Твёрдые бытовые отходы. Характеристика твердых бытовых отходов (ТБО) Плюсы саморазлагающихся упаковок

Окружающая среда всегда была для человечества источником ресурсов, но в течение долгого времени его жизнедеятельность не оказывала заметного влияния на природу. Лишь с конца прошлого века под влиянием хозяйственной деятельности стали происходить заметные изменения биосферы Земли. В настоящее время они достигли угрожающих размеров.

Масштабность проблемы

Быстрый рост народонаселения и уровня потребления природных ресурсов, современные темпы материального производства приводят к бездумному обращению с природой. При таком отношении огромная часть, взятых у природы, ресурсов возвращается ей в виде отходов, вредных и непригодных для дальнейшего использования.

Учеными подсчитано, что в мире ежедневно образуется 5 тонн мусора, при этом его количество увеличивается ежегодно на 3% по объему. Скопление бытовых отходов на поверхности наносит вред окружающей природе, загрязняя воду, почву и атмосферу и ставит под угрозу возможность существования в целом всего живого на планете. Поэтому одним из важных вопросов во всем мире является утилизация бытовых отходов.

Классификация бытовых отходов

Бытовые отходы можно классифицировать по нескольким признакам.

Так, по составу бытовые отходы условно делятся на биологические остатки и небиологические отходы (мусор).

• крыс;
• тараканов.

Тараканы могут быть разносчика разного вида заболеваний

К небиологическим отходам относятся:

• бумажные;
• пластмассовые;
• металлические;
• текстильные;
• стеклянные;
• резиновые.

Процесс разложения этих отходов может длиться около 2–3 лет и в большинстве случаев сопровождаться выделением ядовитых веществ, наносящий вред окружающей природе и человеку.

По агрегатному состоянию отходы подразделяются на:

• твердые;
• жидкие;
• газообразные;
• пасты;
• гели;
• суспензии;
• эмульсии.

По происхождению отходы делятся на:

• Промышленные – вид бытовых отходов, полученных в результате производства.
• Строительные - образуются при строительно-монтажных работах, производстве работ по ремонту дорог, зданий, а также при их сносе.
• Радиоактивный мусор.
• Твёрдые бытовые отходы (ТБО) – образуются в жилом секторе, предприятиях торговли, объектах образования, здравоохранения и соцкультбыта.

Это товары, утратившие по истечении времени потребительские свойства и превратившиеся в мусор, а также к ТБО относят , дорожный и дворовый мусор.

Самую существенную часть бытовых отходов составляют именно ТБО. Для каждого вида мусора существуют специальные способы утилизации отходов.

Переработка отходов

Процесс избавления от ТБО происходит в несколько этапов:

• сбор;
• транспортирование;
• размещение;
• обезвреживание;
• захоронение;
• хранение;
• переработка;
• утилизация.

В первую очередь процесс избавления от мусора предполагает его тщательную сортировку. Задачу предварительной сортировки отходов и их утилизации значительно облегчает раздельный сбор мусора, пропагандируемый в большинстве стран Европы.

Способы уничтожения твердых бытовых отходов

Существуют различные и варианты его уничтожения. Так, основным способом избавления от ТБО является захоронение на специальных площадках (полигонах).

На полигонах происходит уничтожение безвозвратных отходов – переработка бытовых отходов, в результате которой они практически полностью перестают существовать как отходы. Метод захоронения пригоден не для всех видов ТБО, а только для несгораемых отходов или для веществ, которые выделяют при горении токсичные вещества.

Преимуществом этого метода является то, что он не требует значительных финансовых затрат и наличия больших участков земли. Но есть и недостатки в применении такого метода – это накопление газа во время подземного гниения отходов.

Брикетирование – это новый, еще не очень широко применяемый на практике способ избавления от ТБО. Он включает в себя предварительную сортировку и упаковку гомогенного мусора в отдельные брикеты, а затем их хранение на специально отведенных для этого площадках (полигонах).

Брикетирование отходов дает возможность существенно сэкономить место

Упакованный таким образом мусор подвергают прессованию, что значительно облегчает его транспортировку из-за значительного уменьшения объема.

Брикетированный мусор предназначен для дальнейшей переработки и возможного применения в промышленных целях. Наряду с таким способом, как переработка твердых бытовых отходов, при брикетировании они могут транспортироваться для захоронения или ликвидации путем термической обработки.

По сути, этот метод схож с методом захоронения, но на практике имеет ряд достоинств перед ним. Недостатками метода является то, что неоднородность выделяемых отходов и предварительное сильное загрязнение в мусорных контейнерах и изменение некоторых компонентов отходов создает большую сложность брикетирования.

А высокая абразивность таких компонентов, как камень, песок и стекло препятствуют процессу прессования.

Поскольку эти методы переработки отходов имеют ряд недостатков, несмотря на их дешевизну, наилучшим вариантом будет являться полное избавление от мусора при его переработке во вторсырье и топливо, а также возможное его повторное использование.

Новый способ утилизации отходов

Утилизация мусора

При утилизации мусора (латинский корень utilis – полезный) отходы в дальнейшем могут быть использованы для различных целей.

К отходам, подлежащим утилизации относятся:

• все виды металлов;
• стекло;
• полимеры;
• изделия из пряжи и ткани;
• бумага;
• резина;
• органические бытовые и с/х отходы.

Самым эффективным на сегодняшний день способом утилизации является – рециклинг.

Другими словами, рециклинг является частным случаем понятия «утилизация твердых бытовых отходов».

При рециклинге отходы возвращаются в процесс техногенеза. Возможны два варианта рециклизации отходов:

• Повторное использование отходов по их прямому назначению после соответствующей безопасной обработки и маркировки. Например, повторное использование стеклянной и пластиковой тары.
• Возврат отходов после обработки в производственный цикл. К примеру, жестяная тара – в производство стали, макулатура – в производство бумаги и картона.

Некоторые виды отходов, которые по прямому назначению уже не могут быть использованы, перерабатывают, после чего их целесообразнее вернуть в производственный цикл в качестве вторичного сырья. Так, часть отходов может быть использована для получения тепловой и электрической энергии.

Кроме уже перечисленных, утилизация твердых отходов может производиться еще несколькими методами. Каждый из них применим для определенного вида отходов, и имеет свои достоинства и недостатки.

Термическая переработка мусора

Под термической переработкой подразумеваются несколько способов:

• сжигание;
• низкотемпературный пиролиз;
• плазменная обработка (высокотемпературный пиролиз).

Метод простого сжигания отходов является наиболее распространенным и одним из самых дешевых методов борьбы с мусором. Именно при сжигании утилизируются большие объемы мусора, а образуемая зола занимает меньшее пространство, не подвергается процессам гниения и не выделяет в атмосферу вредные газы. Она не токсична и не требует специально оборудованных мест для захоронения.

Главное, в этом методе то, что при сжигании мусора выделяется большое количество тепловой энергии, которую в последнее время научились использовать для автономной работы предприятий, занимающихся сжиганием мусора. А ее излишки перенаправляются на городские станции, что позволяет обеспечить электроэнергией и теплом целые районы.

Недостаток этого метода заключается в том, что при горении, кроме безопасных компонентов, образуется насыщенный ядовитыми веществами дым, который создает плотную завесу над поверхностью земли и приводит к существенному нарушению озонового слоя атмосферы, способствуя его утончению и образованию озоновых дыр.

Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз

– это технологический процесс газификации мусора, происходящий при температуре плавления более высокой, чем в обычной перерабатывающей установке (свыше 900°С).

В результате на выходе образуется остекленевший продукт, который абсолютно безвреден и не требует дальнейших затрат на захоронение. Схема этого процесса позволяет получать газ из органических компонентов утиля, который затем используют для производства электроэнергии и пара.

