Як проблему утилізації побутового сміття вирішують в розвинених країнах? Наведіть приклади
- Як проблему утилізації побутового сміття вирішують в розвинених країнах? Наведіть приклади.
Відходи — речовини, матеріали і предмети, що утворюються в процесі людської діяльності, і не мають подальшого використання за місцем утворення, чи виявлення. Відходи розглядаються насамперед як фактор, що спричиняє забрудненню навколишнього природного середовища, займає простір природних екосистем, негативно впливає на живі природні об’єкти, і тому потребує видалення та знищення.
Тверді побутові відходи (ТПВ) — відходи, що утворюються у процесі життєдіяльності людини: харчові продукти, предмети побуту, відходи після ремонту квартир, сміття громадських будівель і споруд та інші. Забезпечення життєдіяльності людини пов’язано з появою величезної кількості різноманітних твердих побутових відходів. Цьому сприяє значне зростання в останні десятиріччя споживання у всьому світі. Зараз один житель у середньому продукує 200-300 кг/рік ТПВ, при цьому їхня кількість щорічно збільшується на 3−5 %. У даний час маса потоку ТПВ, що поступає щорічно в біосферу, досягла майже геологічного масштабу і складає близько 400 млн. тон на рік, що негативно впливає на санітарно-епідеміологічне благополуччя населених пунктів.
Екологічні дослідження, проведені в останні десятиріччя в багатьох країнах світу, показали, що все зростаюча руйнівна дія антропогенних чинників на навколишнє середовище привела його на межу кризи. Серед різних складових екологічної кризи (виснаження сировинних ресурсів, виникнення нестачі чистої прісної води, можливі кліматичні катастрофи) загрозливих розмірів набула проблема забруднення природних ресурсів — повітря, води і ґрунту — відходами промисловості і транспорту. Забруднення природного середовища, що продовжуються, твердими, рідкими і газоподібними відходами виробництва, і споживання, викликає деградацію навколишнього середовища, останнім часом залишається найгострішою екологічною проблемою, що має пріоритетне соціальне, і економічне значення.
Європейські країни прийняли стратегію, відповідно до якої поновлювані джерела енергії, зокрема, ТПВ, мають скласти в їх енергобалансі
10–15 % до 2010 р.. Але на практиці далеко не всі західні країни однаково справляються навіть з проблемою сортування відходів. Так, у США система роздільного сортування майже не розвинена. Сміття з домогосподарств збирають у поліетиленові мішки і вивозять на полігони, яких у країні нараховується понад шести тисяч. Вже безпосередньо на полігонах зі сміття чорнороби вручну вибирають пляшки, металеві предмети, небезпечні речі. Завдяки великій території і доступу до світових ресурсів США поки що не застосовують вторинне використання відходів (повернення їх у господарський оборот). Супердержава утилізувала не більше 20 % власних відходів.
У Європейському Союзі ситуація з управлінням відходами краща, хоч і не однакова в різних країнах. Наприклад, в Ісландії приблизно 70 % побутових відходів все ще відправляють на полігони, 3 % спалюють, 26 % утилізують іншими способами. У середньому лише 28 % ТПВ від загальної кількості утворених відходів утилізуються . В Італії з 24 млн т сміття, що утворюється щорічно, 8 млн т взагалі не збирається. Закінчує свій шлях на звалищі 95 % побутових відходів в Іспанії. Однак в Мадриді розвивається ініціатива зі
створення центрів, в які жителі міста зможуть передавати особисті речі, предмети домашнього вжитку, які вже не використовуються, меблі, скло, папір, картон, батарейки протягом всього тижня. Такі пункти називають центрами збору вторинного використання відходів і облаштовуються вони поблизу житлових будинків. У Мадриді не має пунктів з накопичення сміття і відповідно не утворюються неприємні запахи, а також інші незручності для жителів. У переробці і вторинному використанні відходів лідирують Німеччина, Австрія, Нідерланди, Швейцарія. Але і тут про стовідсоткову переробку сміття і повернення його в господарський оборот тільки мріють.
