Проблема утилизации отходов.

В природных экосистемах отходы не накапливаются, а разлагаются и рециклизуются, т. е. осуществляется круговорот биогенов. Человечество раньше избавлялось от отходов за счет таких же природных процессов. Но демографический взрыв и научно-технический прогресс привел к тому, что в окружающую среду поступает такое огромное количество отходов, которое превосходит возможности естественных экосистем. Проблему усугубляет производство все большего количества веществ (видов и объемов), которые не разрушаются или разрушаются с трудом в результате естественных процессов (в природе нет соответствующих детритофагов и редуцентов). Чтобы удовлетворить ежегодные потребности каждого живущего на земле человека в пище, одежде, жилье, обеспечить его культурные и эстетические потребности, используется примерно 20 т различного природного сырья. Добыча полезных ископаемых удваивается во всем мире каждые 15 лет. Соответственно с этим увеличиваются и объемы отходов, которые условно можно разделить на промышленные и бытовые.

Промышленные отходы

Прямой выход в технологической цепи "сырье - целевой продукт" редко превышает 10%, т. е. из 1 т руды получается 100 кг "целевого продукта" и 900 кг "бесполезного продукта". Становится очевидным, каким огромным количеством промышленных отходов сопровождается удовлетворение растущих потребностей населения Земли. Особенно много твердых отходов дают черная и цветная металлургия, горнодобывающая, энергетическая, лесоперерабатывающая и ряд других отраслей. На предприятиях черной металлургии государств СНГ используется только 5% объема вскрытых пород; в отвалах накопилось 400 млн т доменных и сталеплавильных шлаков. К этому количеству еще ежегодно добавляются десятки миллионов тонн шлаков и сотни миллионов тонн отходов обогатительных фабрик. На заводах по производству серной кислоты накоплено 28 млн т пиритных огарков и ежегодно образуется еще 5,7 млн т. Заводами калийных удобрений накоплено 500 млн т галитовых отходов, количество которых ежегодно увеличивается на 10%. Лесозаготовительные предприятия накопили свыше 200 млн м3 древесной коры. Много отходов дает энергетическая промышленность. Так, при работе в течение одних суток ТЭС средней мощности (I ГКквт) требуется 10 тыс. т угля и образуется 1 тыс. т шлака и золы, под отвал которых требуется площадь 1 га в год. На долю отходов горнодобывающей промышленности приходится 70-75% всех отходов в народном хозяйстве, а используются они очень мало.

Бытовые отходы

Бытовые отходы - отходы ненужных материалов изделий, которые накапливаются в быту и в учреждение мусор, отбросы, пищевые отходы, макулатура, изношенная одежда, вышедшая из строя бытовая техника и т. д. - все то, что не относится к промышленным и канализационным отходам. Количество твердых бытовых отходов неуклонно возрастает из-за изменения образа жизни (в основном от использования одноразовой посуды, различных емкостей, оберточных и упаковочных материалов и т. д.), а также увеличения численности населения. Состав городских бытовых отходов примерно таков: бумага - 41%, пищевые отходы - 21%, стекло - 12%, железо и его сплавы - 10%, пластмассы - 5%, древесина - 5%, резина и кожа - 3%, текстиль - 2%, алюминий - 1%, другие металлы - 0,3%. Доля отдельных компонентов существенно изменяется в зависимости от источника (город, село), уровня жизни, времени года и т. д. Город с населением в 1 млн человек ежесуточно имеет бытовых отходов примерно 2 тыс. т. Местные власти обязаны убирать мусор и обеспечить его переработку.

