ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Автомобиль и окружающая среда

Современная цивилизация характеризуется увеличением ради­уса действия населения, выражающегося расстоянием, преодолева­емым человеком за какой-либо сравнимый отрезок времени. За по­следние 30 лет ежегодное расстояние, преодолеваемое человеком в развитых странах, увеличилось в 2,5 раза. Такова же динамика роста грузоперевозок: транспорт обеспечивает перевозку постоянно возрастающего количества грузов на постоянно увеличивающиеся расстояния в самые различные уголки планеты.

Значительная часть перевозок сегодня осуществляется авто­транспортом, который стал крупнейшим загрязнителем окружаю­щей среды в больших городах. При этом автомобиль является ис­точником загрязнений не только в процессе его создания, но и во время всей активной жизни и после "смерти", т. е. когда он попа­дает на свалку, исчерпав свой ресурс.

Специалисты высказывают различные мнения о причинах и последствиях развития транспорта в зависимости от личных инте­ресов, ведомственной принадлежности и т. п. Поляризацию мнений можно выразить двумя крайними точками зрения. По мнению спе­циалистов промышленности, развитие транспорта - ключевой фак­тор роста экономики. Экологи же считают, что транспорт, особен­но автомобильный, является главным разрушителем природы.

Подлинная же проблема современной цивилизации заключает­ся не в транспорте, а в постоянном росте наших потребностей, ко­торые становятся все более экстенсивными в отношении использо­вания различных территорий, а транспорт есть лишь средство для их реализации. Таким образом, удовлетворение постоянно расту­щих и ничем не ограничиваемых потребностей общества, в том числе в транспорте, и есть непосредственная угроза окружающей среде.

Наша жизнь без автомобильного транспорта, по-видимому, не­возможна, так как общеизвестны те выгоды, которые он дает и об­ществу в целом, и индивидуальному владельцу автомобиля. След­ствием известных достоинств автомобиля является интенсивный рост количества транспортных средств, находящихся в эксплуата­ции. Считают, что в настоящее время мировой парк автомобилей превысил 600 млн. единиц.

Только в г. Москве зарегистрировано около 3 млн. автомоби­лей, и парк их постоянно растет. В целом же в России автомобиль­ный парк насчитывает 23,7 млн. единиц подвижного состава, и в 1998 г. он увеличился на 5,2%.

Автомобильная промышленность, хотя и не является крупней­шим поставщиком отходов, производит их в очень большом ассор­тименте, что не позволяет организовать на самих предприятиях переработку большинства образующихся вторичных ресурсов. От­ходы образуются на всех стадиях создания автомобиля: от его про­ектирования и испытания опытных образцов до серийного произ­водства на сборочном конвейере.

При этом нужно иметь в виду, что многие виды отходов обра­зуются в различных производствах, поэтому требуется их сбор из разных источников и общее складирование. Кроме того, некоторые обобщенные виды отходов состоят из различных материалов, кото­рые необходимо учитывать, собирать и перерабатывать раздельно. Так, пластмассы требуют раздельного сбора не только по типу полимера, но и по цвету. Цветные металлы следует собирать раз­дельно по виду сплавов и т. д. Все это усложняет сбор, хранение и переработку отходов. Но без этого их утилизация будет значитель­но усложнена и экономически нецелесообразна.

Основное количество отходов образуется при эксплуатации ав­томобиля. Часть из них составляют вещества обеспечивающие воз­можность его эксплуатации: топливо (бензин, дизельное топливо, газ и др.), масла, серная кислота и другие рабочие жидкости. Эти материалы попадают в окружающую среду вследствие недостаточ­ной герметичности заправочных емкостей и агрегатов автомобиля, небрежного обращения с ними при заправке.

Но самые большие объемы веществ, загрязняющих окружаю­щую среду, образуются в процессе работы автомобиля. Это токсич­ные продукты сгорания топлива, вещества, образующиеся вследст­вие износа фрикционных накладок и шин, отработанные масла, использованные аккумуляторы и покрышки, а также всевозмож­ные детали и агрегаты, снятые с автомобиля вследствие физиче­ского износа или аварии.

Ежегодно автомобильный парк страны "производит" в качестве отходов 1160 тыс. т изношенных автопокрышек, 180 - 200 тыс. т свинцовых аккумуляторов, 60 тыс. т деталей из пластмасс. Все эти отходы могут быть ценным вторичным сырьем, использование ко­торого снизило бы потребление первичных материальных ресурсов.

Отработанные рабочие жидкости, вышедшие из строя комплек­тующие изделия также являются ценным сырьем для получения вторичных материалов. Они могут быть утилизированы и должны собираться, складироваться и передаваться заинтересованным орга­низациям.

