Технологии, которые “убирают” мусор

Сейчас во всем мире перерабатывают в среднем 60% отходов, а в отдельных странах – даже 99%. Утилизация мусора решает много глобальных проблем:  загрязнение планеты, нехватка энергоресурсов, сокращение площади лесов, продовольственный кризис, безработица. Переработка отбросов превратилась в очень прибыльный бизнес, на котором некоторые сколотили целые состояния.

Каким образом обустроить цветущие сады на месте зловонных свалок? У каких методов есть будущее, а какие уходят в прошлое? Ответы на эти и другие вопросы – в обзоре 365-invest.com, в котором мы рассмотрим технологии переработки в зависимости от вида мусора.

Органические отходы

#1 Из сорняков – удобрения

компост
Удобрение из компостной кучи

Компостирование – древнейшая технология, которую применяют крестьяне и дачники, чтобы переработать сорняки, испорченные овощи (фрукты, ягоды) и другие пищевые отходы. Она основана на естественном разложении органических веществ грибками и бактериями. При компостировании  образуется вода, углекислый газ, метан, тепловая энергия и компост (гумус или перегной). Последним удобряют огороды, сады и поля.

При пассивном методе отходы складывают в кучу или в приготовленную яму и время от времени переворачивают. На переработку может уйти от нескольких месяцев до года. Чтобы ее ускорить, отходы переворачивают раз в неделю и поливают при засухе. Предприятия практикуют компостирование в валках (трапециевидных кучах) и туннельных камерах. В первом случае отходы переворачивают погрузчики и специальные механизмы. Во втором – органикой наполняют камеру, которая может вращаться. Для ускорения процесса применяют аэробные (с участием кислорода), анаэробные (без доступа кислорода) или смешанные методы.

Преимущества компостирования: полная утилизация органики, получение органических удобрений, низкие затраты. Недостаток технологии: выбросы в атмосферу метана и углекислого газа, которые усиливают “парниковый эффект”.

#2 Тепло, свет и горючее вместо могильника

Мусоросжигательный завод
Мусоросжигательный завод Шпиттелау (Австрия) превращает мусор в свет, тепло и шлак для строительства

Там, где мало места, но есть опасные отходы (например, трупы животных), применяют не менее древнюю и самую распространенную технологию – сожжение. При этом в печах мусоросжигательных или цементных заводов образуется пепел, пар, тепло и газ. Поэтому во многих странах технологию используют для обогрева домов и получения электричества.

Мусор на заводах сжигают несколькими способами. При слоевом сжигании  пласт отходов на колосниковой решетке обдают горячими воздушными потоками. Пиролиз и газификация (нагрев под давлением без кислорода) позволяет получить из опасного мусора горючие жидкости и газы, то есть топливо в чистом виде. При технологии кипящего слоя отходы сжигают в печах с песком и доломитовой крошкой. При этом горящие частицы быстро перемещаются, “кипят”.

Сожжение мусора сопряжено с выбросами огромного количества токсичных веществ – диоксинов, фуранов, углекислого газа, тяжелых металлов. Ученые подсчитали: сгорание тонны твердых отходов “насыщает” атмосферу углекислотой того же веса. Поэтому на мусоросжигательных заводах дымовые газы очищают пылевым и электростатическим фильтрами, скрубберами и другими устройствами-поглотителями.

Преимущества сжигания: высокая скорость переработки, уменьшение объема отходов, исчезновение свалок. “Минусы”: загрязнение атмосферы токсинами, высокие затраты.

#3 Биогаз из объедков

биогазовая установка
Домашняя биогазовая установка

Технологию получения биогаза (метана) можно назвать обновленной версией компостирования, которую довели до совершенства. Первую биогазовую установку соорудили 160 лет назад в Индии. Сейчас их там уже несколько миллионов. Больше всего биогаза вырабатывают в Китае – 7 млрд кубометров ежегодно. Автобусы с биогазовыми двигателями выпускают автоконцерны Volvo и Scania. Половину птицеферм Западной Европы согревают биогазом. Кое-где он стал топливом для электростанций.