Основным преимуществом этого метода является то, что он позволяет успешно решить задачу экологически чистого избавления от мусора без лишних затрат на предварительную подготовку, сортировку, сушку.

Преимуществами низкотемпературного пиролиза (температура от 450 до 900°С) являются:

• использование для переработки почти всех видов бытовых отходов, предварительно тщательно отобранных;
• получение пиролизных масел, используемых в производстве пластмасс;
• выделение пиролизного газа, пригодного для дальнейшего использования.

Помимо этого, существует такой метод утилизации отходов, как компостирование. Так как большую часть отходов составляют различные органические остатки, то они подвержены быстрому гниению в естественной среде.

На этом свойстве органических веществ основывается метод компостирования. В процессе компостирования происходит не только избавление от огромной части мусора, загрязняющего экологию, но и в процессе него получаются полезные для сельского хозяйства вещества – удобрения.

Представленные методы утилизации отходов позволяют осуществлять переработку мусора при наименьшем отрицательном воздействии на окружающую среду.

Видео: Современный подход к утилизации мусора

Введение

Жизнедеятельность человека связана с появлением огромного количества разнообразных отходов. Резкий рост потребления в последние десятилетия привел к существенному увеличению объемов образования бытовых отходов.

Отходы при бесконтрольном размещении засоряют и захламляют окружающий нас природный ландшафт, являются источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую природную среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения.

Решение проблемы переработки отходов приобретает за последние годы первостепенное значение.

В условиях постоянного ухудшения экологической обстановки возрастает необходимость обеспечить максимально возможную безвредность технологических процессов и безопасную утилизацию отходов.

Основные определения ТБО

Определение, классификация, состав ТБО

Твёрдые бытовые отходы (ТБО, бытовой мусор) -- предметы или товары, потерявшие потребительские свойства. ТБО делятся также на отбросы (биологические ТО) и собственно бытовой мусор (небиологические ТО искусственного или естественного происхождения), а последний часто на бытовом уровне именуются просто мусором.

По морфологическому признаку ТБО в настоящее время состоит из следующих компонентов:

Биологические отходы:

· Пищевые и растительные отходы (помои, отбросы)

Синтетические отходы:

· Старые автопокрышки

Целлюлозной переработки:

· Бумага -- газеты, журналы, упаковочные материалы

· Древесина

Нефтепродукты:

· Пластмассы

· Текстиль

· Кожа, резина

Различные металлы (цветные и чёрные)

Фракционный состав ТБО (массовое содержание компонентов, проходящих через сита с ячейками разного размера) сказывается как на сборе и транспортировке отходов, так и на технологии их последующей переработки, сортировки. Состав ТБО отличается в разных странах, городах. Он зависит от многих факторов, включая благосостояние населения, климат и благоустройство. На состав мусора существенно влияет система сбора в городе стеклотары, макулатуры и т.д. Он может меняться в зависимости от сезона, погодных условий. Так на осень приходится увеличение количества пищевых отходов, что связано с большим употреблением овощей и фруктов в рационе питания. А зимой и весной сокращается содержание мелкого отсева (уличного смета). С течением времени состав ТБО несколько меняется. Увеличивается доля бумаги и полимерных материалов .

Количество образования ТБО

отходы утилизация бытовой экологический

Твердые бытовые отходы составляют большую часть всех отходов потребления. Ежегодно количество твердых бытовых отходов по всему миру увеличивается на 3%. В странах СНГ образуется 100 млн. тонн твердых бытовых отходов в год. И почти половина этого объема приходится на Россию.

Наибольшую проблему представляют муниципальные твердые бытовые отходы - ТБО, которые составляют около 8-10% от общего количества образующихся отходов. Это связано со сложным составом ТБО и распределенными источниками их образования.

В России доля городского населения составляет 73%, что несколько ниже уровня европейских стран. Но, несмотря на это, концентрация ТБО в крупных городах России сейчас резко возросла, особенно в городах с численностью населения от 500 тыс. человек и выше. Объем отходов все увеличивается, а территориальные возможности для их утилизации и переработки уменьшаются. Доставка отходов от мест их образования до пунктов утилизации требует все больше времени и средств.

В настоящее время в большинстве случаев отходы просто собираются для захоронения на полигонах, что ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах и ограничивает использование городских территорий для строительства жилых зданий. Также совместное захоронение различных видов отходов может привести к образованию опасных соединений.

По данным Росприроднадзора, ежегодно в России образуется порядка 35-40 млн. тонн твердых бытовых отходов и практически весь этот объем размещается на полигонах ТБО, санкционированных и не санкционированных свалках, и только 4-5% вовлекается в переработку. Это прежде все связано как с отсутствием необходимой инфраструктуры, так и самих предприятий - переработчиков, которых по стране насчитывается всего порядка 400 единиц. Также следует обратить внимание на то, что количество специально обустроенных мест для размещения отходов - полигонов ТБО в целом по стране около полутора тысяч (1399), что в разы меньше, чем даже санкционированных свалок которых чуть больше 7 тысяч (7153). А количество несанкционированных свалок, которые следует расценивать как уже накопленный за истекшие десятилетия прошлый экологический ущерб, по состоянию на август текущего года превышает и указанную цифру в 2,5 раза и составляет 17,5 тысяч. Все указанные объекты размещения ТБО занимают площадь более 150,0 тыс. Га.

Законодательство в области ТБО

В соответствие с «Основами государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года», утвержденными Президентом Российской Федерации 28.04.2012 г. № Пр-1102, основным направлениями обращения с отходами являются предупреждение и сокращение образования отходов, развитие инфраструктуры их обезвреживания и поэтапное введение запрета на захоронение отходов, не прошедших сортировку и обработку в целях обеспечения экологической безопасности при хранении и захоронении.

Одни из основных законов - «Об отходах производства и потребления» от 24 июня 1998 года (с последними изменениями в начале этого года), - который закрепляет основные принципы государственной политики в области обращения с отходами (за исключением радиоактивных), порядок определения права собственности на них, а также основы экологического контроля. Кроме того, данный нормативно-правовой акт относит организацию деятельности в области обращения с отходами к компетенции органов местного самоуправления. На это же указывает и другой Федеральный закон - №131 «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации». Таким образом, порядок сбора ТБО, места их сортировки и утилизации, санитарные нормы и правила благоустройства определяют местные органы власти.

Значительную часть нормативной базы, регулирующей данную сферу, составляют такие законы, как: ФЗ «Об охране окружающей среды» (от 10 января 2002 года), ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» (от 4 мая 1999 года), ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (от 30 марта 1999 года), Земельный Кодекс РФ и другие.

А также многочисленные методические рекомендации, СанПиНы, СП и СНиПы (к примеру, СП 31-108-2002 «Мусоропроводы жилых и общественных зданий и сооружений»; СанПиН 2.1.7.1322-03 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления» и др.).

Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области образования, использования, обезвреживания, хранения и захоронения отходов ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу и представляет реальную угрозу здоровью современных и будущих поколений страны.

Состав ТБО

Второй по значимости проблемой городов является рост объе­ма городских свалок ТБО - твердых бытовых отходов. При разложе­нии бытового мусора микроорганизмами выделяется метан, вносящий свой вклад в потепление климата. На старых свалках концентрация метана так ве­лика, что метан добывают как особый вид топлива - свалочный газ.

Состав ТБО в современных городах разных стран достаточно близкий. Основными фракциями (составляющими, компонентами) являются бума­га, органические остатки и стекло (табл. 14).

К настоящему времени существует несколько способов обращения сТБО.