Австрія однією з перших у світі налагодила збирання скла і склобою роздільно за забарвленням: білим, зеленим, коричневим. Таке сортування сприяє виробленню із вторинної сировини продукції відмінної якості. Світовий лідер з охорони природи Фінляндія успішно вирішує проблему утилізації ТПВ. Зокрема, в містах встановлено контейнери для різних відходів, у магазинах – ящички для використаних батарейок. Пляшки та пакети від молока
здають у приймальні пункти. У Німеччині, Франції, Італії, Бельгії, Данії, Австрії, Нідерландах сортування побутових відходів населенням матеріально стимулюється. Там кожну групу відходів вивозять окремо за певними графіками. Мешканці будинків кладуть відходи до контейнерів або пакетів, різних за кольорами чи емблемами-позначками. Придатні для утилізації компоненти транспортуються до сортувальних установок, де їх доводять до кондиції, яка відповідає технічним умовам приймання на промислові підприємства як вторинної сировини.У багатьох країнах ТПВ розглядають як джерело енергії. Наприклад, Італія велику увагу приділяєи видаленню надміру вологих фракцій із відходів шляхом попереднього відбору, що дає змогу підвищити їх теплотворну здатність, наближуючи їх до палива. Енергія, отримана із відходів через спалювання, частково використовується для роботи установок, покриваючи 50–60 % їх експлуатаційних витрат, а також для передачі в електричні та теплові мережі
Кількість твердих побутових відходів в Україні невпинно зростає, що дуже негативно впливає на стан довкілля та здоров’я людей. Наразі побутові відходи переважно вивозять на спеціально облаштовані полігони та стихійні звалища. Незначну частину відходів знешкоджують на сміттєспалювальних заводах. Проте у розвинених країнах застосовують багато методів утилізування побутових відходів, серед яких основними слід вважати рециклінг, компостування, анаеробне ферментування та термічне обробляння. Розглянемо наявну практику застосування цих методів, оцінюючи їх позитивні і негативні особливості.
Відходи слід розглядати не тільки як
джерело забруднення
Система поводження з відходами передбачає рециклінг (повторне використання відходів як сировини) - 10-15\% загального обсягу відходів, складування на полігонах - 75-85\%, знешкодження - 5-10\%. Основним пріоритетним напрямом має стати рециклінг, і тільки за відсутності технічних можливостей або економічної доцільності слід використовувати знешкодження та складування.
Повторне використання (рeциклінг). Рециклінгу передує роздільне збирання або сортування побутових відходів. Слід однак зазначити, що якість сортування значною мірою залежить від загальної культури і дисциплінованості населення. В Україні сьогодні роблять лише перші спроби впровадити роздільне збирання ТПВ. Після сортування вилучені компоненти переробляють, виготовляючи товарний продукт. Для цього необхідно створити та розвивати спеціальну індустрію, яка працює на вторинній сировині. В усьому світі 55\% балансу сировини складає вторинна сировина, а в найбільш розвинутих країнах - до 70\%. Тому основний стратегічний напрям у ресурсозбереженні первинної сировини - орієнтація на використання промислових відходів як вторинної сировини з метою ефективного використання багатств природи й зменшення забруднення навколишнього середовища.
Залежно від властивостей і складу самих відходів виділяють такі групи вторинної сировини:
Відходи, що за своїм фізико-хімічним біоскладом однакові з вихідною сировиною, але відрізняються від неї вмістом корисної речовини, шкідливих домішок та інших споживчих властивостей. Це відходи, що, як правило, утворюються і використовуються в межах однієї галузі, причому їхня утилізація слугує тим же цілям, що й використання природної сировини. Мова йде, зокрема, про відходи металу в металообробних галузях, залізовмісні відходи у металургійній промисловості, відходи деревини в деревообробній промисловості тощо.
Відходи, що заміняють певну повноцінну сировину й матеріали та реалізовані споживачам як кондиційна сировина, але з поправкою на якість і з урахуванням витрат на підготовку до подальшого використання. Звичайно, для утилізації таких відходів не потрібно спеціальної підготовки (або ж вона зводиться до мінімуму). До цієї групи належать, наприклад, відходи гірничодобувної промисловості, використовувані у виробництві будівельних матеріалів, велика частина відходів переробної промисловості промислового комплексу.
Відходи, що з урахуванням економічної доцільності можуть бути відновлені як повноцінний матеріал і знову використані (з урахуванням витрат, пов'язаних з доведенням їх до ефективного застосування). Третя група включає відходи, які утворюються в невеликих кількостях у багатьох виробництвах, що виключає їх пряме використання на великих підприємствах. Як правило, це відходи виробничого й побутового споживання, утилізація яких здійснюється на спеціалізованих підприємствах.
