осуществлении должного контроля может продолжаться сотни лет.

Другое преимущество данного подхода заключается в том, что требования к площадке предъявляются умеренные, то есть бывает сравнительно легко найти места, отвечающие техническим требованиям к такому типу захоронения.

При этом главным недостатком такого варианта решения проблемы обращения с РАО является тот факт, что покрытие захоронения подвергается выветриванию и особенно эрозии, что может в перспективе нанести ущерб его целостности.

Траншейный тип захоронения

В этом случае отходы размещаются в инженерных траншеях непосредственно в земле. Захоронение может располагаться как над грунтовыми водами, так и под ними.

При этом стоимость строительства двух вышеупомянутых типов захоронений («на поверхности» и «траншейный») схожая, но для захоронения траншейного типа зачастую бывает сложнее найти технически приемлемое место, так как предъявляются более высокие требования к гидрогеологическим параметрам.

Воздействие выветривания и эрозии при таком варианте обращения с РАО по понятным причинам существенно ниже, чем при захоронении на поверхности, но из-за того, что оно обычно размещается ближе к грунтовым водам, бывает несколько сложнее оценить долговременную безопасность.

Коррозия и разложение инженерных конструкций могут быть более значительными с течением времени.

Примерами захоронений траншейного типа могут служить могильники РАО в Селлафилде (Великобритания) и в Рокасё Мура (Япония).

Подземное захоронение

В случае реализации данного варианта захоронения, РАО могут размещаться в разработанных подземных полостях с возможностью доступа к ним через специальные туннели.

В Швеции и Финляндии подобные захоронения РАО созданы в кристаллической породе.

Кроме того, в различных странах мира (Германия, Россия, Бельгия) проводились или проводятся исследования относительно возможности создания подобных объектов в солевой породе или в глине.

В этом случае отходы обычно размещаются под грунтовыми водами и таким образом, на всем протяжении периода эксплуатации подобного могильника вокруг его инженерных барьеров будет находиться насыщенная водой среда.

По понятным причинам, требования к месту строительства подобного подземного захоронения гораздо выше, чем при реализации варианта на поверхности или близко от поверхности земли, поэтому найти технически приемлемые места не так просто.

Создание подземных захоронений также является более дорогим мероприятием, по сравнению с двумя вариантами, описанными выше. Преимуществом данного подхода является то, что подземное захоронение будет занимать меньше площади на поверхности, будет менее заметным.

Глубинное захоронение РАО

Технологии глубинного захоронения НАО и САО-ДЖ, а также ВАО и ОЯТ изучаются ведущими странами мира довольно-таки давно.

Некоторые из них уже построили специализированные подземные научно-исследовательские лаборатории в различных геологических формациях с целью разработки проектов больших хранилищ и изучения факторов, которые будут влиять на их характеристики в долгосрочной перспективе (Таблица 1, данные Nuclear Energy Agency).

Разрабатываемые проекты глубинного захоронения основаны на многобарьерной системе обеспечения пассивной безопасности.

Таблица 1 — Статус подземных лабораторий по захоронению РАО и ОЯТ.

Страна	Геология	Площадка и статус
Бельгия	Глина	Моль. Лаборатория HADES, действует с 1984 г.
Финляндия	Гранит	Олкилуото. Лаборатория ONKALO, срок ввода — 2022 г. НИОКР на площадке ведутся с 1992 г. Выбрана площадка для большого хранилища.
Франция	Глина/мергель Глина	Турнемир. Опытная подземная установка, действует с 1992 г. Бюр-Содрон. Лаборатория действует с 2004 г.
Германия	Соль (купол) Соль (купол)	Ассе. Бывшая шахта, используется под НИОКР с 1996 г. Горлебен. Бывшая шахта. НИОКР велись с 1985 г., приостановлены в 2000 г. Решение о возобновлении принято в 2010 г.
Япония	Гранит Осадочные породы	Мицунами. Лаборатория действует с 1996 г. Хоронобе. Лаборатория строится.
Россия	Гранит, гнейс	Красноярская обл. Начало строительства лаборатории — 2016 год. Планируется, что эта лаборатория станет первой очередью большого хранилища.
Швеция	Гранит	Стрипа. Бывшая шахта, использовалась под НИОКР с 1976 по 1992 г. Оскархамн. Лаборатория Aspo, действует с 1995 г.
Швейцария	Гранит Глина	Гримсель. Лаборатория действует с 1983 г. Мон-Терри. Лаборатория действует с 1995 г.
США	Соляной пласт	Карлсбад, Нью-Мексико. Опытный завод по изоляции РАО (WIPP), действует с 1999 г. как геологическое хранилище для военных трансурановых отходов, не выделяющих тепла. Юкка Маунтин, Невада. НИОКР на площадке проводились с 1996 г. Заявка на лицензию для хранилища подана в 2008 г., отозвана в 2010 г.

Значительный прогресс в направлении создания подобных хранилищ достигнут в Финляндии, Франции и Швеции. В США с 1999 года эксплуатируется единственный в мире опытный завод «Waste Isolation Pilot Plant» (WIPP) по изоляции долгоживущих НАО и САО (Рисунок 5).

В более отдалённой перспективе, при условии широкого внедрения замыкания ЯТЦ путём переработки ОЯТ, существующие запасы ОЯТ (сегодня часто воспринимаемые как отходы) могут стать ценным энергетическим ресурсом.

По этой причине пункты захоронения в некоторых странах проектируются так, чтобы ОЯТ из них можно было извлекать, по крайней мере, до тех пор, пока на законодательном уровне не будет принято решение об их окончательной изоляции.

Основные причины задержки реализации многих программ по глубинному геологическому захоронению РАО и ОЯТ в странах мира:

• вопрос приемлемости для общественности такого варианта решения проблемы (обоснование безопасности на долгосрочную перспективу);
• во многих странах в этом нет срочной необходимости, в то время как ожидание («wait and see») является техническим преимуществом;
• неопределённость в отношении национальной политики обращения с ОЯТ;
• неопределённость в отношении будущего атомной энергетики.

При этом также рассматриваются варианты создания многонациональных хранилищ РАО. Плюсами такого подхода являются, как минимум, экономическая эффективность, а также повышение уровня безопасности (одно большое общее хранилище вместо нескольких малых региональных).

Нерешёнными при этом остаются следующие вопросы: финансирование работ, право собственности на РАО, долгосрочные обязательства, принятие такого варианта общественностью.

В Таблице 2 представлены объёмы финансирования национальных программ по созданию пунктов захоронения РАО в глубинных геологических формациях (по данным Nuclear Energy Insider).

Для сравнения, инвестиционная программа российского ФГУП «Национальный оператор по обращению с РАО» оценивается в 6,5 миллиардов долларов до 2040 года.

Таблица 2 — Финансирование национальных проектов по созданию пунктов геологического захоронения РАО, миллиардов долларов.

Источник