Большая часть отечественных бензинов — этилированные, в со­став которых входит антидетонатор - тетраэтилсвинец. При работе двигателей в отработанных газах содержатся соединения свинца, являющиеся высокотоксичными веществами. Автомобильный транспорт является серьезным загрязнителем окружающей среды диоксинами. По данным Госкомэкологии России, уровень диокси - нового загрязнения отработанными газами двигателей на этилиро­ванном бензине сопоставим с загрязнением от выбросов, образую­щихся при сжигании хлорорганических отходов. Так, автомобиль, работающий на этилированном бензине, выбрасывает в атмосферу 30 - 540 пг диоксинов в диоксиновом эквиваленте на каждый ки­лометр пройденного пути. Ведется работа по замене этилирован­ных бензинов неэтилированными, что связано с ужесточением норм на выбросы вредных веществ с отработанными газами и необ­ходимостью использования для этого специальных каталитических нейтрализаторов, работоспособных только в отсутствие соединений свинца. Разработан и введен ГОСТ Р 51105-97 "Топлива для дви­гателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин", что по­зволяет обеспечить соответствие отечественных бензинов нормам Евро-1 и Евро-2 и европейскому стандарту EN 228.

Отечественный стандарт устанавливает жесткие требования к концентрации свинца и серы в бензине. Содержание свинца по отечественному стандарту не должно превышать 0,01%, а серы 0,05%, в то время как согласно евростандарту эти нормы составля­ют 0,13 и 0,1% соответственно. Однако эта работа в нашей стране только начинается, и, по-видимому, еще долгое время в ряде реги­онов будут использоваться этилированные бензины. Следует заме­тить, что в странах ЕЭС, Японии и США применение этилирован­ных бензинов запрещено законодательно.

В последние годы расширяется применение альтернативных топлив: природного и синтетического газов, спиртов, водорода и др. Сообщалось о готовности Швеции закупить у Испании вино, спрос на которое падает, и полученный после его перегонки спирт использовать в качестве автомобильного топлива.

Ниже приведены сведения о выделении загрязняющих веществ современным автотранспортом (доля автотранспорта в общем объе­ме загрязняющего вещества, выделяемого всеми видами транспор­

Та), %:

Оксиды азота.............................................................. 83,0

Угарный газ................................................................. 84,4

Диоксид серы............................................................... 64,5

Углеводороды............................................................. 72,5

Соединения свинца..................................................... 100,0

В целом по России выбросы загрязняющих веществ от авто­транспортных средств в 1998 г. составили 11,824 млн. т, что на 4,2% больше по сравнению с 1997 г.

Автотранспорт, использующий в качестве горючего углеводо­родное топливо, является одним из главных источников выбросов углекислого газа в атмосферу. Его влияние на возникновение пар­никового эффекта было рассмотрено выше.

Одним из наиболее токсичных продуктов, содержащихся в вы­хлопных газах автомобиля, работающего на углеводородном топли­ве, является оксид углерода (угарный газ). Хотя сам он и не отно­сится к веществам, вызывающим парниковый эффект, но легко вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием углекис­лого газа.

Загрязнение воздуха оксидами азота и кислотные дожди прино­сят огромный вред здоровью людей, а также растительному миру. Наряду с такими токсичными отходами, как оксид углерода, окси­ды азота, по которым ведется инструментальный контроль органа­ми Российской транспортной инспекции, автотранспорт выбрасыва­ет значительные количества веществ, оказывающих канцерогенное и высокотоксичное воздействие на здоровье человека. В 1998 г. суммарные выбросы автотранспорта в России по таким веществам составили: 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида, 15 т бенз(а)пирена, 3,1 тыс. т соединений свинца. Соединения свинца вызывают расстройство нервной системы, аллергию, некоторые уг­леводороды и твердые частицы способствуют развитию канцероген­ных заболеваний. Содержание токсичных веществ в выхлопных га­зах зависит от режима работы двигателя (табл. 1.3).

Приблизительно общее количество токсичных газов, выброшен­ных в атмосферу автомобилем, можно рассчитать, используя урав­нение:

N = пА/100, (1.1)

Ще N - общее количество токсичного вещества в отработанных га­зах, кг; А — расход топлива, кг; п — удельный выброс токсичного вещества, % (масс.).

Удельные выбросы токсичных веществ приведены ниже, % (масс.):

Оксид углерода Углеводороды Оксиды азота

Дизельное топливо

0,1

0,03

0,04

Понятно, что эти отходы, представляющие большую угрозу ок­ружающей среде, не подлежат сбору и утилизации. Единственная мера борьбы с ними - это сокращение их объема, которое достига­ется техническими и эксплуатационными способами.

Основными направлениями сокращения вредных выбросов от автотранспорта являются: развитие дорожно-транспортного строи­тельства; улучшение качества используемого топлива за счет доба­вок и очистки; максимальное использование альтернативных видов топлива, в первую очередь газа; внедрение более жестких админи­стративных мер контроля за техническим состоянием автотранс­порта; улучшение работы и расширение общественного транспорта; введение дифференцированных и расширяющихся налогов на пользование индивидуальным автотранспортом; автоматическая электронная регулировка зажигания в зависимости от режима ра­боты двигателя, позволяющая снизить образование оксидов азота без увеличения расхода топлива.

Необходимы строгий контроль за регулировкой существующих двигателей, а также разработка двигателей с более высокой сте­пенью сжатия, способных работать на бедных смесях, с электрон­ной системой регулирования состава смеси и зажигания.