Сырьем для промышленных установок служат органические отходы – навоз, помет, кровь, жир, внутренности животных, жом от фруктов и ягод, мезга, кофейная пульпа, трава, водоросли. Роль компостной кучи выполняет реактор, где живут анаэробные бактерии. Они разлагают биомассу, которая подогревается и перемешивается. Биогаз, который выделяется при этом, заполняет хранилище.  

Преимущества биогазовых установок: полная утилизация любых органических отходов, улавливание и использование “парниковых” газов, почти бесплатное топливо. “Минусы”: нет.  

Неорганические и другие отходы

#1 Из макулатуры – рубероид и … банкноты

макулатура
Линия по переработке макулатуры в салфетки и туалетную бумагу

Во всем мире более половины старых газет, журналов, картона и прочих бумажных отходов, которые мы привыкли называть макулатурой, сдают на переработку. Добавление их в процессе производства бумаги – суровая необходимость. Как ценный сырьевой ресурс, макулатура отлично заменяет целлюлозу, древесную и бумажную массу. Из нее делают контейнеры для яиц, коробочный, тарный и гофрокартон, рубероид, пергамин, писчую, типографскую и туалетную бумагу, волокнистые плиты и даже банкноты. Переработка макулатуры позволяет сэкономить дорогую древесину и сохранить от вырубки часть лесов.

К сожалению, полностью уберечь лесные насаждения не получится: после 5-7 циклов использования бумажные волокна теряют прочные связи, обезвоживаются и деформируются. Вторая, пока неразрешимая, проблема, над которой бьются химики – растворение клейких веществ с почтовых марок, этикеток, корешков книг и журналов. Доходит до смешного: среди вторсырья попадаются паспорта, старинные фотоальбомы, писаные иконы, раритеты первопечатников и прочие “сюрпризы”.

В упрощенном виде технология переработки макулатуры выглядит так. Сначала ее замачивают, измельчают и превращают в волокнистую массу, которую пропускают через крупное сито. Затем из нее выжимают воду, подсушивают и формируют бумажное полотно. Материал пропускают через мелкое сито, центрифугу, обрабатывают пеной, сжатым воздухом и очищают.

Преимущества переработки макулатуры: безвредная утилизация бумажных отходов, экономия древесины, разгрузка свалок. “Минусы”: высокая энергоемкость, большой расход воды, необходимость тщательной сортировки.

#2 Из стеклотары – дома и особняки

Дом из бутылок
Дом Джафарова из стеклотары стал “изюминкой” Гянджи (Азербайджан)

Стекло не вступает в реакцию с жидкостями, сыпучими и газообразными веществами. Эта нейтральность обеспечивает изделиям из него широкие возможности для повторного использования.

Во многих странах стеклянные бутылки и банки принимают в специальных пунктах (магазинах) взамен на залоговую цену и отправляют на завод. Перед повторным использованием там их стерилизуют горячими щелочами или иными растворами. В европейских странах старую стеклотару предпочитают переплавлять в новую. Поэтому даже целые бутылки разбивают внутри баков для сбора отходов. Таким же образом утилизируют медицинский инструментарий из стекла. Среди всех видов мусора доля перерабатываемого  в мире старого стекла остается самой высокой (80%).

Немало народных умельцев построило дома из стеклотары. Например, у литовца Витаса Янускявичуса на особняк из 5 комнат в 2 этажа ушло 4 года работы (2002-2006), а также 18 тысяч бутылок из-под пива, водки и шампанского. Его предшественник, азербайджанец Ибрагим Джафаров, в краткие сроки (1966-1967) соорудил почти такой же из 48 тысяч емкостей.