Депонирование ТБО

Ежегодно в окрестностях города с миллионным населением накапливается 3,5 млн т мусора. Депонирование (накопление) - самый традиционный способ избавления от ТБО, при котором отходы собирают и отвозят на свалки. Прежде большинство свалок были необорудованны­ми. Впрочем, и сегодня в России таких свалок много. Часть их - несанк­ционированные: они самостийно возникают вокруг населенных пунктов и дачных поселков. В более цивилизованном варианте отходы депонируют на полигонах (рис. 79) - в глубоких ваннах, дно которых покрыто водоне­проницаемым материалом (слоем водоупорной глины, полиэтиленом и т. п.). Из необорудованной свалки вытекают снеговые и дождевые воды, просочившиеся через толщу мусора и загрязнившиеся при этом продукта­ми разложения отходов. На полигоне эти воды собирают в специальные емкости и направляют на очистные сооружения для переработки. После того как ванна заполнится отходами, ее покрывают слоем земли и засажи­вают деревьями.

Однако независимо от варианта депонирования мусора при перегнивании органических составляющих ТБО образуется метан и выделяется в атмо­сферу. Кроме того, большую часть перегнивающих отходов можно было бы использовать в качестве вторичного сырья, т. е. для переработки и произвол ства новых изделий. Наконец, растет площадь, занятая полигонами (они за­полняются за 2-5 лет, самые большие - за 15 лет).

Сжигание ТБО

Отходы сжигают на специальных мусоросжигательных заво­дах (МСЗ) и за счет этого процесса получают некоторое количество энер­гии. В настоящее время интерес к МСЗ снизился. Сейчас очевидно, что они неэффективны - перерабатывают очень большой объем ТБО, и золы после сжигания остается достаточно много. Она часто токсична, и ее необ­ходимо захоранивать. Одновременно МСЗ загрязняют атмосферу, причем опасными веществами, которые не разлагаются при обычной температуре горения, например диоксинами. Попытки воздействовать на мусор более высокими температурами или применять для этого раскаленные расплавы металлов пока не принесли заметных успехов. В Японии вплоть до 2000 г. основную часть бытовых отходов сжигали, а золу использовали для насы-пания новых площадок в море под городское строительство. Теперь коли­чество сжигаемого мусора резко сокращено, в последние годы закрыто 500 МСЗ.

Сортировка и переработка ТБО

Самый перспективный, экологичный и экономически выгод­ный способ обращения с ТБО - это их сортировка с последующей пере­работкой. При таком подходе бытовые отходы рассматривают как «клад в мусорном ящике». В идеальном варианте население само сортирует отхо­ды, помещая их разные фракции в разные контейнеры. Так поступают жите­ли многих городов Германии. Возможна сортировка на конвейере с элек­тронной системой распознавания. В любом случае выделяют фракции бума­ги, пластика, стекла, металла, органических остатков. Крупногабаритный мусор вывозят отдельно.

Организовать сортировку ТБО населением - задача достаточно сложная. К примеру, в России большая часть горожан живет в квартирах с маленьки­ми кухнями, в которых сложно разместить несколько емкостей для сбора разных фракций мусора. Поэтому, вероятно, экономические стимулы (де­нежные вознаграждения и т. п.) окажутся более эффективными, чем призы­вы к гражданам проявлять сознательность и активно участвовать в меро­приятиях по поддержанию чистоты окружающей среды. Подобные обраще­ния действенны в том случае, когда уровень экологической культуры достаточно высок и население понимает важность сбора сортированных отходов. (Высокая экологическая культура населения, в частности, облегчила организацию сортировки отходов в ряде городов Германии.)

Если отходы рассортированы, то переработка каждой фракции не пред­ставляет сложностей и является достаточно выгодным делом. Из макулату­ры делают новую бумагу. Органику компостируют и получают удобрения. Лом черных и цветных металлов, а также стекло переплавляют. Пластики прессуют и делают из них садовые скамейки, тазы для непищевых продуктов и прочие предметы быта. В государствах с развитой экономикой (Канаде, Швейцарии, Германии и других) до 50 % бытового мусора подвергается пе­реработке. И тем не менее проблема ТБО обострена во многих странах, в том числе в России, где сортируется менее 2 % отходов.

Уменьшение объема ТБО путем снижения потребления

Около 50 лет назад в США заговорили о том, что человечест­ву необходима программа производства и потребления товаров, которая позволит свести к минимуму количество ТБО. Вскоре в развитых странах зародилось и быстро набрало популярность общественное экологическое движение в поддержку идеи о безотходном потреблении. На рубеже XX и XXI вв. активность движения достигла пика. Примерно в то же вре­мя в кругах экологов была сформулирована глобальная концепция под на­званием Zero Wastes Goal - «Цель: нулевые отходы». Цель эта, конечно, недостижима, поскольку какая-то часть отходов всегда будет неперерабо-танной. Значит, их придется депонировать или сжигать. Однако на пути к этой идеальной цели человечество научится экологичному обращению с ТБО.

Производство биоматериалов

Количество производимого людьми бытового мусора можно уменьшить, если его составляющие удастся включить в глобальные кругово­роты веществ, т. е. если микроорганизмы смогут разрушать бытовые отходы до минеральных веществ, усваиваемых продуцентами. И такое решение уже найдено. Одно из популярных направлений в химической промышленности и биотехнологии - это создание материалов, которые можно использовать в строительстве, в быту, в медицине и которые способны вступать в природ­ные круговороты веществ без ущерба для экосистем.

Как вы помните, большинство пластиков не разлагается микроорганизма­ми. Повсеместно используемые изделия из пластмасс, после того как отслужили свой срок, поступают на переработку. Тот пластик, который не стал вторичным сырьем, накапливается в окружающей среде. Объем его растет год от года, потому что искусственные материалы не имеют потребителей в живой природе, а сжигание пластмасс загрязняет атмосферу токсичными веществами. Неудивительно, что сегодня во всем мире большие надежды возлагают на технологию синтеза биопластиков. Это искусственно получа­емые полимерные материалы, разрушаемые живыми организмами. Мало то­го, они частично, а самые современные полностью являются продуктом жиз­недеятельности микроорганизмов. Специально выведенные штаммы бакте­рий синтезируют биор излагаемые материалы из жиров или из углеводов (крахмала), например из отходов сахарной промышленности.

Главное достоинство биопластиков в том, что их применение не усугубля­ет проблему ТБО. Они разрушаются за короткий срок - от нескольких ме­сяцев до двух лет. Между тем время разрушения синтетических пластиков превышает десятки и сотни лет. Биопластики экологичны: они разлагаются до углекислого газа и воды. Стоимость их не превышает стоимости полиме­ров, полученных из нефти.

Начало индустрии биопластиков положено в 1980-х гг. в Италии. Новые, более совершенные, поколения полимерных материалов сегодня синтезиру­ют в Австрии, Германии, США, Японии и России. Но до сих пор их будущее сомнительно, а возможность широкого применения остается под вопросом. Причина в том, что для производства биоразлагаемых материалов необходи­мо расходовать продовольственное сырье. При увеличении численности на­селения Земли, которое наблюдается сейчас, осложнится снабжение людей продовольствием. Не исключено, что на непищевое использование продо­вольственного сырья будет наложен запрет (об этой проблеме вы прочитаете в следующих главах).

основные понятия

• твердые бытовые отходы
• депонирование ТБО
• сортировка и переработка ТБО

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы основные подходы к обращению с отходами, используемые в мире?

2. Как можно снизить экологический ущерб, причиняемый окружающей среде при депонировании отходов?

3. В чем заключается экологическая опасность сжигания отходов?

1. Какие преимущества имеет сортировка и переработка отходов?

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Один житель США производит около 600 кгТБО в год, один европеец - в два раза меньше. О «мусоропроизводстве» россиян данные неточны, но очевидно, что мы замусориваем планету не менее интенсивно, чем европейцы.

