Горох Н.П., Ляхевич И.Н., Сулима В.В., Пилиграмм С.С.

Проблема рационального использования природных и вторичных ресурсов, охраны окружающей среды по своей актуальности и сложности занимает одно из ведущих мест в научных и практических исследованиях. Важными при этом являются вопросы экологического и экономического характера, включая управление отходообращением, использование природных ресурсов и охрану окружающей среды. Большинство проблем охраны окружающей среды и вовлечения вторичных ресурсов в промышленную переработку имеют дискуссионный характер. Отсутствует методический подход к однозначному решению этих проблем с целью удовлетворения потребностей вторичных ресурсов в виде вторичного сырья как резерва ископаемых природных ресурсов.

Рациональное использование природных и вторичных ресурсов, охрана окружающей среды определяются большим количеством факторов (технических, технологических, социально-экономических и др.), которые прямо или косвенно связаны со всеми отраслями народного хозяйства. В этих условиях необходимо создавать и внедрять в жизнь экономические оценки природных и вторичных ресурсов как на стадии планово-проектных разработок, так и на их практической реализации.

При определении экономической эффективности капитальных затрат нужно учитывать изменения окружающей среды, которые могут возникнуть в результате создания новых производственных мощностей по переработке вторичных ресурсов, в частности полимерных отходов и ПЭТ-бутылок как значительной составляющей отходов потребления.

Согласно теории оптимального планирования экономическая оценка природных ресурсов имеет цель создать преграду расточительному к ним отношению. Но здесь необходимо знать оправданную с общественных позиций величину затрат, ведущих к уменьшению расхода данного природного ресурса при условии удовлетворения одних и тех же общественных потребностей с учетом поэтапного вовлечения в производственную сферу вторичных сырьевых отходов. Экономичное отношение к природным ресурсам при условии вторичной переработки сырья на предприятиях может стать необходимостью только на основе оценки величины производственного эффекта, полученного с их помощью.

Экономический эффект будет больше, если в расчет будут вовлечены вторичные ресурсы отходов производства и потребления как резерв полезных ископаемых. Это, прежде всего, полимерные отходы, макулатура, ветошь, металлы, ПЭТ-бутылки. Такие оценки должны осуществляться на основе единого методического подхода и при соответствующей координации.

Решение проблемы комплексного использования вторичных полимерных материалов связано с решением целого ряда научных и практических задач, среди которых важное место занимают определение объемов образующихся полимерных отходов и организация их заготовки в местах образования. С ростом объема потребления готовой продукции существенно увеличиваются отходы потребления. С учетом этого ставится задача определения объемов образования отходов потребления для создания производств по их переработке.

Методы расчета образования отходов совершенствуются путем их обобщения и использования для новых видов отходов и установления влияния отдельных факторов на нормативы их образования (безвозвратные потери сырья при его переработке и амортизации готовых изделий из него, возврат части отходов в технологический процесс и т.п.). Однако применение известных методов расчета, разработанных по конкретным отходам для расчета других отходов, приводит к тому, что полученные результаты существенно различаются. Связано это с тем, что авторы методик при их разработке основываются не на анализе существующих структур источников отходов и их классификации, а исходят из различной трактовки понятий «отходы», «вторичное сырье», «вторичные ресурсы», не учитывая при этом факторы, определяющие удельные нормативы образования отходов, например, выпуск сопутствующей продукции из отходов в местах образования, экономическая целесообразность заготовки отходов потребления на площадях с малой плотностью населения и т.п.

Система заготовки отходов производства и потребления их в Украине начала активно развиваться с 1990 г. В последующем она совершенствовалась по пути максимального охвата источников отходов, использования прогрессивных технических средств накопления, переработки и транспорти-ровки отходов, а также поиска новых форм и методов их заготовки.

Интенсификация процессов переработки отходов вторичных полимеров в готовую продукцию определяет необходимость новых исследований в этой области. Надо, прежде всего, отметить, что недостаточно полная информация о физико-химических явлениях, происходящих в полимерном материале в процессе переработки, сдерживает научно-технический прогресс в этой области. В связи с этим нужно проводить исследовательские работы, посвященные количественному анализу химических и физико-химических явлений, протекающих при переработке пластмасс традиционными способами, а также в процессе изготовления изделий непосредственно из полимерных отходов, в частности для нужд коммунального хозяйства города.

В настоящее время внедрение изделий из вторичных полимерных материалов в коммунальном хозяйстве города явно недостаточное, хотя потребность, например, в безнапорных полимерных трубах крышек люков из ПКМ для эксплуатации канализационных систем, систем водоснабжения непрерывно возрастает. К сожалению, незнание механизмов явлений, протекающих при переработке полимеров в готовые изделия, заставляет проводить громоздкий эксперимент для установления взаимосвязи между характеристиками сырья, параметрами процесса и характеристиками качества изделий или полуфабрикатов.

