Химические бомбы замедленного действия. Так определяет свалки Валерий Петросян, эксперт ООН по химической безопасности, ректор Открытого экологического университета МГУ. С ним и с экологом Павлом Бондаренко, доцентом департамента химии МФТИ, мы обсудили сложную тему переработки пластика и отходов.
ЗЛОвоние свалок
Химические процессы, происходящие под воздействием солнечного тепла в теле свалок, приводят к образованию новых веществ, многие из которых являются токсичными для человека, животных и растений. Каким будет состав новообразований — зависит от отходов на конкретной свалке. Твердые токсиканты остаются в теле свалки, а газообразные и жидкие покидают ее через воздух и почву, разносятся ветром и подземными водами, приводя к интоксикации всего живого. С 2019 года в России началась реформа сферы обращения с твердыми коммунальными отходами (ТКО), направленная на решение проблемы стихийных свалок и улучшение экологической обстановки.
По словам Павла Бондаренко, экологическая безопасность связана прежде всего с безопасностью химической: «Мы должны стремиться к сохранению природных экосистем, так как они влияют на формирование окружающей среды и, в том числе, на безопасность человека в широком смысле».
«Отходы», а не «мусор»
Валерий Петросян, эксперт ООН по химической безопасности, ректор Открытого экологического университета МГУ:
— Про слово «мусор» мы вообще должны забыть, оно может фигурировать только в сочетании с дворником и его метлой. Отходы нашей жизнедеятельности — это сырье, будущий товар. Их нужно перерабатывать во вторичное сырье, в продукт, который будут продавать.
Для начала населению предложено собирать отходы в два контейнера — один для сухих и чистых, второй — для влажных. Если изначально не сортировать на эти два вида, то процент извлечения полезных фракций на сортировочной станции составит около 8–10%. Все остальное, что могло бы быть переработано, испорчено остатками пищи, водой, грязью и плесенью. Раздельно собранные отходы могут дать более 30% полезной выборки. Правительство Московской области сообщает, что с 2009 года, когда пилотный проект по раздельному сбору начал свою работу в Мытищах, удалось добиться 10–15% переработки.
Авангардный в плане переработки клуб стран, к которым относятся Австрия, Бельгия, Германия, Нидерланды, Швейцария, Швеция и Япония, собирает отходы в не менее, чем пять контейнеров. У них только 4% ТКО идет на захоронение, а 96% — на переработку во вторичное сырье и в электроэнергию. У нас в стране пока обратное соотношение — 96% на захоронение и 4% на переработку. Согласно нацпроекту «Экология», к 2024 году на переработку в России должно отправляться минимум 36%.
Раздельно собранные отходы будут сначала вывозиться в центры досортировки. Переработчики бумаги и картона — это одни предприятия, стеклобой и стеклянная посуда — это стеклоплавильные предприятия, металлический лом не промышленный, а домашний — это третья группа предприятий и четвертая — предприятия по переработке пластика.
Пластик
Главная проблема пластиков в том, что в большинстве своем они являются бионеразлагаемыми полимерными веществами, которые при накоплении в природе вызывают значительное количество проблем. Прежде всего страдают обитатели водной биоты, как крупной, так и мелкой. В процессе фотодеградации пластиковые материалы преобразуются в микропластики, и это только усиливает проблему. Микропластики проходят через фильтры очистных сооружений и попадают в питьевую воду и продукты питания человека. Они могут быть небезобидны. Наряду с нетоксичными полиэтиленом и полипропиленом, в водную среду поступают и опасные: поливинилхлорид, полистирол — полимеры, сделанные из токсичных мономеров, которые отрицательно воздействуют на печень и почки. Кроме этого, к микропластикам прилипают и с ними путешествуют высокотоксичные вещества, например, пестициды, диоксины и фураны.