В некоторых странах сортированный мусор принимают бесплатно, а за сдачу несортированного мусора приходится платить. В Куритибе жите­ли получают вознаграждение за сортированные отходы, доставленные в местный пункт сбора. В Австралии организована раздача комплектов мешков с бирками, к тому же проводят еженедельные розыгрыши при­зов за участие в раздельном сборе отходов. Мешки победителя прове­ряют, и, если отходы в них должным образом сортированы, он получает крупный приз - экологичный автомобиль или путевку на курорт на Ка­рибском море.

В Германии разрешается ежеквартально выставлять возле домов ненуж­ные громоздкие вещи. Часть их перераспределяется - получает «вто­рую жизнь» и не попадает на свалки. Одежду, которую еще можно но­сить, собирают благотворительные организации (ее полагается склады­вать перед домом в специальных пакетах, которые накануне каждый домовладелец может найти в почтовом ящике).

В США существует система домашних распродаж: по низким ценам рас­продаются вещи, уже бывшие в употреблении, но еще пригодные для дальнейшего использования. Разумеется, применение этих вещей долж­но быть экологически безопасным: к ним, например, не относятся за­грязняющие атмосферу старые автомобили. Повторное использование бытовых предметов не только продляет срок их службы, но и уменьшает количество ТБО.

В развитых странах налажена переработка старых автомобилей. Если раньше за сдачу автомобиля в утиль приходилось платить значительную сумму, то теперь это можно сделать бесплатно. Стоимость утилизации старого автомобиля включена в цену нового. Таким образом, расходы на переработку отслуживших свое средств передвижения несут фирмы-производители и покупатели новых автомобилей. В Европе на свалки попадает не более 10 % автомобильных покрышек, 40 % сжигается с получением энергии, столько же подвергается глубо­кой переработке и 10 % перетирается в крошку, используемую как ком­понент дорожных покрытий и в производстве изделий из пластика. Кро­ме того, на шинах восстанавливают протекторы. Из каждой тонны ста­рых покрышек, подвергнутых глубокой переработке, получают 400 л нефти, 135 л газа и 140 кг стальной проволоки. В России утилизация ста­рых автомобилей пока организована плохо. Хотя уже сейчас в Москов­ской области существует ряд таких производств, возглавляемых Ногин­ским и Люберецким заводами по переработке металлолома. В процессе переработки участвуют 500 фирм. ! Ш Ш Ш Свалочный газ добывают более чем на 500 старых свалках, из них две трети - в США, остальные - в Европе.

Водосбережение и энергосбережение
§ 40 в городских экосистемах

· Как городское население обеспечивается водой?

· Что такое водосбережение?

· Почему необходимо экономить энергию?

Водопотребление и водосбережение

Важное условие комфортной жизни горожан - наличие добро­качественной воды, которая является дефицитным ресурсом. Потребление водных ресурсов на нужды населения, промышленности, сельского хозяйст­ва, городских коммунальных служб называют водопотреблением. Коли­чество воды, потребляемое одним городским жителем, в разных странах раз­личается. Так, на одного парижанина или берлинца приходится примерно 150 л воды в сутки, а на москвича - в пять раз больше. Очевидно, при таком расходе воду не столько пьют, сколько льют - избыточно расходуют ее на са­нитарно-гигиенические нужды. Потребление воды возрастает за счет неис­правности сантехники и утечки из трубопроводов. Вся использованная вода превращается в бытовые стоки.

Главным фактором водосбережения является платное водопользо­вание, при котором сумма, уплачиваемая за пользование водопроводом (например, в течение месяца), изменяется в зависимости от количества потраченной воды. Платное водопользование давит на бедные слои насе­ления, но способствует повышению качества обслуживания, а качествен­ная вода благотворно сказывается на здоровье горожан. Для работы систе­мы платного водопользования в квартирах устанавливают счетчики. Это становится для жильцов стимулом к применению водосберегающих тех­нологий мытья посуды, стирки, использования воды для ванн и душей (и просто умывания), экономичных смывных бачков для туалетов и т. д.

Как показала практика, в результате расход воды снижается примерно в два раза.

Слежение за качеством питьевой воды

В России, как и везде в мире, существуют государственные стандарты качества питьевой воды. В соответствии с ними необходимо, чтобы водопроводная питьевая вода удовлетворяла определенным гигиени­ческим требованиям. Чистая вода - не значит без примесей. Обычно она со­держит более двухсот различных ионов, микроскопические неорганические и органические частицы, живые микроорганизмы, летучие вещества и газы. Но вода должна быть безопасной по химическому составу и обладать благо­приятными физическими характеристиками (табл. 15).

Водопроводную воду многократно проверяют в течение года, отбирая про­бы. Для оценки качества воды в стандарте указаны санитарные нормы содер­жания химических веществ и ионов (в том числе молекул хлора, поверхно­стно активных средств, ионов тяжелых металлов). Измеренные по пробе показатели не должны превышать эти нормы, иначе воду запрещают к ис­пользованию. В государственном стандарте также указаны формы живых организмов - бактерий, одноклеточных водорослей, простейших, - присут­ствие которых свидетельствует о непригодности воды.

Водоподготовка

Путь природной воды в наши дома обычно начинается с обло­женной камнями трубы на дне водоема - с оголовка. Камни не дают попасть в водозаборную трубу крупным предметам, увлекаемым по дну течением. Вода поступает на очистную станцию (рис. 80), где ее обеззараживают, до­бавляют коагулянты (вещества, вызывающие слипание взвешенных частиц) и выдерживают при постоянном перемешивании. Затем отстаивают. После выпадения осадка фильтруют для удаления примесей и, если нужно, умягча­ют, осаждая соли магния и кальция, устраняют избыток других ионов, рас­творенные газы. Потом снова обеззараживают. По окончании цикла водо-подготовки вода не содержит ни вредных микроорганизмов, ни органиче­ских веществ, ни взвешенных примесей. Но в ней остается хлор (если воду

Обеззараживают хлорированием). Хлор вызывает коррозию металлических труб, придает воде неприятный привкус. Поэтому перед подачей потребите­лю вода не менее суток отстаивается в специальном резервуаре.

Если станция водоподготовки не перегружена, то хлора после отстаива­ния обычно не остается. Однако весной водопроводная вода часто пахнет хлором. В паводок, когда бурные потоки талых вод смывают много грязи, до­зу антисептика (чистого хлора или его соединений) увеличивают, и он не ус­певает полностью улетучиться. Иногда вместо хлорирования используют озонирование - через воду пропускают воздух, насыщенный химически ак­тивным веществом озон. Такая вода не вредит здоровью человека, как хлори­рованная вода, однако озонирование гораздо дороже.

Идеальным вариантом водопотребления является разделение воды на питьевую и бытовую. Для стирки или для мытья посуды воду очищают по менее строгим стандартам. В Японии для полива газонов в основном приме­няют дождевую воду, собираемую с крыш водосборными трубами. Для питья во многих городах мира используют бутилированную воду или воду, очищенную бытовыми фильтрами с активированным углем. Этот материал способен поглощать массу разнообразных загрязняющих веществ.

Качество воды повышается, а затраты на ее очистку снижаются в том слу­чае, если водосборные бассейны находятся под охраной. Комиссия ученых-специалистов при Организации Объединенных Наций (ООН) в рекоменда­циях по использованию водных ресурсов указывает: «...Охрана источников водоснабжения от загрязнения - это первая линия защиты. Охрана источ­ника - это почти всегда наилучший способ обеспечения безопасности пить­евой воды, и ему следует отдавать предпочтение перед очисткой воды из за­грязненного источника».

В природе вода совершает круговорот. Если хорошо очищать стоки, то та­кой круговорот осуществим и в городских экосистемах: воду можно исполь­зовать многократно.

Экономия энергетических ресурсов

Экономия энергии в городе возможна за счет децентрализа­ции системы энергоснабжения: крупные тепловые электростанции за­меняют небольшими энергетическими установками - мини-электростан­циями (мини-ТЭС). Большие ТЭС имеют КПД не более 30 %, так как значи­тельная доля тепловой энергии рассеивается на пути к потребителю. Мини-ТЭС размещены в подвальных этажах зданий - они приближены к потребителю, и КПД их достигает 80 %.