Преимущества переплавки стеклобоя: утилизация травмоопасного мусора (период разложения – 1000 лет), удешевление стеклопроизводства, экономия природных ресурсов. “Минусы”: энергоемкость, выбросы “парниковых газов”.

#3 Из радиодеталей – золото

переплавка радиодеталей
Так некоторые “кулибины” выплавляют драгметаллы из радиодеталей

Лом черных, цветных и драгоценных металлов собирают и переплавляют в новые изделия уже более сотни лет.  Олигархи ряда стран сколотили на этом огромные состояния. Ежегодный объем только черного лома, которые продают на мировом рынке, достигает 50 млн тонн.

В последние годы очень актуальным стало извлечение золота, платины и меди из электронного мусора. Для этого измельченные детали заливают смесью азотной и соляной кислот. Большую часть металлов, которые остаются в растворе, добывают методом химической сепарации (разделения).

Преимущества переплавки металлолома: экономия природных ресурсов, спасение металлов от коррозии, окисления и разложения, снижение уровня загрязненности. “Минусы”: выбросы токсичных соединений, энергоемкость, затратность.

#4 Из пластиковых бутылок – скамейки

пластиковые скамейки
Скамейки и урна из пластикового мусора в Екатеринбурге

Со времени появления пластика в 1855 году проблема утилизации отходов из него становится все острее. Из них состоят “Тихоокеанский мусороворот” и еще 4 мусорных пятна Мирового океана. Попытки сжигать пластиковые отходы приводят к сильнейшему загрязнению окружающей среды. Поэтому сейчас их утилизируют менее “грязными” способами.

В Европе перерабатывают всего 30% пластиковых отходов, в Китае – 25%, в США – 9%. Из них делают одежду, полиэстеровое волокно, обвязочную ленту, уличные скамейки, урны, столбы, плитку, полиэтиленовую пленку. Например, на предприятии “Уралтермопласт” в Екатеринбурге (Россия) отходы после очистки и дробления на гранулы плавят при температуре 140-200 градусов, чтобы залить в формы. Использованные пластиковые бутылки, контейнеры и трубы превращаются в доски, ограждения, решетки и даже детские площадки.

В Англии кусочки пластика разлагают, используя пиролиз. Для этого их помещают в реактор с кипящим слоем, где температура достигает 500 градусов. В бескислородной среде отходы под действием тепла распадаются на компоненты, которые можно применять в легкой промышленности.

Японские биологи недавно обнаружили бактерию, которая обитает в обычном грунте и способна питаться исключительно PET-пластиком или лавсаном. Благодаря двум ферментам микроорганизмы расщепляют пластмассу на молекулы воды и углекислого газа. Одна беда: бактерии работают медленно, растворяя пластик лишь за 6 недель. Однако исследователи не унывают, ведь если посадить колонии таких “пластикоедов” на горы мусора, те начнут постепенно “таять”. Подобные свойства обнаружены у некоторых видов грибков и жуков. Если ученые научатся синтезировать нужные ферменты, разложение пластика можно будеть ускорить.

Преимущества переработки пластика: ликвидация свалок и загрязнения природы, безотходное производство (при переплавке), экономия природных ресурсов. “Минусы”: выбросы “парниковых газов” и токсичных веществ.

#5 Из батареек – дороги

Переработка батареек
Переработку батареек не назовешь экологичной

Во всем мире ежегодно выбрасывают миллиарды отработанных батареек, а перерабатывают лишь половину (в Австралии – 80%). К примеру, заводу в Челябинске элементов питания (200 тонн), собранных за год, хватает на … 4 дня. Завод в Могилеве (Беларусь) загружен лишь на 70%. В Европе этот бизнес лучше развит: батарейки перерабатывают около 40 предприятий.