Водоворот Северо-Тихоокеанской системы течений сформировал сразу два мусорных острова. Источник: Eastern Garbage Patch/https://www.youtube.com/watchv=kfsYQhiWrdU
Памятник погибшему киту в Брюгге. Источник: thisiscolossal.com
Много разного
Пластики изобрели в первой половине ХХ века. Исторически сложилось полимерное разнообразие. Сегодня в быту мы используем по крайней мере десять видов. Это одни из самых коварных видов отходов. Если перерабатывать все вместе, мало что потом можно из этого сделать, потому что они обладают разными механическими и термическими свойствами. Экономически рентабельнее каждый вид перерабатывать индивидуально. Сегодня объем производимого пластика приближается к 400 млн тонн в год и постоянно растет. Требуются новые научные подходы для того, чтобы научиться разделять смеси пластиковых отходов.
В Новосибирске, в Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН разрабатывается наша российская система автоматической сортировки ТКО на основе искусственных нейронных сетей и роботов. Тестировать ее планируют на полигоне ТКО Академгородка в 2022 году.
Легче всего отсортировать бутылки из-под минеральной воды, пива — пластик с маркировкой ПЭТ (1 или PET, РЕТЕ). Завод для их переработки уже строится в Подмосковье. Все остальное: поликарбонаты, поликарбоксилаты, поливинилхлорид, полистирол, лактиды, АБС-пластик, полиамидное волокно: нейлон, капрон — пока не дифференцируется и поэтому идет на термическую переработку в тепловую и электрическую энергию.
(Не) сжигать
Результатом работы мусоросжигательных заводов старой конструкции являлись значительные выбросы продуктов горения в атмосферу. Двенадцать лет назад консорциум Hitachi Zosen Inova предложил новые заводы по переработке плохо разделяемых отходов в энергию. Чем они отличаются? Во-первых, в них на так называемых колосниковых решетках температура термической обработки достигает ранее невиданных 1260°С, что позволяет превращать образующиеся в начале процесса обработки отходов (уже при 800–850°С) токсичные полиядерные ароматические углеводороды в диоксид углерода и воду, а образующиеся диоксины и фураны при 1260°С — в диоксид углерода, воду и хлористый водород. Во-вторых, у них на выходе из камер термообработки стоят мощные многоступенчатые фильтрующие системы с активированным углем для поглощения следовых количеств органических веществ и микрокристаллическим гидроксидом кальция для поглощения хлористого водорода. Все крупнейшие «миллионники» и столицы мира имеют сейчас в черте города такие заводы.
При том, что за основу в России выбрана технология Hitachi, компания “РТ-Инвест”, совместно с ЗиО-Подольск разработала принципиально новую камеру термической обработки, а вместе с Уральским турбинным заводом создала новую турбину для превращения тепловой энергии в электрическую.
Российские ученые разрабатывают и другие способы переработки отходов. Согласно материалу, собранному порталом «Индикатор», сейчас в работе не меньше шести проектов по технологиям переработки. В частности, разрабатываются технологии пиролиза и плазменной газификации. В этих разработках ставится та же задача — потреблять отходы и производить энергию.
Пиролиз — термическое разложение без доступа воздуха — проводится при более низких температурах, чем сжигание. При этом полученные смеси горючих газов, как правило, направляют назад в реактор. С использованием этой технологии предполагается создавать микроэнергетические комплексы.
Плазменная газификация подразумевает температуру выше, чем сжигание и пиролиз, — в несколько тысяч градусов Цельсия. Конкретные значения отличаются для разных видов сырья, но не бывают ниже 1800 °С. На выходе образуются синтез-газ (смесь монооксида углерода и водорода) и неперерабатываемый стекловидный шлак. Синтез-газ можно применять как топливо, использовать для производства электричества или искусственных углеводородов.
В то время, как для России термоперерабатывающие заводы будут большим шагом вперед, в Европе уже начинают говорить о том, что наличие подобной технологии поощряет производство отходов, люди перестают думать о ценности материалов вокруг них, считая, что все отслужившее можно просто сжечь.
Павел Бондаренко, доцент департамента химии МФТИ:
— Переработка пластика – это большой шаг вперед с точки зрения как безопасности человека, так и безопасности экосистемы. Но это только первый шаг, который нужно сделать. В настоящее время мы должны не то, чтобы исключить воздействие на природные экосистемы, а следить за тем, чтобы оно не приводило к их деградации. И новые концепции устойчивого развития, циркулярной экономики — это все про уменьшение антропогенного влияния. Оно не должно приводить к разрушению экосистем.