Энергосбережение начинается с поиска возможностей снизить затраты энергии на отопление. В России до 90 % энергии, потребляемой жителями, расходуется для обогрева помещений осенью, зимой и весной. Поддержание комфортного климата в квартире обходится недешево и составляет львиную долю платы за коммунальные услуги. Неудивительно, что во всем мире идет активный поиск возможностей снизить расходы энергии на обогрев жилья. Лидирует в этом поиске Германия. В старых домах на обогрев 1 м 2 прежде за­трачивалось около 600 кВт-ч энергии в год. После 1970 г. в Германии стали строить дома с улучшенной теплоизоляцией, что позволило сократить рас­ходы энергии в два раза. В последние годы появились дома с низким энерго­потреблением, где эта величина не превышает 70 кВт-ч, и даже дома с ульт­ранизким энергопотреблением - не более 30 кВт-ч. В России с ее холодным климатом достичь такого уровня снижения затрат энергии на отопление не­мыслимо. В современных типовых домах годовые затраты энергии на ото­пление превышают 700 кВт-ч на 1 м 2 , однако снизить это количество в два раза, используя опыт немцев, вполне возможно. Кроме того, должен быть ис­ключен расход энергии из-за бесхозяйственности: нельзя оставлять распах­нутыми двери в домовых подъездах и плохо утеплять окна.

Количество потребляемой энергии можно снизить в два - четыре раза, ис­пользуя современную энергосберегающую бытовую технику - холодильни­ки, телевизоры, осветительные приборы и т. д.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

· водопотребление

· платное водопользование

· качество питьевой воды

· децентрализация системы энергоснабжения

· энергосбережение

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каков норматив водопотребления в странах Европы?

2. В чем состоят преимущества платного водопользования?

3. Как можно повысить качество питьевой воды?

4. Какие преимущества дает децентрализация производства энергии?

5. Как можно снизить затраты на обогрев помещений?

6. Какой выигрыш может дать использование энергосберегающей быто­вой техники?

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Платное водопользование, которое стало обычным для развитых стран, постепенно внедряют и в развивающихся странах. Например, в 1988 г. индонезийский город Богор решился на этот шаг для того, чтобы улучшить водоснабжение населения. В квартирах были установлены счетчики и повышена месячная плата. В результате горожане стали более экономно использовать воду, ее расход снизился на одну треть, что позволило подключить к системе водоснабжения значительное количество семей, раньше не имевших этой возможности. В итоге выиграли все. Город Нью-Йорк заплатил 1 млн долларов за сохранение лесов на территории водосбора. Практичные американцы подсчитали, что оплата строительства и эксплуатации водоочистных производств была бы в 10 раз выше.

В Германии фирмы, снабжающие города питьевой водой, приплачива­ют фермерам, которые не используют минеральные удобрения и пести­циды.

Флуоресцентная лампочка мощностью 18 Вт дает столько же света, сколько обычная лампа накаливания в 75 Вт. Замена последних флуоресцентными лампами позволяет сократить потребление электроэнергии на освещение примерно в четыре раза. Новые лампочки в семь раз долговечнее, чем старые, производство их взамен ламп накаливания дает значительную экономию сырья.

В США в 1972 г. энергопотребление среднего холодильника составляло 336 кВт-ч в год, в 1993 г. стандарт был ужесточен до 116 кВт-ч в год. В Дании сегодня эта величина равна 45, и планируется уменьшение до 26. В Германии сконструированы «умные дома» пассивного типа: в них либо вообще нет затрат энергии, либо эти затраты не превышают 15 кВтч/м 2 в год. Стены их построены из теплоизолирующего материала, в окна вставлены двойные стеклопакеты, а между стеклами находится инертный газ, который обеспечивает полную теплоизоляцию. Такие дома теряют минимальное количество тепла. Основным «прибором», нагревающим помещение, является сам человек, который, даже сидя в спокойном состоянии, «имеет мощность» 120 Вт. Атмосфера в такой квартире вполне пригодна для нормальной жизни, так как воздух в ней постоянно обновляется. Специальный прибор - рекупиратор - отбирает тепло у воздуха, удаляемого из квартиры. Воздух, поступающий в помещение, подогревается. Автоматизированная система следит за тем, чтобы воздухообмен был достаточным. Большинство «умных домов» - индивидуальные, и рядом с домом установлена ветровая элек тростанция, которая дает небольшое количество энергии, необходимое для освещения, работы бытовых приборов и подогрева воздуха в особо холодную погоду.

Кандидат технических наук Е. ЛЮБЕШКИНА, доцент Московского государственного университета прикладной биотехнологии.

Во многом именно бурное развитие упаковочной отрасли в последние десятилетия (см. "Наука и жизнь" № ) привело к тому, что объем бытовых отходов на душу населения в индустриальных странах увеличился по сравнению с 1980 годом втрое. Куда девать бесчисленное количество полиэтиленовых пакетов, пластиковых бутылок, алюминиевых банок и другой утратившей потребительские свойства тары? Закапывать в землю - значит загрязнять литосферу. Делать захоронения в морях и океанах - наносить ущерб гидросфере планеты. Сжигать - вредить атмосфере. Между тем эффективные способы хотя бы частичного решения проблемы существуют.

Подавляющая часть городского мусора состоит из полимерной тары и упаковки. Огнеопасно!

Такая картина в московских дворах не редкость. За день набирается мусора гораздо больше, чем помещается в контейнере. Фото с натуры. 2007 год.

Алюминиевые банки - ценный материал для переработки.

Пустые пластиковые бутылки - бич любого большого города.

Утилизация отбросов есть превращение бесполезного в ценные по свойствам товары, и это составляет одно из важных завоеваний современной техники.
Д. Менделеев

Отходы человеческой деятельности подразделяются на промышленные и бытовые. По подсчетам специалистов, в России в среднем на душу населения ежегодно приходится более 300 кг твердых бытовых отходов (ТБО), а в развитых странах мира и крупнейших мегаполисах эта цифра значительно выше. Существует правило, согласно которому количество производимого страной мусора пропорционально ее валовому внутреннему продукту: чем выше благосостояние людей, тем больше мусора.

Сегодня твердые бытовые отходы на 50% состоят из использованной упаковки (главным образом полимерной и комбинированной, большинство видов которой не подвергается процессам биологического разрушения и гниения и может многие десятки лет находиться в почве). В основном их хоронят в земле или сжигают. Иногда закладывают в металлические контейнеры и выбрасывают в моря и океаны, а порой даже в реки и озера, являющиеся источниками питьевой воды (что совершенно недопустимо).

Очищенные от крупногабаритных предметов, металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины ТБО пытались перерабатывать в компост. Однако биотермическое компостирование - дорогой способ избавления от мусора и не всегда эффективный.

Загрязнение планеты всякого рода отходами наряду с интенсивным потреблением природных ресурсов ведет к разрушению механизма саморегулирования биосферы с непредсказуемыми последствиями. Академик Н. Н. Моисеев еще в конце 70-х годов прошлого века писал: "Главной проблемой глобальной экологии является устойчивость биосферы, нарушение ее устойчивости практически означает ликвидацию человечества на планете Земля".

Ученые, проводившие в то время научные рейсы по изучению загрязненности бассейна Средиземного моря и Северной Атлантики, наблюдали значительные скопления на поверхности акватории полиэтиленовых пакетов, всевозможных пластиковых изделий, а также кусков пенопластов. В 1980-х годах отмечался массовый выброс китов на побережье Тихого океана в районе Дальнего Востока. Исследования показали, что киты вместе с водой поглощали куски пленки, которая забивала их дыхательные органы и явилась одной из вероятных причин массовой гибели животных.