Ступінь переробки різних видів відходів також безпосередньо залежить від наведеної класифікації: найбільшою мірою в даний час використовуються відходи, одержувані й споживані на підприємстві (перша група), проміжне положення займають відходи другої групи, і, нарешті, недостатньо утилізуються відходи третьої групи.
В усіх розвинутих капіталістичних і західноєвропейських країнах є великі ресурси вторинних сировинних матеріалів. Процес використання вторинної сировини перетворюється в особливого виду виробничу діяльність, що набуває ознак галузі матеріального виробництва, тобто сукупності відособлених підприємств і організацій щодо збору, обробки, переробки й доставки відходів виробництва й споживання та продукції, виготовленої з них.
У розвинутих країнах цією діяльністю займаються тисячі фірм. Цей бізнес практично не монополізований. Наприклад, у Німеччині функціонує понад 6000 фірм, у Франції збором і обробкою неметалевої вторинної сировини зайнято 7000 підприємств, а заготівлею і торгівлею брухтом чорних і кольорових металів - близько 2000 фірм, у Японії - понад 600 підприємств по заготівлі і переробці відходів, у СІЛА - приблизно 2000 компаній заготовляють і підготовляють до використання вторинні метали. Чисельність працівників на більшості з цих підприємств зазвичай не перевищує кілька десятків чоловік .
Кращі показники у світі по використанню вторинної сировини має Японія, що зумовлено низкою причин, у тому числі її великим економічним потенціалом, дефіцитом природних ресурсів, дуже високою щільністю населення.
Японія досягла високих
У законодавстві Японії встановлена відповідальність за переробку відходів виробництва тих підприємств, де вони утворилися. За збір, обробку і переробку побутових відходів несуть відповідальність муніципалітети. Підвищенню ефективності роботи щодо залучення у виробництво ресурсів багато в чому сприяє Японська асоціація з питань освоєння невикористовуваних ресурсів, яка створена в 1980 р. і сприяє максимальній утилізації відходів і побічних продуктів промислового виробництва приладів, що вийшли з ужитку, устаткування і матеріалів, а також Усеяпонська федерація промислових відходів.
Центральним органом, який відповідає за вирішення питань використання відходів, є Міністерство охорони здоров'я й добробуту, що один раз у п'ять років проводить інвентаризацію відходів.
Наразі США, Швейцарія і Японія досягли відповідно 23,8, 23 і 20 % рeциклінгу відходів. Водночас принаймні 65–70 % твердих відходів (це переважно органічний компонент) мають бути перероблені іншим способом.
Біотермічне компостування твердих побутових відходів у світовій практиці розвивалося як альтернатива спалюванню. Передбачали, що одним із напрямів утилізування органічного компонента побутових відходів буде переробляння його в органічне добриво (компост). З відомих сьогодні методів найефективнішим і найбільш гігієнічним є метод переробляння в циліндричних барабанах, що обертаються. Труднощі здійснення цього методу полягають у досить складному процесі сортування і необхідності попереднього переробляння відходів, що потребує побудування спеціальних заводів. У країнах СНД з 1971 до 1994 року було збудовано 9 заводів, на яких реалізовано практично одну й ту саму технологію прямого компостування побутових відходів. Усі заводи мали обладнання для здійснення трьох основних технологічних операцій: часткового попереднього підготовляння відходів; біотермічного анаеробного компостування; очищення від домішок та складування компосту. На деяких заводах запроваджують технологію термічного обробляння фракцій, що не підлягають компостуванню. Однак компост, отриманий на усіх зазначених заводах, має поганий товарний вигляд, низьку якість, його складно продати.
Анаеробне ферментування твердих побутових відходів. На сьогодні більшість ТПВ великих міст вивозять на полігони, розташовані за десятки кілометрів. Зауважимо, що оскільки обладнаних відповідно до санітарних норм полігонів в Україні обмаль, значну частину твердих погбутових відходів вивозять на необладнані або стихійні звалища. Звалища є серйозним джерелом забруднення довкілля токсичними речовинами, іонами важких металів, звалищними газами, а в разі загоряння сміття — діоксинами, фуранами і біфeнілами, причому концентрації небезпечних речовин інколи в 1 000 і більше разів перевищують гранично допустимі. Можна прогнозувати, що в найближчій перспективі кількість сміттєзвалищ помітно не зменшиться. У такій ситуації найефективнішим залишиться метод санітарного засипання землею і отримання біогазу. З цією метою побутове сміття засипають за визначеною технологією шаром ґрунту товщиною 0,6—0,8 м і утрамбовують. Такі полігони оснащують вентиляційними трубами, газодувками та ємностями для збирання біогазу.
