Технологии переработки отходов: инновации и экологические аспекты
Привет! Наша планета утопает в мусоре. Свалки, мусор на дорогах и в диких лесах, пластик в море и в организмах живых существ… так и до катастрофы недалеко. Мы решили обсудить, как же сейчас происходит переработка отходов, какие успехи вообще есть в этой области и какие перспективы.
Какие способы переработки отходов используются сегодня
Существует множество технологий переработки отходов и различных перерабатываемых материалов, но остановимся на основных. Для начала поясним, что такое переработка отходов, потому что некоторые люди путают это понятие с утилизацией. Проще говоря, это превращение обратно в полезное сырьё материалов, которые, по идее, можно уже выбросить. Кто-то из вас, может быть, помнит, как в 90-е годы все дружно ходили сдавать газеты и журналы на макулатуру — как раз на переработку. И сейчас начали появляться новые инициативы по переработке стеклянной, жестяной и алюминиевой тары, батареек, одежды, бумаги и картона, а главное — различных видов пластика: всевозможных пакетов, упаковок из-под продуктов и бытовой химии и т. д.
Механическая переработка
Включает в себя несколько этапов: сбор, сортировку, промывку, сушку, измельчение и гранулирование. Они могут варьироваться в зависимости от состава отходов и повторяться для более качественной обработки. К примеру, так можно перерабатывать весь термопластик. Для получения необходимого уровня чистоты материала его сначала сортируют вручную или автоматически, применяя различные методы (например, пенную флотацию, сортировку в ближнем инфракрасном диапазоне, рентгеновскую флуоресценцию, лазерную идентификацию). Затем материал измельчают до необходимых фракций, просеивают и разделяют по плотности.
По такому же принципу перерабатываются и другие твёрдые отходы.
Механическая переработка экономически эффективна, особенно если отходы не сильно загрязнены. Основные затраты связаны со сбором, транспортировкой и обработкой материалов. Важно то, что этот метод сокращает объёмы отходов на свалках и выбросы парниковых газов. Экологическая нагрузка от механической переработки отходов, включая сбор и транспортировку, обычно меньше, чем от производства первичного материала.
Термическая и химическая переработка
Эти методы превращения мусора во что-то полезное используют высокие температуры и химические реагенты. Существует три основных метода: сжигание, газификация и пиролиз.
Сжигание мусора на заводах некоторых стран используют для превращения его в тепло и электричество, обеспечивающие нужды городов. Это помогает уменьшить объём мусора и получить энергию. Однако без сложной (и дорогой) многоступенчатой системы очистки дыма этот способ оказывается очень «грязным». Кроме того, экономически гораздо эффективнее перерабатывать мусор, а не бездумно его уничтожать.
Газификация — более сложный процесс. В нём мусор нагревают до высоких температур с ограниченным доступом кислорода, в результате чего образуется синтез-газ, который можно использовать как топливо или сырьё для химической промышленности.
Пиролиз — метод, при котором отходы нагреваются без доступа кислорода. В результате получаются жидкое топливо, технический углерод, газ и металлокорд (при переработке резинотехнических изделий, в том числе шин). Этот метод особенно хорош для переработки пластика и резины. Например, существуют проекты, где пиролиз используется для превращения старых шин в пиролизное масло — синтетическое топливо.
Биологическая переработка
Это экологически чистый метод, позволяющий эффективно утилизировать органику и создавать полезные продукты. Он использует микроорганизмы для разложения органических материалов.
Биогаз производят из органических отходов, таких как остатки еды, навоз, сельскохозяйственные отходы и сточные воды. Здесь вся суть в анаэробных процессах (разложении без кислорода). Микроорганизмы перерабатывают органику, выделяя при этом метан и углекислый газ. Метан используют для производства электричества или отопления, а остатки после разложения становятся отличным удобрением для почвы, так как они богаты питательными веществами.
Компостирование — ещё один метод биологической переработки, при котором пищевые отходы и другие органические материалы преобразуют в компост. Процесс проходит в несколько этапов. Сначала отходы нагревают за счёт активности микроорганизмов, затем температуру поднимают ещё больше, а в конце процесса снижают, и компост созревает, превращаясь в ценное удобрение.
Физико-химическая переработка
Это осаждение, фильтрация и окисление, которые применяют для очищения и преобразования отходов.
Осаждение используют для отделения твёрдых частиц от жидкости за счёт гравитации. В этом процессе отходы помещают в большие резервуары, где тяжёлые частицы оседают на дно, образуя осадок. Этот метод часто применяют для предварительной очистки сточных вод, чтобы удалить крупные примеси перед дальнейшей обработкой.
