Задание: составит конспект, раскрыв следующие вопросы:
1. Проблема отходов.
2. Классификация отходов.
3. Размещение производства и проблема отходов.
Городские поселения, где сконцентрированы огромные производственные мощности, вызывают широкомасштабное загрязнение биосферы. Они производят материальные жизненные блага и создают духовные ценности. Однако наряду с этим выбрасывают в окружающую среду огромное количество отходов, часто вредных и токсичных, что приводит к деградации природы, ухудшение ее качества, воспроизводственных и восстановительных функций, нарушение экологического равновесия и т.д. Проблема отходов - это проблема прежде всего крупных городов, и чем больше город, тем эта проблема острее. Места складирования отходов занимают огромные территории. Общий объем твердых отходов в Украине составляет 10-11 млнт посетовал. Свалками занято 2600 га земель. Считается, что в среднем их в городах образуется примерно 1 тонна на одного человека за год.
Производственная и бытовая деятельность человека неминуемо связана с образованием твердых отходов. Если газообразные и жидкие отходы относительно быстро поглощаются природной средой, то ассимиляция твердых отходов длится десятки и сотни лет. В частности, оранжевая и банановой кожуры разлагаются полгода, бумага и хлопок разлагается за 2-10 лет, пакет от молока - до 5 лет, окурки от сигарет - до 12 лет, синтетическая ткань и кожаная обувь - до 40 лет, жестяная консервная банка - 90 лет, алюминиевая - 500 лет, полиэтиленовая пленка - 200 лет, а стекло для полного разложение требует 1000 лет и более.
Определим основные термины относительно отходов.
Отходы - любые вещества, материалы и предметы, образующиеся в процессе человеческой деятельности и не имеют дальнейшего использования по месту образования или выявления и которых их владелец должен избавиться путем утилизации или уничтожения.
Опасные отходы - отходы, имеющие физические, химические, биологические или другие опасные свойства, которые создают или могут создать значительную опасность для окружающей природной среды и здоровья человека и которые требуют специальных методов и средств обращения с ними.
Обращения с отходами - действия, направленные на предотвращение образования отходов, их сбора, перевозки, хранения, обработки, утилизации, удаления, обезвреживания и захоронения, включая контроль за этими операциями и надзор за местами удаления.
Сбор отходов - деятельность, связанная с изъятием, накоплением и размещением отходов в специально отведенных местах или объектах, включая сортировку отходов с целью дальнейшей утилизации или удаления.
Утилизация отходов (с лат. получить пользу) - использование отходов как вторичных материальных или энергетических ресурсов.
Реутилізація фециклізація - получение из использованной готовой продукции путем ее переработки новой продукции того же или близкого ей типа (например, бумаги из макулатуры, металла из металлолома и др.). Использование твердых бытовых отходов в качестве исходного продукта для другого производства также является одним из видов реутилизации.
Классификация отходов
Отходы разделяют на:
- бытовые (коммунальные) - твердые и жидкие отходы, которые образуются в результате жизнедеятельности людей и амортизации предметов быта;
- промышленные - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции либо утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства;
- сельскохозяйственные - отходы, которые образовались в результате сельскохозяйственного производства;
строительные - отходы, которые образуются в процессе возведения зданий, сооружений (в том числе дорог и других коммуникаций) и производства строительных материалов;
- потребление - изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства вследствие физического или морального износа;
- радиоактивные - неиспользованные прямые и косвенные радиоактивные вещества и материалы, образующиеся при работе ядерных реакторов, при производстве и применении радиоактивных изотопов.
Отходы промышленного и сельскохозяйственного производства называют также производственными отходами.
Остановимся подробнее на проблемах, связанных с твердыми бытовыми отходами.
В каждом доме образуется большое количество ненужных материалов и изделий, начиная со старых газет, пустых консервных банок, бутылок, пищевых отходов, бумаги и заканчивая изношенной одеждой, разбитой посудой и бытовой техникой, которая вышла из строя. Традиционно все это выбрасывают, чем грубо нарушают один из основных экологических законов - круговорот веществ в природе. Мы на грани кризиса: количество мусора постоянно растет, а места для свалок становится все меньше. Однако существуют пути решения этих проблем, и в ряде случаев они успешно внедряются в практику.
Общий срок для всех названных выше материалов, которые мы выбрасываем и обычно называем мусором, - твердые бытовые отходы - непригодные для дальнейшего использования пищевые продукты и предметы быта.
на Протяжении многих лет количество твердых бытовых отходов неуклонно росла: как через рост населения, так и из-за изменения образа жизни людей, использующих все больше оберточных и упаковочных материалов. Исследования свидетельствуют, что состав городских твердых бытовых отходов примерно таков:
- бумага, картон - 20-40%;
- пищевые отходы - 21-45%;
- стекло - 3-12%;
- железо и его сплавы - 10%;
- пластмассы - 1,5-5%;
- древесина - 1,5-5%;
- резина и кожа - 1-4%;
- текстиль - 4-7%;
- алюминий - 1%;
- другие материалы - 1-3%.