По условиям эксплуатации изделий часто возникает необходимость обеспечения прочности. Иногда необходимо, чтобы в результате воздействия на материал определенных факторов происходило резкое изменение его прочности. Работы в области влияния структуры на эксплуатационные свойства полимеров показали, что в процессе их переработки даже чисто физическое или физико-химическое воздействие на полимерные материалы позволяет заметно изменять их свойства. Умение технологов обеспечить усиление материалов в заданных (конструкторами) направлениях является большим резервом экономии полимерного сырья, способствует расширению областей их применения и прогрессу многих отраслей науки и техники, в которых они используются.

Для того чтобы создать полимерную композицию оптимального состава, нужно знать химическую природу компонентов, механизм процесса смешения и уметь управлять им.

Таким образом, одним из основных путей улучшения качества полимерных материалов является тщательное изучение технологии составления полимерных композиций. Эти технологии основываются на строгом учете роли каждого из компонентов системы, на знании законов смешения и взаимодействия этих компонентов.

Сложность механизма формирования изделий из вторичных пластмасс делает всестороннюю оценку влияния каждого фактора в отдельности на этот процесс практически невозможной. Поэтому получаемые количественные зависимости довольно приблизительные и инженеру-технологу в его деятельности часто приходится руководствоваться простой интуицией.

долгие годы промышленная переработка вторичных отходов, в том числе полимерных затруднялась тем, что не приносила ощутимой прибыли. Не учитывалось то, что переработка отходов по сравнению с их захоронением и сжиганием является наиболее эффективным способом решения проблемы вторичных отходов, так как требует меньше капитальных и финансовых затрат, позволяет экономить энергию и беречь окружающую среду.

В настоящее время в Украине ежегодно образуется около 6 млн. тонн отходов, среди которых почти 50 % составляют отходы упаковки. Это происходит в результате повышения культуры потребления товаров и их упаковывания и, как следствие, появления большого количества одноразовой упаковки. По этому показателю мы почти догоняем Запад. Но в отличие от Западной Европы, где перерабатывается от 35 до 70 % бытовых отходов, у нас до сих пор самым популярным способом остается захоронение отходов на специальных полигонах, проще говоря, свалках.

Что касается переработки пластмассовой упаковки, то она еще полностью не освоена. Отходы пластмасс поддаются утилизации в основном в четырех направлениях:

- использование при изготовлении аналогичной продукции (т.е. использование в качестве первичной пластмассы);

- использование при изготовлении продукции (т.е. использование в качестве вторичной пластмассы);

- переработка в химическое сырье;

- сжигание.

Самым перспективным является использование полимерных отходов как вторичного сырья. В этом случае практически полностью используются все свойства полимеров с точки зрения их назначения. Вторичный полимерный материал используют, как правило, в составе композиции с первичным полимером, в полимерных композициях как самостоятельное (вторичное) полимерное сырье, а также в качестве матрицы для композиции с минеральными или органическими наполнителями.

Преимущества предприятий с высоким уровнем концентрации производства изделий из пластмасс с технико-экономической точки зрения безусловны, но не следует забывать, что рациональное использование свободных трудовых ресурсов малых и средних городов потребует строительства предприятий по переработке пластмасс небольшой мощности и опытно-экспериментальных производств по переработке полимерных отходов и изготовления продукции.

Изучение концентрации и специализации производства изделий из пластмасс в разных экономических районах свидетельствует о том, что объединение выпуска продукции в мощных специализированных цехах не всегда обеспечивает заметных преимуществ перед мелкими производствами.

динамика роста мирового потребления и мощностей для производства полимеров с прогнозом до 2005 г. весьма значительная. На 16-м Всемирном конгрессе по полимерным пленкам в г. Цюрихе ведущие производители полимерного сырья представили свои отчеты и прогнозы о развитии производства полимерного сырья. Приведена информация о рынках таких полимеров, как полипропилен (ПП) и полиэтилен (ПЭ), прослежена динамика изменения их производства и потребления, даны прогнозы ведущих экспертов в этой отрасли. Табл. 1 и 2 иллюстрируют динамику мирового потребления и развития производства ПП и ПЭ, количество компаний и стран, занятых их производством.

Как видим, среднегодовой прирост производства и потребления ПП за прошедшее десятилетие более чем в 1,6 раза превышает ПЭ. Прогноз специалистов на 2005 г. обещает смену позиций: среднегодовой прирост производства ПЭ будет приблизительно в полтора раза больше ПП.