Для нынешнего поколения автомобилей необходимо снижение удельного расхода топлива и ограничение количества вредных вы­бросов. Совершенствование автомобиля возможно в результате улучшения конструкции двигателя и трансмиссии, снижения мас­сы, улучшения аэродинамических характеристик и более широкого использования автоэлектроники. Модели, оснащенные компьюте­рами, имеют вдвое меньший расход топлива, что обеспечивается оптимальным числом оборотов двигателя, достигаемым с помощью автоматической коробки передач. Такая система обеспечивает эко­номичную работу двигателя при любой скорости.

Для массового внедрения ресурсосберегающего (в данном слу­чае с точки зрения экономии горючего) автомобиля необходим ши­рокий спектр административных мер, которые заставляли бы и производителя, и пользователя автомобилем стремиться к эконом­ному расходу горючего. Налоговая политика должна способство­
вать выпуску экономичных моделей и препятствовать производству автомобилей с высоким расходом горючего и высоким выделением вредных веществ. Налоги при этом могут быть дифференцирован­ными: налог на топливо; налог на расход топлива; сборы за пар­ковку с учетом расхода автомобилем топлива.

Кроме того, необходима разработка технических решений по очистке выхлопных газов с применением различных по конструк­ции (и используемым материалам) катализаторов дожигания, ко­торые представляют собой пористую керамическую вставку с высо­коразвитой поверхностью, на которую тончайшим слоем нанесено покрытие из драгоценных металлов - платины и родия. Количест­во металлов зависит от конструкции катализатора и достигает 9 г, они напылены на поверхность около 15000 м. Наиболее современ­ными являются так называемые трехходовые катализаторы, устой­чиво работающие при температуре выхлопных газов до 255°С. Эти катализаторы работают только при использовании неэтилирован­ного бензина и способствуют эффективному дожиганию токсичных компонентов выхлопных газов. Такие катализаторы можно приме­нять как при изготовлении новых автомобилей, так и оснащать ими старые двигатели.

С 1993 г. все страны ЕЭС выпускают автомобили, оснащенные такими катализаторами, а правительство Германии выплачивает владельцам старых автомобилей безвозмездные субсидии в размере 100 марок на покупку и установку катализаторов. Применение ка­тализаторов нового поколения снижает содержание ядовитых ве­ществ в выхлопных газах на 90%.

Несмотря на то что автомобильная промышленность занимает далеко не первое место по количеству образующихся отходов, вы­пускаемая ею продукция потенциально является источником боль­шого объема разнообразных видов отходов.

Автомобиль, хотя и является предметом длительного пользова­ния, все же имеет конечный срок эксплуатации, после чего необ­ходимо принять меры для его утилизации.

В изношенном и выброшенном на свалку автомобиле содержат­ся все те материалы, которые были использованы при его изготов­лении: черные и цветные металлы, пластмассы и резинотехниче­ские изделия, стекло и керамика, дерево и картон, текстильные и битумные материалы и многое другое. Материальный состав усред­ненного автомобиля приведен ниже, % (масс.):

TOC o "1-3" h z Черные металлы........................................................... 69,0

Пластмассы.................................................................. 10,0

Цветные металлы........................................................ 6,5

Стекло......................................................................... 3,5

Резина......................................................................... 9,0

Другие материалы....................................................... 2,0

Вышедший из эксплуатации автомобиль может и должен стать источником вторичных материальных ресурсов (BMP). Однако ес­ли сортировка деталей, изготовленных из разных металлов, доста­точно проста и давно известна, а отходы черных и цветных метал­лов широко применяются и на автозаводах, и в металлургической промышленности, то с изделиями из полимерных материалов дело обстоит сложнее. Их переработка во вторичные материалы и ис­пользование с максимальной эффективностью возможны только после рассортировки по видам полимеров и конкретным маркам пластмасс. Иными словами, чем точнее проведена идентификация неметаллических материалов, тем с большей экономической целе­сообразностью возможна их утилизация. Некоторые фирмы на За­паде ввели с этой целью стандартизированную маркировку деталей из резины и пластмасс, позволяющую четко определить марку ма­териала.

Зарубежные фирмы накопили большой опыт утилизации изно­шенных автомобилей. Так, фирма "Мерседес-Бенц" (Германия) широко использует детали, изготовленные из вторичных материа­лов: коврики из отходов пластмасс и резины, шумопоглощающие детали и материалы из прессованных и пропитанных смолой воло­кон, ящики для перчаток из вторичного картона, различные дета­ли из термопластичных полимеров с использованием отходов (в том числе бампер, панель приборов и воздуховоды), регенериро­ванные масла, тормозную и охлаждающую жидкости, катализато­ры дожигания выхлопных газов, аккумуляторные батареи. Все де­тали, которые должны быть повторно переработаны после снятия с автомобиля, имеют специальный знак, означающий пригодность к повторной переработке (рециклизации), а также кодовый номер, указывающий на вид использованного сырья.