Из-за нашей беспечности и неаккуратности на Земле скоро трудно будет отыскать уголок, где бы не валялись выброшенные за ненадобностью пластиковые бутылки, коробки, стаканчики, канистры. Утратив потребительские свойства, упаковка поворачивается к нам другой, страшной стороной.

Захоронение и сжигание - не лучшие способы борьбы с мусором

В Российской Федерации 90% ТБО хоронят в земле, а остальные 10% сжигают. Свалки промышленных и бытовых отходов в нашей стране, санкционированные и особенно несанкционированные, количество которых в последние годы непрерывно растет, практически не контролируются муниципальными властями, там царит полная анархия.

В результате разложения мусора при длительном его хранении на земле воздух загрязняется сернистым ангидридом, различными вредными органическими соединениями. Токсичные алифатические, ароматические и хлорорганические вещества, соединения ртути, мышьяка, кадмия, свинца отравляют почву и грунтовые воды в радиусе полутора километров от свалок.

Резинотехнические изделия, например старые автомобильные покрышки, наряду с другими полимерными отходами в присутствии метана, образующегося при разложении мусора, становятся источником пожаров. При горении такого мусора в воздух попадает огромное количество отравляющих и канцерогенных веществ, провоцирующих возникновение онкологических заболеваний у людей и животных.

Не меньшую угрозу представляют медицинские отходы. Они могут стать источником разнообразных инфекций. В мире уже зарегистрированы случаи заражения детей СПИДом в результате игр со шприцами, попадающими в бытовые контейнеры и на свалки.

Кроме того, территории свалок являются местом обитания мышей, крыс, насекомых, что представляет серьезную эпидемиологическую угрозу для населения.

Сжигание - распространенный в мировой практике метод уничтожения бытового мусора, применяемый с конца XIX века. Его основное преимущество, по сравнению с захоронением, - сокращение объемов отходов более чем в 10 раз, а массы - в 3 раза. Конечно, это очень удобно. Несколько десятилетий назад, когда отходов было не так много, а пластиковая упаковка и изделия из полимерных материалов не составляли подавляющую часть ТБО, сжигание мусора не представляло такой угрозы окружающей среде и здоровью человека, как в настоящее время. В 80-е годы прошлого столетия было установлено, что в процессе сжигания твердых горючих материалов образуются разнообразные ядовитые продукты, которые попадают в атмосферу.

Кроме вышеназванных сжигание и захоронение твердых бытовых отходов имеют и другие недостатки. Во-первых, уничтожается ценнейшее полимерное сырье, зачастую мало изношенное, которое при грамотном подходе может принести пользу народному хозяйству. Во-вторых, огромные территории, отводимые под свалки, отторгаются от полезного использования.

Откуда вся эта дрянь?

Содержание кадмия, свинца, цинка и олова в дымовых газах изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Присутствие ртути обусловлено наличием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле и коже. Отсюда вывод: сократить выброс вредных веществ в окружающую среду помогает сортировка или раздельный сбор бытовых отходов. Но у нас в стране пока еще только начинают над этим думать.

На мусоросжигательных заводах (МСЗ) используют установки в виде решетчатых вращающихся барабанных печей и печей кипящего слоя, снабженных надежными системами фильтров и газоуловителями. Они весьма дорогостоящие и громоздкие. Но даже при высокоэффективной очистке с применением современного оборудования МСЗ выделяют в окружающую среду высокотоксичные фураны и диоксины - химические соединения, включающие полихлорированные дибензо-n-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), которые сохраняются в окружающей среде в течение десятков лет и беспрепятственно переносятся по пищевым цепям (водоросли, планктон - рыба - человек; почва - растения - травоядные животные - человек). Эти соединения образуются при сжигании материалов на основе поливинилхлорида (пластиковых бутылок, кукол вроде Барби, линолеума и др.) и прочих хлорсодержащих полимеров. Диоксины на сегодняшний день - один из самых страшных ядов с точки зрения воздействия на организм человека и его иммунную систему. Они вполне справедливо получили название "химический СПИД". Кроме того, дымовые газы МСЗ содержат широкий спектр других вредных соединений, концентрация и токсичность которых в десятки раз выше, чем в газах от сжигания каменного угля.

В зарубежных странах на МСЗ действуют обязательные нормы, регламентирующие содержание тяжелых металлов, дибензофуранов, хлористого и фтористого водорода, диоксина и некоторых других ядовитых веществ в составе отходящих газов, образующихся при сжигании мусора.

В нашей стране нормируется содержание только нескольких компонентов: взвешенные вещества, оксиды азота, серы и углерода, а все остальные ядовитые продукты сгорания могут выбрасываться в окружающую среду в любых количествах. Такова "забота" нашего государства о населении. В одной из московских газет недавно была опубликована статья, в которой утверждалось, что "дым из трубы мусоросжигательного завода чище московского воздуха". Какие нормативы - такие и выводы.

Да мы и сами на дачном участке или рядом с ним устраиваем костер, чтобы сжечь всякий ненужный хлам (старые автомобильные покрышки, пластиковые бутылки, полиэтиленовые пакеты), не задумываясь о том, какой ядовитый дым распространяется по округе. А иногда в городе кто-то поджигает контейнеры с мусором, стоящие во дворах, прямо под окнами домов.

Плюсы саморазлагающихся упаковок

Сегодня из специальных полимерных материалов изготавливают фото-, био- и водоразлагаемые упаковки. Их общее название - саморазлагающиеся. На свалках такие упаковки под воздействием факторов окружающей среды: солнечного света, влаги, температуры, микроорганизмов почвы - в течение нескольких недель или месяцев деструктируют до низкомолекулярных соединений, не наносящих вреда ни природе, ни здоровью человека. В виде мелких фрагментов они могут быть переработаны бактериями.

Для читателей - неспециалистов в области высокомолекулярных материалов поясню, что полимеры, из которых производят пластиковые упаковки, получают в результате синтеза низкомолекулярных соединений (мономеров).

Среди тароупаковочных полимерных материалов наиболее распространены полиолефины (ПО), к которым относятся полиэтилен высокого давления или низкой плотности (ПЭВД или ПЭНП), полиэтилен низкого давления или высокой плотности (ПЭНД или ПЭВП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), полипропилен (ПП) и его различные модификации (биаксиально-ориентированная пленка БОПП и др.). Наряду с полиолефинами очень часто применяются полистирольные (ПС) и поливинилхлоридные (ПВХ) пластики. В последние десятилетия к этим традиционным полимерным упаковочным материалам прибавились другие, которые обладают более высокими физико-механическими, прочностными, барьерными свойствами, а также стойкостью к агрессивным средам и повышенной жиростойкостью, что очень важно при упаковке мясных и молочных продуктов. К таким материалам можно отнести, прежде всего, полиамиды алифатической и ароматической структуры (ПА), поликарбонат (ПК), полиэтилентерефталат (ПЭТФ или ПЭТ).

Замечательные свойства высокомолекулярных соединений объясняются тем, что молекула полимера состоит из низкомолекулярных фрагментов-мономеров, соединенных химическими связями. Число мономерных звеньев в полимере, называемое степенью полимеризации, может принимать очень большие значения - десятки и сотни тысяч, даже до миллиона. Такая молекула полимера, называемая макромолекулой, характеризуется цепным строением, высокой молекулярной массой и гибкостью макромолекулярной цепи. Это и определяет уникальность свойств полимерных упаковочных материалов. Однако со временем в полимерной таре и упаковке при эксплуатации и хранении под воздействием тепла, солнечного света, различных излучений, кислорода, озона, механических воздействий может происходить разрушение макромолекул с разрывом молекулярных цепей. Такой процесс, называемый деструкцией (распадом) полимера, приводит к образованию продуктов со значительно пониженной молекулярной массой или к образованию низкомолекулярных веществ. В результате полимер стареет, меняются его структура и свойства, что выражается в сокращении срока службы изделий. С таким явлением борются, добавляя ингибиторы старения в процессах синтеза и переработки полимеров.