Процентные соотношения морфологического состава твердых бытовых отходов весьма условны, так как на соотношение составляющих влияет много факторов, в частности: время года, благоустроенность жилищного фонда, климатические условия и т.д. В составе твердых бытовых отходов постоянно увеличивается содержание бумаги, пластмасс, полиэтиленовых пленок и других упаковок, а также отработанной бытовой техники, компьютеров, мобильных телефонов и т.д.
Освобождение от отходов ведется в нескольких направлениях:
- складирования или захоронения отходов (полигонов твердых бытовых отходов);
- уничтожение отходов путем их сжигания;
- переработка отходов (утилизация и реутилізація), в том числе компостирование;
Полигоны - это природоохранные сооружения, предназначенные для складирования твердых бытовых отходов и обеспечивают защиту от загрязнения атмосферы, почв, подземных и поверхностных вод, предотвращают распространению патогенных микроорганизмов за пределы площадки складирования этих отходов. На полигонах возможна утилизация органической составляющей отходов путем улавливания биогаза. Защита от загрязнения почв и грунтовых вод осуществляется путем оборудования специального противофильтрационного экрана, заключенного по всему дну и бортам полигона, системы перехвата, отвода и очистки фильтрата, а также системы контроля качества грунтовых вод. Защита от загрязнения почв и воздуха осуществляется путем ежедневного перекрытия заполненных рабочих емкостей полигонов слоями грунта, организации системы сбора, отвода и утилизации биогаза, оборудование рабочих емкостей переносными сетками, которые перехватывают легкие фракции (бумага, пленки), которые разносятся ветром. После окончания эксплуатации полигонов их покрывают изолирующим слоем грунта согласно проекту рекультивации.
Компостирования является самым простым способом обезвреживания и переработки твердых бытовых отходов. Если на полигонах обезвреживание происходит в течение 50-100 лет, то при компостировании этот процесс длится 6-18 месяцев в зависимости от климатических условий. Компостирование - это сложный аэробный биологический процесс, который сопровождается интенсивным выделением тепла. В результате компостирования синтезируется гумус, который является основным компонентом почвы, который можно использовать как органическое удобрение. В основе получения компоста лежит естественный биологический расписание (перегнивания) органического вещества в присутствии воздуха. При компостировании отходов теряется до 20% (по весу) органических веществ.
Реутилізація, то есть вторичная переработка отходов, - очевидный выход из положения относительно отходов. В небольших масштабах стекло, бумага и алюминиевые банки перерабатываются уже десятки лет.
Как известно, основная проблема переработки мусора - разделение его на фракции (бумага, дерево, металл, пластик, органика, резина, стекло и т.д). В Украине эта проблема остается актуальной. Цивилизованные страны в этом направлении ушли далеко вперед. В частности, в Германии в любом магазине обязаны принимать не только стеклотару, но и пластиковую, а также металлическую упаковку, доля переработки которых вследствие этого резко возрастает, а количество отходов соответственно резко уменьшается. В Италии на улицах стоят баки и урны, которые имеют четыре секции: для стекла, бумаги, пластика и металла. В результате переработки этих материалов получают тысячи видов продукции: от строительных материалов до велосипедов и электромобилей, почти все детали которых изготовлены из материалов вторичной переработки. В Швейцарии, например, предварительно сортируют 80% всего мусора.
Существует много способов вторичной переработки различных типов мусора. Чаще всего применяют такие технологии:
- макулатуру измельчают в бумажную массу (пульпу), из которой изготовляют различную бумажную продукцию;
- стекло дробят, плавят и делают из него новую тару или используют вместо гравия или песка при производстве бетона и асфальта;
- пластмассу переплавляют и изготавливают из нее материал для различных ограждений, настилов и других сооружений под открытым небом;
- металлы плавят и перерабатывают в различные детали; получение алюминия из лома дает возможность сэкономить до 90% энергии, которая расходуется для его выплавки из руды;
- пищевые отходы компостируют для получения органических удобрений (см. выше);
- текстиль измельчают и используют для придания прочности макулатурной бумажной продукции;
- старые покрышки переплавляют и изготавливают новые резиновые изделия.