Переработка промышленных отходов

Промышленные отходы по существу являются продукцией незавершенного производства, поскольку они в большинстве случаев представляют собой неиспользованное недоиспользованное сырье. В связи с этим ряд ученых предлагают заменить слово "отходы" на другое - "продукция незавершенного производства", как более точное по существу и дающее необходимый психологический настрой. Так, в районах интенсивного развития цветной металлургии (Урал, Алтай и др.) имеются отвалы старых и действующих заводов, содержащих большой набор редких и рассеянных элементов - гафния, циркония, германия, технеция и др. В настоящее время разрабатываются технологии по переработке отвалов с целью извлечения из них указанных элементов. После извлечения ценных элементов из твердых отходов горных предприятий эти отходы могут быть использованы в следующих направлениях: * в производстве строительных материалов (цемента, строительного щебня, кирпича, стекла); * в дорожном строительстве; * в производстве некоторых видов удобрений. Наиболее перспективный и безвредный путь - создание замкнутых циклов - является исключительно энергоемким. С экономической точки зрения оправданно комплексное размещение различных производств с целью использования отходов одной промышленности в качестве сырья для другой, а также создание безотходных территориально-промышленных комплексов. Однако следует отметить, что пока ни один из видов крупнотоннажных отходов (химической, металлургической, угледобывающей и других отраслей промышленности) не отнесен к товарной продукции другой отрасли. Одна из причин - отсутствие достаточно надежных и эффективных, а также дешевых способов переработки отходов. Переработка бытовых отходов - весьма сложная задача не только из-за их большого объема, а главным образом из-за их многокомпонентности, сложности состава. До 60-х гг. нашего столетия большая часть отходов вы возилась и сжигалась на открытых площадках. Это самый дешевый способ переработки бытовых отходов, но экологической точки зрения - самый плохой: когда свалка горит, выделяется много дыма, содержащего большое количество плохо пахнущих и вредных веществ; свалки являлись местом размножения мух, крыс и т. д. В настоящее время такой способ переработки бытовых отходов запрещен. Другой способ уничтожения бытовых отходов - их захоронение: бытовые отходы зарывают в землю или вываливают на нее и засыпают землей. Для этой цели используют карьеры, овраги, заболоченные низины и т. д. Из-за отсутствия доступа воздуха такие свалки не горят (нет загрязнения воздуха), не размножаются грызуны и другие животные, а также насекомые. Но при этом возникают другие проблемы: * происходит вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод; * образуется метан (рудный газ); * происходит просадка грунта. Из перечисленных проблем самая серьезная - загрязнение грунтовых вод остатками разлагающихся органических веществ и ионами тяжелых металлов, что представляет серьезную угрозу для здоровья населения. Образование метана происходит при разложении органических веществ, содержащихся в бытовых отходах (остатки пищи, бумага, текстиль и др.), и отсутствии кислорода воздуха. Метан (СН4) - легкий (примерно в 2 раза легче воздуха), легковоспламеняющийся газ. Из метана на 2/3 состоит биогаз (смесь газов, образующихся при гниении органических веществ). Метан может скапливаться в отдельных местах и при зажигании взрываться, что может привести к человеческим жертвам. Кроме этого метан отравляет корни растений, деревьев, выращенных на месте захороненных свалок. В отсутствие растительности начинается эрозия почвы, и отходы вновь появляются на поверхности. По мере разложения объем бытовых отходов уменьшается, в результате чего происходит просадка грунта. Именно поэтому на месте свалок ничего не строят, делают газоны, игровые площадки. Но и в этих случаях просадка грунта нежелательна, так как в образующихся низинах скапливается вода, со временем образуются болота. Во избежание указанных негативных последствий могильники бытовых отходов делают более усовершенствованными. Их устраивают на возвышенных местах с глубоким залеганием грунтовых вод; по периметру могильника прокладывают керамические трубы для сбора фильтрующейся со свалки загрязненной воды; дно могильника покрывают на 30- 50 см слоем глины, поверх которого укладывают слой крупного гравия. Все это предназначено для того, чтобы сточная вода, достигнув водонепроницаемого слоя, собиралась в систему коллекторов, а затем подвергалась соответствующей очистке. Слой гравия, окружающий свалку, служит также для отвода образующегося метана (биогаза), который может быть использован как источник энергии. Наиболее перспективный способ переработки бытовых отходов - их рециклизация, т. е. вторичная переработка с целью получения из отходов полезных, пользующихся спросом товаров. Основные трудности при использовании этого способа - сортировка бытовых отходов, т. е. необходимо разделить макулатуру, стекло, пластмассу, металлы, пищевые отходы и т. д. Затем идет переработка каждого вида отхода с целью получения полезного целевого продукта. Использование этого способа предполагает заинтересованность населения и отдельных отраслей промышленности в продукции, изготовленной из вторичного сырья. Для переработки пищевых отходов, бумаги, текстиля, вдового мусора наиболее перспективным является их компостирование, т. е. естественное биологическое разложение (перегнивание) органических веществ в присутствии воздуха. Конечный продукт компостирования - гумусопо-добное вещество, которое можно использовать в качестве органического удобрения. Этот способ переработки бытового и садового мусора следует использовать на садовых дачных участках с большой пользой для будущего урожая. Существует множество различных технологий по переработке бытовых отходов для изготовления из них ценных продуктов, которые, к сожалению, в большинстве свое в настоящее время не реализуются из-за указанных выше трудностей. В настоящее время основными способами переработки твердых бытовых отходов в России являются их захоронение или сжигание на мусоросжигающих предприятиях, хотя очевидно, что экономически наиболее целесообразно сочетать рециклизацию, компостирование и снижение объема мусора. В заключение этого раздела следует подчеркнуть, что как естественные экосистемы зависят от круговорота биогенов, так и устойчивое существование человечества в конечном итоге зависит от его способности рециклизировать и утилизировать практически все виды отходов. А иначе "не получится ли так, что человек достигнет Марса и других планет, стоя по колено в мусоре на планете Земля?"