Отработавшие свой ресурс батарейки и аккумуляторы содержат свинец, никель, литий и другие металлы. От типа “начинки” зависит выбор метода переработки. Упомянутый челябинский завод добывает цинк, графит и железо из щелочных элементов питания гидрометаллургическим способом (выщелачивание химреактивами), а французские предприятия – составные из никель-кадмиевых, но уже  пирометаллургическим (плавка при высокой температуре).

Литий-ионные и никель-металл-гидридные батареи перерабатывают методом восстановления металлов (углеродом или другими восстановителями). Обычно вначале вскрывают корпус, удаляют пластмассу и изоляцию. Металлические части измельчают, нагревают и плавят. Лишние компоненты выжигают и они превращаются в шлак, который используют при строительстве дорог и домов. Никель и хром получают при отливке с добавкой железа. На некоторых заводах для выделения лития и кобальта применяют жидкий азот.

Преимущества переработки батарей: нейтрализация их токсичной “начинки”, добыча ценных металлов, экономия природных ресурсов. “Минусы”: высокая энергоемкость, огромные затраты, малая окупаемость, выбросы вредных газов.

#6 Лазер заменит саркофаги?

ядерные отходы
Утилизация ядерных отходов – “подарок” для потомков

Сейчас радиоактивный мусор не перерабатывают, а утилизируют, применяя особые способы упаковки, хранения (захоронения) и дезактивации. Твердые ядерные отходы (одежду, обувь, ветошь) сжигают в печах, а пепел – цементируют. Затвердевший материал закупоривают в желтые 200-литровые бочки и в железобетонных контейнерах транспортируют в специальное хранилище.

Жидкие ядерные отходы (воду из системы охлаждения реактора) цементируют (иногда перед этим выпаривают) и далее по указанной схеме. Конструкции аварийных или старых реакторов закрывают саркофагом для консервации. Например, объект “Укрытие-2” над четвертым энергоблоком Чернобыльской АЭС построили, чтобы в будущем извлечь остатки топлива и весь радиоактивный мусор, а потом утилизировать. Увы, результат этих усилий один – неприятный “подарок” для потомков, которым придется ликвидировать последствия атомных “экспериментов”. 

Надежду на решение проблемы ядерных отходов подарило открытие группы российских ученых. В 2015 году Георгий Шафеев и его подчиненные из Института общей физики имени Прохорова объявили о технологическом прорыве: с помощью лазера они ускорили распад цезия-137 с 30 лет до 1 часа (!). Идея покорить радиацию сильным электромагнитным излучением захватила и их коллег из Японии и США. Тем более, что на родине открытие “шафеевцев” встретили “в штыки”.

Преимущества утилизации ядерного мусора: снижение радиационного фона, ликвидация последствий аварий, катастроф и атомных испытаний. “Минусы”: колоссальные затраты, недостаточная дезактивация, накопление отходов, отсутствие переработки.

Как видим, с точки зрения бизнеса наиболее выгодной и быстро окупаемой можно назвать утилизацию органического мусора и технологию получения биогаза. Способы переработки пластиковых отходов, которых накопилось больше всего, “пожирают” инвестиции и вызывают нарекания у экологов. Остальные технологии нуждаются в дальнейшей доработке.

Однако ситуацию можно исправить. Исследования и открытия ученых дают надежду, что в будущем планету будут очищать не “химией”, огнем и другими варварскими способами, а с помощью растений, бактерий и грибов. Биотехнологии превратят свалки в сады, могильники – в парки, а кучи мусора – в клумбы.

Источники:: b-i-o-n.ru, ria.ru, mk.ru, vesti.ru, hnpp.gov.ua. Подготовил Станислав Клопот.


Расскажите об этом друзьям



Хотите узнать о будущем больше?

Узнайте где деньги будут завтра!

Как современные технологии изменят бизнес? От чего стоит отказываться уже сейчас? Какие бизнес-идеи будут востребованы через 5, 10 и 15 лет? Какие отрасли останутся выгодными и актуальными, а какие умрут?

Заглянуть в будущее