С другой стороны, именно способность макромолекул подвергаться деструкции под воздействием различных факторов и послужила научной основой для создания саморазлагающихся упаковок. (Об изобретении пластиков, способных растворяться в воде или распадаться под действием солнечной радиации, журнал "Наука и жизнь" сообщал в короткой заметке "Как избавиться от пластмасс" - см. № 5, 1971 г., стр. 74. - Прим. ред .)

Оказалось, что прочные ковалентные связи полимерной макромолекулы можно разрушить воздействием энергии, превышающей величину энергии этих связей. Например, с помощью солнечного света. Молекула, поглотившая квант света, становится энергетически "возбужденной". Если энергия возбуждения превышает величину энергии, необходимой для разрыва ковалентной связи, молекула распадается. В результате множества таких "энергетических атак" образуются низкомолекулярные фрагменты, которые в конце концов превращаются в вещества, легко "поедаемые" микроорганизмами почвы.

Однако следует отметить, что при кажущейся простоте этот способ уничтожения использован ной упаковки является дорогостоящим и трудоемким. Дело в том, что большинство полимеров содержат в своей структуре прочные ковалентные связи С-С, С-Н, С-О, С-N, С-Сl, не поглощающие света с длиной волны более 190 нм. А ультрафиолетовые лучи, достигающие поверхности Земли, имеют длину волны от 280 до 400 нм. Способность промышленных полимерных материалов поглощать световые волны с длиной волны более 290 нм объясняется наличием в них примесей либо специально вводимых хромофорных групп, например карбонильных.

В фоторазлагаемых полимерных упаковочных материалах макромолекулярные цепи распадаются на более короткие звенья и сегменты под воздействием солнечных лучей; в биоразлагаемых - при участии ферментов, содержащихся в грибах и бактериях почвы; в водоразлагаемых - благодаря влаге.

Как правило, добавки для получения фоторазлагаемых полимерных материалов синтезировать очень сложно, дорого, и процесс этот весьма трудоемок для промышленного производства. Вот почему работы, проводимые в этом направлении во всем мире еще с 70-х годов прошлого века, получили свое промышленное завершение сравнительно недавно. В настоящее время ряд зарубежных фирм (американских, японских и европейских) выпускают такие упаковки в промышленном масштабе.

Одним из первых природных полимеров, на основе и с участием которого стали производить биоразлагаемые упаковочные материалы, был крахмал. Благодаря своей полисахаридной природе он легко подвергается биоразложению, к тому же недорог.

Первые пластики с использованием крахмала (в пределах 10-40%), а также веществ, повышающих адгезию между полимером и крахмалом, получены в Англии еще в 1970-е годы. Выпускаемая из биодеструктируемого ПЭВД пленка под названием Bioplastic широко использовалась в производстве пакетов для упаковки бакалейно-гастрономической продукции. Такая пленка, в отличие от обычного ПЭВД, менее прозрачна из-за наполнения крахмалом. Материал сохраняет свои свойства под воздействием прямых солнечных лучей, воды, но достаточно быстро разрушается под воздействием почвенных бактерий. Скорость разрушения зависит от количества и типа крахмала, его предварительной обработки, наличия других добавок. Использование крахмала снижает стоимость упаковки и отвечает требованиям экологии: качество почвы после разложения такой пленки только улучшается.

В 1990-х годах биоразлагаемые пластики, состоящие уже на 40-70% из крахмала, стали выпускать во всем мире (более 20 000 т в год в США, 5000 т в год в Японии), в том числе и в виде вспененных материалов. Наиболее известные упаковочные полимерные материалы на основе ПЭВД и различных крахмалов - полимерные пленки под торговыми наименованиями Polyclean, Ecostar и Ampacet (производства США и Канады). В них кроме крахмала вводят антиоксиданты для торможения процесса биоразложения при изготовлении упаковки и в течение времени ее эксплуатации.

В России на основе крахмала в конце прошлого века был создан полимерный упаковочный материал Биодем. Он предназначен для пищевой продукции с небольшим сроком хранения, а также для одноразовой посуды. Перерабатывается традиционными для пластмасс методами: литьем под давлением, экструзией, термоформованием. По механическим характеристикам близок к ПЭВД, а по химической стойкости даже превосходит его. Изделия из этого материала хорошо впитывают воду .. и за полгода разлагаются на 40%, а полное разложение на углекислый газ и воду происходит примерно через 18 месяцев.

Сегодня крахмал вытесняют другие биоразлагаемые добавки. В США на основе поликапролактона с добавлением необходимого катализатора биодеструкции выпускают биодеструктируемый полимерный упаковочный материал TONE. Он быстро разлагается на открытом воздухе под действием биологических факторов, хорошо совмещается с такими распространенными полимерами, как полиэтилен различного давления, ЛПЭНП, ПП, ПС, ПВХ, ПЭТ, ПК и др. Пленка TONE, производимая из смеси ЛПЭНП и поликапролактона, используется в производстве мешков для сбора городского мусора. Такие мешки разрушаются сразу же после выбрасывания их на свалку благодаря быстрому воздействию микроорганизмов на молекулы капролактона.

Последнее достижение в области биоразлагаемых полимеров - термопласт Biopol на основе сополимера полигидро-ксибутирата (ПГБ) и полигидроксивалерата (ПГВ), получаемого путем ферментации сахарозы. Он хорошо перерабатывается экструзией с раздувом в пленку и бутылочную тару. Саморазлагается достаточно быстро (от 6 до 36 недель) как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Полимерные материалы из природного сырья можно повторно перерабатывать в другие изделия бытового и промышленного назначения, а также сжигать с получением тепла и электроэнергии.

Водоразлагаемые упаковки делают из водорастворимых полимеров на основе поливинилового спирта (ПВС), а также сополимеров на основе ПВС и винилацетата (Vinex). Большой популярностью в Европе пользуются полимеры под названием Бланозе. В их основе высокоочищенная натриевая карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). Пленки Бланозе применяют в косметической промышленности, для упаковки лекарств, хлебобулочных изделий, напитков, соусов, замороженных молочных продуктов и других.

На основе полиамидных соединений выпускают материалы Novon. Из Novon 2020 получают вспененный амортизирующий материал в виде частиц размером 3-10 мм для хрупких изделий. После вскрытия такую упаковку можно выбросить в воду или канализацию, где она быстро растворится и исчезнет. Этот материал можно также использовать для изготовления одноразовой посуды, коробок для яиц, оберточных пленок для одежды и текстильных изделий, детских подгузников, гигиенических тампонов и косметических принадлежностей.

Хотя количество и ассортимент саморазлагающихся упаковок год от года увеличиваются, тем не менее их процент в упаковочных материалах, поступающих на российские свалки и мусороперерабатывающие заводы, пока не такой большой. А без увеличения выпуска именно таких упаковочных материалов рассчитывать на лучшее не приходится.

Превращение отходов в доходы

Наиболее эффективный способ избавления от использованных упаковок - вторичная переработка. Это выгодно и с экономической, и с экологической точки зрения.

В США, Японии, Канаде процесс переработки вторичного сырья в первосортную продукцию начал реализовываться с середины 80-х годов прошлого века. Там приняты национальные программы с соответствующим государственным финансированием, цель которых - прекратить загрязнение окружающей среды отходами упаковки.

В странах ЕС, принявших в 1994 году Декларацию об отходах упаковки, Европарламентом и Европейским Советом министров (Директива 94/62 ЕС) введен единый закон о стратегии использования отходов упаковки, направленный на предупреждение увеличения твердых бытовых отходов, их вторичную переработку и безопасное уничтожение остатков, не подлежащих переработке.