для анализа рынка проследим распределение производственных мощностей и потребление ПП и ПЭ по регионам мира (табл. 1 и 2). Здесь существенно заметно превышение производства над реальным потреблением ПП и ПЭ. Теоретически каждый регион может обеспечить свои потребности в ПП и ПЭ.

Если обратиться к опыту Германии, то там существует свод государственных законов, по которым регламентируются порядок образования отходов, их сбор, транспортировка, сортировка, переработка и использование. Эти законы обеспечивают при минимальной (также регламентируемой) дотации государства эффективность и прибыльность всех операций и действий с отходами до стадии их вторичного использования. Пока в Украине не будет такой законодательной базы, регламентирующей ответственность муниципаль-ных органов за образование свалок, стимулирующей предпринимательскую деятельность по переработке отходов, положение дел с отходами у нас не улучшится.

Таблица 1 – динамика мирового потребления и мощностей для производства ПП и ПЭ (тыс. т)

Таблица 2 – динамика количества компаний и стран, занятых производством пп и ПЭ

Рост производства бутылочных преформ, повышение мировых цен на нефть и, соответственно, на первичный полиэтилентерефталат повлияли на активное формирование в Украине рынка по переработке использованных ПЭТ-бутылок.

Рынок вторичного полиэтилентерефталата развивается и имеет большой потенциал. По данным Ассоциации европейских переработчиков ПЭТ-бутылок РЕТСОRЕ с 1995 по 2000 г. количество перерабатываемого сырья выросло с 80 до 340 тыс. т в год.

Существуют несколько способов переработки использованных бутылок. Поэтому в настоящее время чаще применяют известные и распространенные механохимические способы переработки, в процессе которых конечные изделия формируются из расплава полимера.

Бутылочный полупродукт полиэтилентерефталата может быть использован в таких технических целях:

- в процессе переработки в изделия вторичный ПЭТФ можно добавлять в первичный материал;

- компаундирование – вторичный ПЭТФ можно сплавлять с другими пластиками (например, с поликарбонатом) и наполнять волокнами для производства деталей технического назначения.

При этом исходным сырьем для деполимеризации или переработки в изделия являются не бутылочные отходы, которые могли пролежать какое-то время на свалке и представляют собой бесформенный сильно загрязненный материал, а чистые хлопья ПЭТФ.

для правильного выбора технической и экономической политики в системе управления муниципальными отходами необходимо объективно изучить состояние проблемы ТБО на данный период с учетом экологической ситуации региона и недостатки существующей системы управления ТБО.

Оценить формально ожидаемый результат решения проблем отходообращения нетрудно. Но это теоретически, а чтобы решить это практически необходимо оценить научно-практическую обоснованность проблем отходообращения концептуально с определением основных направлений развития системы управления муниципальными отходами городов Украины (особенно крупных). На примере Харьковского региона эти направления отражены в «Концепции комплексного улучшения санитарно-эпидемиологического состояния г. Харькова по направлениям работы ГКП «Харьковкоммуночиствод» 1999 г. и сконцентрированы по основным принципам:

І. Программное обеспечение.

ІІ. Временные параметры решения задач.

III. Организационно-управленческий механизм.

IV. Основные мероприятия и объекты по санитарной уборке, очистке города и переработке муниципальных отходов.

Таким образом, поэтапный, технически и научно-обоснованный переход от полигонного захоронения к промышленной переработке ТБО путем разработки пилотных проектов и создания мусороперерабатывающих центров (МПЦ) – основная тенденция решения проблемы комплексной утилизации муниципальных отходов на региональном уровне.

Концепция создания комплексной системы сбора и утилизации полимерных отходов рассматривает использование пластмассовых композиционных отходов как основной источник полимерного сырья. Это позволяет создать сырьевую базу, значительно более дешевую по сравнению с первичным полимерным сырьем, организовать выпуск широкого ассортимента недорогих материалов производственно-технического назначения.

Промышленная переработка отходов потребления, в том числе полимерных композиционных отходов, должна осуществляться в двух направлениях:

- очистка, разделение по видам и регранулирование;

- переработка в композиционные материалы

и ориентироваться на изготовление товарной продукции для нужд коммунального хозяйства и инфраструктуры городов Украины.

Литература

1. Бабаев В.Н., Коринько И.В., Шутенко Л.Н. Под общей редакцией. Полимер-ные отходы в коммунальном хозяйстве города. ХНАГХ, Х., 2004 г.

2. Любешкина Е.Г. Вторичное использование полимерных материалов. М., Химия, 1985 г.

3. Максаковский В.П. Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. М., Прогресс, 1977 г.

4. Мир упаковки. Ассоциация производителей и потребителей тары и упаковки, К. (журнал 2002-2003 гг.).