Видобувати та утилізувати біогаз, утворений у процесі розкладання побутових відходів, почали наприкінці 70-х років минулого століття у США (на сьогодні там діє близько 80 установок для спалювання метану), а пізніше — у країнах Західної Європи. Цей метод часто розглядають як альтернативне джерело енергії (або хімічної сировини), завдяки чому він набуває широкого поширення у світовій практиці. У США видобування біогазу вважають комерційно вигідним.
Теоретично вихід звалищного газу, придатного для збирання та використання, становить 100 м3/т ТПВ (або 5 м3/т ТПВ за рік упродовж 20 років) за вмісту метану 55 % (теплотвірна здатність — 19,8 МДж/м3). За розрахунками річний потенціал звалищного газу в Україні складає близько 400 млн м3. Найбільш рентабельним є його промислове використання на підприємствах, розташованих безпосередньо поблизу полігону, або виробляння електроенергії та постачання її у мережу.
Однак промислове використання біогазу можливе, як мінімум, лише через 5–10 років після створення полігону, вихід його є нестабільний, а рентабельним воно є лише за обсягів ТПВ понад 1 млн тонн. До недоліків складування відходів на полігонах слід віднести виведення з обігу великих площ сільськогосподарських угідь, труднощі щодо організування нових звалищ через формування ринку землі і відсутність вільних земельних ділянок, значні витрати на транспортування відходів та нераціональне використання органічного компонента ТПВ (оскільки за цією технологією використовують лише невелику частину енергетичного потенціалу відходів). Усе це спонукає вести пошук більш раціональних шляхів переробляння і утилізування ТПВ.
Термічні методи переробляння. На цей час у світовій практиці найбільшого розповсюдження набули термічні методи утилізування ТПВ — спалювання, газифікування і піроліз.
Спалювання є найбільш технічно відпрацьований серед усіх методів промислового переробляння відходів. З моменту винайдення цього методу техніку та технологію спалювання весь час удосконалювали. Тривала практика спалювання відходів дозволяє чітко визначити його переваги та недоліки. Провідні незалежні європейські інститути вважають спалювання відходів вигідним, оскільки при цьому можна отримувати електроенергію і тепло. Але слід зауважити, що це єдиний позитивний момент. Усі відомі сьогодні сміттєспалювальні установки мають низку недоліків, головним з яких є те, що під час роботи вони утворюють вторинні надзвичайно токсичні відходи (поліхлоровані дибeнзодіоксини, фурани і біфeніли), які потім разом з важкими металами потрапляють у навколишнє середовище з димовими газами, стічними водами і шлаком. Хлорорганічні відходи належать до групи вкрай стійких і надзвичайно небезпечних токсикантів. У 2002 р. в Стокгольмі була прийнята Глобальна міжнародна конвенція про заборону стійких органічних забруднювачів. У групу з 12 особливо небезпечних речовин, включених у перелік цієї Конвенції, входять зазначені діоксини, фурани і біфeніли. Суттєвим недоліком сміттєспалювання є також його низька економічність. Коефіцієнт використання теплової енергії навіть на кращих сміттєспалювальних підприємствах США не перевищує 65 %. До того ж для спалювання відходів застосовують значну кількість додаткового рідкого палива (до 265 л на тонну відходів, що їх спалюють).
Рівень спалювання побутових відходів у різних країнах суттєво відрізняється. Так, із загальних обсягів ТПВ частка спалювання становить у Австрії, Італії, Франції, Німеччині від 20 до 40 %; Бельгії, Швеції — 48–50 %, Японії — 70 %; Данії, Швейцарії — 80 %; Англії і США — 14 %; Україні, Росії — 2 %. Водночас багато фахівців вважають, що сміттєспалювальні заводи взагалі не можуть бути екологічно чистими підприємствами. Керівник організації незалежних експертів Росії доктор хімічних наук С. С. Юфіт переконливо довів не лише небезпечність сміттєспалювальних заводів, але й їхню неефективність, нeекологічність і абсолютну економічну неприйнятність для будь-якого місцевого бюджету.