Отдельно остановимся на пластике. Разнообразные виды пластического материала, который называют пластмассами, или пластиками, окружают нас повсюду. Просто они оказались незаменимыми для упаковки - стоимость незначительная, а потребительские свойства (легкость, прочность, влагонепроницаемость и т.д.) уникальные. Это вызвало одну из самых актуальных экологических проблем - проблему утилизации пластиковой тары. Обычные пластики, или полимеры, практически не разлагаются в естественных условиях. Они переполняют контейнеры, преобладают на всех свалках, разрушают не только красоту природы, но и некоторые живые организмы - как на суше, так и в водоемах. Существует альтернатива - использование біопластиків, которые разлагаются. Новые пластики, которые разлагаются, не вредят окружающей среде и не оставляют за собой никаких следов, кроме воды и мизерного количества перегноя и углекислого газа.
По определению Международной организации стандартизации, пластики, которые разлагаются, - это полимеры, которые расщепляются под воздействием бактерий, грибков и водорослей. Скорость их разложения зависит от вида полимеров, типа факторов, разлагающих, концентрации катализаторов, влажности, освещенности, температуры и других причин.
Биопластики, которые разлагаются, производят из органических материалов (целлюлозы, каучука, зерна, молока) или получают в результате различных биотехнологических процессов (фибра, целлулоид и другие материалы).
Довольно перспективные би on ластики на основе кукурузы, которые на 2/3 состоят из целлюлозы. Такая упаковка разлагается полностью. Недавно была представлена пленка, изготовленная из кукурузы, полностью разлагается в почве, превращаясь в удобрение. Материал, который получают из кукурузного крахмала, разлагается, как и все продукты органического происхождения, не токсичен даже при сжигании. Эти материалы уже начинают использовать для обертывания журналов, пищевой упаковки в супермаркетах и в индустрии "fast food". Особенно широко их используют для упаковки молочных продуктов и в производстве обычных пакетов-сумок.
Все больше применяется съедобная упаковка пищевых продуктов из казеина - белка, который образуется при свертывании молока. Казеина легко предоставить листовую форму, а более тонкие пленки наносятся непосредственно на продукты, эффективно защищает их от повреждения и загрязнения. Пищевые казеиновые пленки сохраняют влажность продуктов, и их можно использовать для упаковки широкой гаммы молочных продуктов от сыра до йогуртов. Хотя сегодня не обойтись без пластиков, которые активно загрязняют окружающую среду, биопластики является разумной альтернативой в сохранении планеты и здоровья ее жителей.
Отходы как источник энергии
Содержание в отходах органического вещества дает возможность использовать их как топливо. Загрязнение атмосферы в этом случае можно контролировать с помощью определенного оборудования. При сжигании отходов отпадают трудности, связанные с сортировкой и переработкой этих отходов. Недостатком этого способа является то, что получение электроэнергии из отходов не позволяет их компостировать, переделывать.
Перспективным является получение энергии из биомассы, где за энергоносители используют отходы лесных заготовок, свалки мусора, а также отходы животноводства. В энергетических установках, работающих на органических отходах, происходит процесс анаэробного брожения в специальных контейнерах, в результате чего выделяется биогаз - метан, который по трубам поступает в печи, где сжигается. В некоторых странах работает технология использования биогаза свалок. Заполненные свалки мусора засыпают почвой, бурят скважины, опускают в них трубы, по которым метан поступает в печи энергоустановок.
Но в основном преобладает вывоз отходов на свалки, где их скапливается огромное количество. Хранение отходов на свалках является экологически опасным. Отходы содержат большое количество влажных органических веществ, которые разлагаются и образуют опасный фильтрат и вонь. При высыхании продукты неполного разложения образуют насыщенный загрязнениями и микроорганизмами пыль. Вследствие этого происходит интенсивное загрязнение воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод. Носителями патогенных микроорганизмов являются мухи, крысы, птицы, бездомные собаки и коты. Кроме патогенных микроорганизмов, отходы содержат яйца гельминтов (глистов), которые могут жить на свалках в течение нескольких лет. Микроорганизмы, которые обитают в твердых бытовых отходах, являются возбудителями гепатита, туберкулеза, дизентерии, респираторных, кожных и других заболеваний.
Обычно большая часть твердых бытовых отходов также вывозится и сжигается на открытых площадках. Это позволяет уменьшить объем материала и продлить срок работы свалки, однако отходы плохо горят. Такие свалки нещадно дымят, распространяя зловоние, и служат рассадником мух, крыс и т.д. Однако открытое сжигание бытовых и промышленных отходов на городских свалках происходит в значительных объемах.
В некоторых городах используют печи для сжигания мусора, но без надлежащего контроля они становятся основными источниками загрязнения воздуха.
в Качестве альтернативы чаще всего используют захоронения (могильники). При этом мусор просто зарывают в землю или выбрасывают и засыпают землей. Из-за того, что отходы в этом случае не горят и покрыты несколькими сантиметрами почвы, удается избежать как загрязнение воздуха, так и нежелательных организмов.