В результате проблема утилизации (от латинского utilis - полезный) отходов упаковки путем вторичной переработки в этих странах практически решена.

У нас же пока дела в этом плане весьма плачевны. Отечественные ученые разработали уникальные технологии переработки вторичного полимерного сырья и сырья из смешанных отходов, которые, к большому сожалению, никем не востребованы, а ведь именно они могли бы предотвратить экологическую катастрофу, угрожающую России. Распад СССР откинул решение вопросов утилизации отходов на несколько десятилетий назад. В настоящее время эти вопросы если и решаются, то весьма некомпетентными людьми.

Сегодня для внедрения утилизации, или рециклинга (как ее еще называют), необходимо принять федеральную программу обращения с ТБО, финансируемую хотя бы частично правительством РФ. Нужно провести научные и экономические исследования качества вторичного сырья и определить направления его переработки в изделия; создать необходимую инфраструктуру и подготовить грамотных специалистов; организовать сбор вторсырья и его подготовку к переработке; принять государственные и муниципальные законодательные акты, определяющие правовые нормы переработки; обеспечить финансирование проводимых работ бюджетными, муниципальными и спонсорскими деньгами.

Ко всему этому нужна еще информационная работа с населением, чтобы вовлечь его в сбор упаковочной тары. Необходимо уделять внимание экологическому воспитанию граждан. Взрослые должны приучать своих детей с малых лет бережно относиться к природе и сами быть для них примером: не выбрасывать из окон автомобилей, электричек пустые бутылки, не мусорить в лесу, парке, в общественных местах.

Чтобы уменьшить объем производимого мусора и повысить его долю, идущую на вторичную переработку, нужны скоординированные усилия всего населения, деловых кругов и правительства.

Цифры и факты

Сегодня экологическая обстановка в России - самая неблагополучная на земном шаре. По меньшей мере 200 наших городов являются опасными для здоровья населения из-за загрязнения воздуха, почвы и воды.

Около двадцати лет назад на подмосковные свалки ежегодно вывозили 6 миллионов тонн промышленных и бытовых отходов (примерно 70% всех отходов). Сегодня эта цифра выросла до 10 миллионов тонн.

Одна свалка может занимать площадь от 3 до 10 гектаров. В целом в России под мусорные свалки отчуждено 0,8 миллиона гектаров земель, среди которых не только пустыри, овраги и карьеры, но и плодородные черноземы.

По данным Комитета ООН по охране природы, ежегодно пластиковые отходы становятся причиной смерти 1 миллиона птиц, 100 тысяч морских млекопитающих и неисчислимого количества рыб.

Переработка 1 тонны пластика позволяет сэкономить 750 кг нефти.

Рациональная организация переработки твердых бытовых отходов (ТБО) дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя бетонных блоков.

Ежегодно Москва вывозит на свалки от 700 до 900 тысяч алюминиевых банок.

Переработав 670 алюминиевых банок, можно изготовить велосипед.

Переработка 1 кг алюминия позволяет сэкономить 8 кг бокситов и 14 кВт·ч электричества.

1 тонна макулатуры заменяет около 4 м 3 древесины.

При сгорании 5 тонн мусора выделяют столько же тепла, сколько 2 тонны угля или 1 тонна жидкого топлива.

"Наука и жизнь" о переработке мусора:

Дома из дыма. - 1964, № 10.

Как избавиться от пластмасс. - 1971, № 5.

Зыков Н. Чистота города. - 1972, № 6.

Коган И. Мусор - проблема физико-химическая. - 1978, № 7.

Пинчук М. Нужное из ненужного. - 1986, № 7.

Мусор для тепла и энергии. - 1986, № 7.

Кеда Е. "Старье берем!" - 1988, № 1.

Барьер из мусора. - 1989, № 7.

Руденко Б. На обочине цивилизации. - 1990, № 11.

Прессованный мусор. - 1991, № 7.

Плата за мусор. - 1991, № 10.

Мусорщик - автомат. - 1991, № 12.

Мусоропровод с сортировкой. - 1995, № 3.

Шайкин В. Экологический бумеранг. - 1996, № 5.

Дома из автопокрышек. - 1996, № 12.

Когда б вы знали, из какого сора. - 1998, № 2.

Тугов А., Эскин Н., Литун Д., Федоров О. Не превратить планету в свалку. - 1998, № 5.

Мусорный контейнер выходит в эфир. - 1998, № 6.

ТБО - Твёрдые Бытовые Отходы.

Твёрдые бытовые отходы (ТБО) это товары, потерявшие потребительские свойства, наибольшая часть отходов потребления или просто мусор. Колличество мусора ежегодно растет на 3%. Только в СНГ, количество ТБО, составляет около 100 млн. тонн/год, причём на долю России приходится более четверти этого объёма. Особо остро проблема ТБО стоит в мегаполисах. Для изучения способов утилизации ТБО существует наука - Гарбология. Грарбология расматривает каждый способ утилизации с целью изучения вреда Окружающей Среде. Исследование свойств ТБО связано со значительными трудностями в виду большого числа составляющих компонентов. Это число меняется в зависимости от климатических условий, времени года, особенностей местности и т.п.. При этом морфологический состав ТБО значительно меняется и по годам. Это связано разумеется с социально-экономическим положением населения и т.п. В осенне-зимний период содержание пищевых отходов превышает среднюю величину.

Состав ТБО

В составе ТБО в настоящее время преобладают следующие компоненты:

• Бумага - газеты, журналы, картон, упаковочные материалы
• Пластмассы
• Пищевые и растительные отходы
• Различные металлы (цветные и чёрные)
• Стекло
• Текстиль
• Древесина, лист
• Резина

Состав ТБО отличается в разных странах, городах. Состав ТБО зависит от многих факторов, включая благосостояние населения, климат и благоустройство. Он может менятся в зависимости от сезона, погодных условий. На состав мусора существенно влияет система сбора и переработки вторичного сырья в городе, например стеклотары, макулатуры и т. д.

Воздействие на живую природу
Свалки бытовых отходов служат источником пищи синантропным видам - переносчикам инфекции, прежде всего, крысам. Банки, бутылки и прочие ёмкости с остатками органики могут играть роль ловушек для диких животных, для насекомых.

Технологии захоронения, переработки и утилизации отходов

Раздельный сбор разных категорий ТБО

Раздельный сбор разных категорий отходов определяет эффективность и стоимость утилизации отдельных компонентов. Наиболее неудобны для утилизации смешанные отходы, содержащие смесь биоразлагаемых влажных пищевых отходов, пластмасс, металлов, стекла и пр. компоненты.

Захоронение

Самый дешёвый способ избавиться от отходов - произвести их захоронение. Этот способ восходит к простейшему пути - выбросить что-либо из дому, на свалку.

История показала, что простым выбрасыванием непригодных предметов из дому проблему решить не удаётся. В XX веке пришлось перейти от стихийного создания свалок к проектированию и реализации специальных инженерных объектов, полигонов для захоронения бытовых отходов. Проектом предусматривается минимизация ущерба окружающей среде, строгое соблюдение санитарно-гигиенических требований.

Сжигание
Наиболее распространённым методом утилизации ТБО является сжигание с последующим захоронением образующейся золы на специальном полигоне. Метод обладает серьёзными недостатками, такими как образование сильно ядовитых химических соединений, например диоксинов и фуранов. Для нейтрализации, которых требуется специальный температурный скачок, так называемое "дожигание" (резкое снижение температуры на 700-800 градусов) Существует довольно много технологий сжигания мусора - камерное, слоевое, в кипящем слое. Мусор может сжигаться в смеси с природным топливом. Наиболее опасным с экологической точки зрения является низкотемпературное сжигание в котлах