Останнім часом багато компаній переходять від простого спалювання відходів на двоступінчастий процес, що включає стадію піролізу (розкладання органічних речовин без доступу кисню за відносно низьких температур 450–800 °С). Такий процес виявляється енергетично вигіднішим, ніж просте спалювання. У результаті піролізу отримують горючий газ і твердий залишок. Потім той та інший продукти без будь-якої додаткової обробки, відправляють у піч на спалювання. Частина піролізних газів після конденсації може бути виведена із системи і конвертована в рідке паливо. Зрозуміло, що піроліз має ті самі недоліки, що і пряме спалювання відходів. Піролізний газ необхідно очищати від кислих газів типу хлористого водню (НСl), внаслідок чого цей процес стає досить дорогим через застосування спеціального устатковання і використання каустичної або кальцинованої соди; при цьому також не можна уникнути забруднення довкілля важкими металами.
Альтернативою процесові піролізу є процес газифікування, що відбувається аналогічно, але за температури 800–1300 °С і за наявності невеликої кількості повітря. У цьому випадку отриманий газ являє собою суміш низькомолекулярних вуглеводнів, які потім спалюють у печі. На жаль, екологічну ситуацію такий процес також не поліпшує, тому що наявність повітря й наявність в смітті хлорорганічних сполук за високої температури призводить до інтенсивного утворення діоксинів, а солі важких металів із процесу не виводяться і потрапляють у навколишнє середовище.
Найбільш повна деструкція продуктів, що містяться в твердих побутових відходах, відбувається в процесі високотемпературного піролізу або газифікування за температури 1 650–1 930 °С в розплаві мінеральної суміші з добавками металів або за температури до 1 700 °С в розплаві солей чи лугів за наявності каталізаторів (MSOP-технологія). Зазначені способи забезпечують перероблення відоходів практично будь-якого складу, тому що за такої температури повністю руйнуються всі діоксини, фурани і біфeніли. У результаті отримують синтeз-газ — суміш водню, метану, чадного газу, діоксиду вуглецю, водяної пари, оксидів азоту і сірки та твердий залишок, що його видаляють з реактора через спеціальну витіснювальну систему. Синтeз-газ після очищення від домішок можна використовувати безпосередньо як паливо, як сировину у хімічній промисловості або для синтезу рідких вуглеводнів (метанол, бензин).
Цей метод утилізування твердих
побутових відходів є найбільш перспективним
для України, оскільки дозволяє одночасно
вирішувати три важливих проблеми сьогодення,
що стосуються:
1) екологічної безпеки, оскільки у перспективі
дозволить відмовитися від звалищ та полігонів
ТПВ у їх сьогоднішньому вигляді;
2) енергетичної безпеки, оскільки дозволить
частково покривати дефіцит рідких та
газоподібних вуглеводнів в енергетиці;
3) часткового покриття дефіциту вуглеводневої
сировини, що очікується невдовзі у хімічній
промисловості.
Для України прикладом ефективного вирішення проблеми боротьби зі сміттям та стічними водами може бути Франція. Майже в усіх містах усієї країни, є спеціальні сміттєспалювальні засоби, а сміття проходить попереднє сортування. Є велика кількість компостних підприємств, що утилізують побутові відходи та виробляють компост для виноградників та біогаз. Виходить на цей рівень боротьби за чисте екологічне середовище міст і Японія.
Актуальною проблемою міст світу є запобігання утворенню великої кількості відходів. У промисловості для цього необхідно застосовувати особливі технології У побуті в багатьох випадках досить змінити характер упаковки товарів, щоб різко знизити кількість побутових відходів. У ряді країн Західної Європи вже відмовляються від упаковки молочних продуктів в пластиково-картонні пакети і віддають перевагу тарі — скляним пляшкам та банкам. 3 утворенням Європейського Союзу почалася своєрідна «війна упаковок» між Німеччиною Францією та Великобританією, оскільки знищення тари та повернення її виробнику однаково дороге. У США розгорнулася ціла політична кампанія «пляшкових законів» тобто законів, що зобов’язують виробників товарів повернутися від одноразових упаковок до багаторазові тари, зокрема до пляшок.