Как правило, любой участок земли, которая имеет естественное углубление, становится местом захоронения отходов. Обычно для этого выбирают заброшенные карьеры, траншеи, овраги, заболоченные низины и др. Какие же проблемы возникают при этом?
Проблемы, связанные с захоронением отходов:
- вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод;
- образование метана;
- присадка почвы.
самая Серьезная проблема - это загрязнение грунтовых вод. Когда вода проходит через необработанные отходы, образуется особенно ядовитый фильтрат, в котором наряду с остатками разложенной органики присутствуют железо, ртуть, свинец, цинк и другие металлы из заржавевших консервных банок, разряженных батареек и других электроприборов, а также красители, пестициды, моющие средства и другие опасные загрязнители. Этот фильтрат может попадать прямо в подземные водоносные горизонты.
Другая проблема - это образование метана. Похоронено мусора не имеет доступа к кислороду, поэтому его разложение - анаэробное, а один из продуктов его - биогаз, который на 2/3 состоит из легковоспламеняемого метана. Образуясь в толще отходов, он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы домов, накапливаться там и взрываться при зажигании.
Наконец, по мере разложения отходы проседают, образуются неглубокие углубления, в которых скапливается вода, а весь участок превращается в болото.
Следует также добавить, что сегодня практикуют захоронения отходов в глубоководных зонах океана и экспорт в другие страны (в частности, радиоактивные отходы).
В последние годы возникла новая концепция обращения с отходами - Zero Waste. Срок Zero Waste, который уже получил достаточное распространение за рубежом, имеет два значения: "ноль отходов" и "ноль потерь". В объединении этих двух значений и заключается новый принцип отношения к отходам производства и потребления.
Своим происхождением термин Zero Waste обязан индустрии. Речь идет о переносе в сферу экологии идей тотального управления качеством, которые возникли в Японии и первоначально сводились к идее Zero Defects (ноль дефектов). Эта концепция предусматривала разработку методов, которые дают возможность фирме полностью исключить брак, ее с успехом использовали такие производители, как Toshiba, которые смогли свести количество отказов к одному на миллион.
Японские фирмы были среди первых, кто принял идеи Zero Waste, в частности, Honda течение 10 лет сократила количество отходов на 98%, a Toyota собирается достичь нулевого уровня до 2006 г.
За последние годы идеи Zero Waste достались муниципального уровня. В 1996 г. Канберра стала первым городом, который установило для себя контрольные показатели Zero Waste (на 2010 г.) Пример Канберры способствовал возникновению движения муниципального Zero Waste в Новой Зеландии. Некоторым муниципалитетам штата Калифорния удалось достичь выполнения начального контрольного показателя - 50%-го снижения количества отходов, и теперь они реализуют новый этап.
В стратегическом плане центральное место в концепции Zero Waste сохраняется за интенсивным использованием вторичного сырья и компостированием. Однако влияние Zero Waste идет гораздо дальше этих подходов - Zero Waste переносит центр тяжести с непосредственно отходов на более широкий проект индустриальной перестройки. Три основные задачи Zero Waste:
- "нулевой сброс";
- "нулевой выброс";
- сведение отходов к нулю.
"Нулевой сброс"
Эта стратегия в первую очередь направлена на сведение к нулю токсичности отходов. То есть необходимо исключить выбросы и сбросы токсичных веществ, которые не подлежат естественным процессам разложения и способны накапливаться в окружающей среде. Ставится цель достичь нулевых сбросов за счет поэтапного приостановления производства соответствующих веществ.
"Нулевой выброс"
Второй принцип Zero Waste - снижение до нуля ущерба, наносимого атмосфере. Главная проблема - уменьшение выбросов метана со звалищ. ее в значительной степени удастся решить за счет запрета отправки на свалки биологических отходов, не прошедших санитарной обработки (компостирование). И еще: как управление отходами может помочь восстановлению карбонового баланса? Под Zero Waste в этом контексте понимается не исключение выбросов СО2, а только:
- сведение к минимуму потерь энергии, которая содержится в существующих материалах и продуктах, и использование энергии ископаемого топлива для процесса переработки;
- исключение из оборота карбона за счет возврата компостованих органических материалов в почве.
- сведение отходов к нулю.
Концепция Zero Waste направлена на решение задачи исключения любых отходов: не будет больше отходов, от которых необходимо освобождаться. Никакие материалы не будут считаться бесполезными - вместо этого будет підшуковуватися способ их использования. Одним из теоретиков Zero Waste - М. Браунгартом - было предложено концепцию "восходящего циклического производства". Например, через негорючесть рисовой шелухи в Азии существовали проблемы с утилизацией отходов от переработки риса. Браунгарт предложил новые методы использования опилок - прежде всего как замена полистирола для упаковки электронного оборудования, а после этого использование в виде огнеупорного строительного материала.