Во время фильтрация тоже отделяют твёрдые частицы от жидкости, пропуская отходы через фильтрующие материалы. Например, при обработке сточных вод фильтры задерживают песок или органические вещества, а мембранная фильтрация удаляет мельчайшие частицы и патогены.
Этот процесс применяют для удаления органических веществ, патогенов и токсичных химикатов. При окислении загрязнители разрушают с помощью озона, хлора или пероксида водорода. Например, хлорирование используют для обеззараживания питьевой воды, а озонирование эффективно для удаления цвета и запаха.
Иногда все методы комбинируют для достижения наилучших результатов. Сточные воды, например, могут сначала проходить через осаждение, затем фильтрацию и окисление, чтобы удалить все загрязнители.
Экологические аспекты
Переработка отходов сегодня является чуть ли ни самым эффективным способом замедлить процесс загрязнения окружающей среды. Представьте, сколько тысяч тонн мусора ежедневно отправляется на свалки. Если значительную его часть перерабатывать и превращать в полезные материалы, то это существенно снизит объём отходов, попадающих в почву и воду, и поможет избежать загрязнения тяжёлыми металлами и химикатами.
Также можно сохранить природные ресурсы. Например, перерабатывая бумагу, мы сохраняем леса, которые необходимы для производства новой бумаги, и немалые объёмы воды, которые используются в этом технологическом процессе. Переработка металлов уменьшает потребность в добыче руды, что тоже важно, особенно учитывая, что природные ресурсы ограничены. Но многие забывают ещё об одном важнейшем аспекте сбора металлического вторсырья.
Экономия энергии — ещё одно огромное преимущество. Представьте, сколько энергии требуется для добычи и изготовления новых материалов. А вот переработка уже существующих материалов требует значительно меньше.
Процесс сбора, сортировки, обработки и переработки отходов требует участия большого количества людей. Поэтому развитие этой отрасли способствует созданию дополнительных возможностей для трудоустройства.
И не стоит забывать про повышение экологической осведомлённости. Когда люди видят, как переработка может изменить ситуацию к лучшему, они начинают больше задумываться о своём влиянии на окружающую среду и принимать соответствующие меры. Так формируется культура разумного потребления и бережного отношения к природе.
Успешные проекты
Во многих странах уже реализованы успешные проекты по переработке отходов, которые не только уменьшают объёмы мусора, но и создают ценные ресурсы. Кое-где в Европе активно продвигают концепцию круговой экономики, когда уровень переработки достигает почти полной безотходности. В Испании развивают технология производства бетона из строительных отходов: старые бетонные блоки и кирпичи измельчают и используют в качестве связующего наполнителя. В Японии реализовали проект по производству компоста из органических отходов в городских масштабах: пищевые остатки и другие органические материалы собирают и перерабатывают в компост, который затем используют как удобрение. Японские компании производят специальные компостеры различных конфигураций, префектуры проводят городские мероприятия. Так они намерены избавиться от пищевых отходов в крупных масштабах.
Компания «ЭкоТехнологии» вместе со своим исследовательским центром EcoTechLab и одним из крупных производителей товаров повседневного спроса нашли способ использовать переработанную жевательную резинку для создания разных вещей. В 2021 году они начали применять её в производстве обуви, а в 2024 — в строительстве.
Российская компания «Биоэнергия» из Екатеринбурга разработала технологию WiseSoil, которая повышает эффективность переработки органических отходов. Она ускоряет переработку сырья, снижает его вязкость и энергозатраты на перемешивание, увеличивает производство биогаза, улучшает стабильность реактора. WiseSoil включает в себя мацератор и систему обезвоживания субстрата, позволяющую получать удобрение влажностью не более 15% без расходов тепловой энергии.
Будущее технологий переработки отходов
Будущее в этой области многообещающе. Приведём лишь малую часть примеров, которые на это указывают.
Современные исследования в области биоразложения сосредоточены на использовании микроорганизмов и ферментов для разложения сложных отходов. Эти методы позволяют превращать пластик и другие устойчивые материалы в более простые и безопасные соединения
ИИ может анализировать большие объёмы данных для улучшения сортировки и переработки материалов. Машинное обучение используют для предсказания наиболее эффективных методов переработки различных типов отходов.
Создание новых материалов с меньшим экологическим следом становится приоритетом для многих компаний и исследовательских организаций. Сюда входит и разработка биоразлагаемых пластмасс и других материалов, которые могут разлагаться в природных условиях без вреда для окружающей среды.
Все эти инновации и усилия дают надежду на то, что мусорного апокалипсиса всё же не случится.
