Экспериментальные методы работы с отходами. Поиск инновационных решений

Несмотря на обилие современных методов, вопрос утилизации отходов все еще остается открытым. Как мы уже неоднократно говорили ранее, человечество до сих пор не придумало 100% способ безопасно и эффективно избавиться абсолютно от всего, что выбрасывает человек. Тем не менее, поиск решений продолжается каждый день и, хоть мы и достигли определенных технических ограничений в этом вопросе, попытки переосмыслить привычные технологии не прекращаются. 

Мы уже рассказали вам в наших предыдущих материалах о пиролизе, изготовлении РДФ-топлива, о различных сепараторах, сегодня речь пойдет о способах и видах утилизации отходов, которые пока не нашли широкого применения и используются только в качестве экспериментальных. 

Плазменная переработка отходов

В вопросах утилизации отходов термическая утилизация (сжигание, пиролиз) все еще остается одним из ведущих методов. Одной из разновидностей термической переработки можно назвать плазменную переработку. Плазменная утилизация или плазменная газификация позволяет расщеплять сложные полимеры до газообразных углеводородов и оксида углерода. По сути, здесь также используется принцип обработки массы отходов высокими температурами, однако сор доводится не до разложения, как это происходит при пиролизе, например, а до превращения в газ.

При плазменной утилизации используют экстремально высокие температуры не ниже 1200 градусов, процесс газификации происходит при изолировании кислорода, создании оптимального давления и обработки массы отходов потоком низкотемпературной плазмы. На протяжении всего процесса очень важно поддерживать высокую температуру, чтобы избежать риска образования смол и жидкостей, которые образовываются при переработке на более низких температурах. Кроме того, экстремальные температуры позволяют добиться полного распада токсичных и сложноразлагаемых веществ, при этом новые токсичные соединения также не образуются.

Отходы при плазменной утилизации перерабатывают в специальном реакторе. Масса отходов поступает через специальный шлюз в шахту реактора, затем осуществляется подача воздуха и водяного пара, после чего массу обрабатывают потоком низкотемпературной плазмы. Полученный в результате процесса газ далее может быть направлен на сжигание в газовую котельную либо направлен на очистку, после чего – в компрессор, где происходит отделение влаги, и в затем в газовую турбину. После плазменной переработки остается определенный процент шлака, но он безопасен и может использоваться, например, в строительстве. 

Плазменная переработка имеет ряд преимуществ перед схожими по методике способами утилизации, прежде всего, перед пиролизом. Прежде всего, при плазменной переработке происходит разложение органических и неорганических отходов без выделения в атмосферу токсичных опасных диоксинов и фуранов, в целом количество опасных выделений минимально за счет использования экстремально высоких температур. Также данная технология позволяет утилизировать большее количество фракций, в том числе, фракции, содержащие опасные примеси. Фактически, плазменная переработка – это потенциально единственный метод, который позволит уничтожить трудноперерабатываемые и опасные отходы. При этом сложной многоступенчатой предварительной сортировки не требуется, необходимо только отобрать камни, кирпичи и металл. Полученный газ можно использовать в качестве источника энергии, в том числе, для обеспечения работы самого реактора. 

Однако у методики есть и недостатки. Прежде всего, плазменная переработка предполагает утилизацию тех фракций, которые можно использовать повторно – бумагу, пластик и т.д. Кроме того, она требует больших затрат на оборудование и энергию, а также может быть очень сложной в управлении, так как есть необходимость постоянно поддерживать идеальные условия для процесса газификации. Кроме того, некоторые материалы могут быть повреждены или изменены при переработке плазмой, что может привести к снижению качества конечного продукта.

В целом, плазменная переработка – очень перспективный метод, однако необходимо дорабатывать технологию и совершенствовать процессы, в том числе, чтобы плазменная переработка стала экономически выгодной.

Топливо из пластика

Получение ресурсов, особенно энергоресурсов, из отходов – задача, которую пытаются решить ученые многих стран, так как это позволить решить проблемы сразу в нескольких областях, в частности, в энергетике и экологии. Так, исследования многих ученых посвящены получению дизельного топлива и бензина из пластиковых отходов.

Технологии, используемые для получения топлива, применяются разные, однако в их основе в большинстве случаев лежит пиролиз или гидрокрекинг (технология разложения нефтяных продуктов при высоких температурах с использованием водорода). Для изготовления топлива подходит не весь пластик, а, преимущественно, полиолефины – группы полимеров, из которых производят полиэтиленовые пакеты, термоусадочные пленки, ПЭТ-бутылки. Таким образом, получить топливо можно из самых простых отходов, которые человек генерирует в больших количествах.

Для изготовления топлива пластиковые отходы собирают отдельно или выделяют из общей массы в процессе сортировки, затем измельчают и нагревают до такой температуры, чтобы пластик перешел в жидкое состояние. Полученное жидкое сырье затем используется для производства различных видов биотоплива, например, биодизеля или биогаза. В зависимости от применяемой технологии качественный состав топлива может быть разный, как и области и особенности его применения. Теоретически, использовать полученное из пластика топливо можно как на автомобилях, так и в самолетах.

В отличие от плазменной переработки, способы получения топлива из пластика изучены меньше и технически менее совершенны. Главный минус – качество конечного продукта, в большинстве случаев топливо получается достаточно низкого качества и имеет массу ограничений. Кроме того, такой способ переработки требует много энергии, а, следовательно, много финансовых затрат. Тем не менее, если ученым удастся улучшить технологии и добиться более высокого качества продукта, данный метод переработки может стать одним из привычных и активно применимых на современных мусороперерабатывающих производствах. 

Биоразлагаемые материалы

Если трудно найти способ, который позволит утилизировать все отходы, то почему бы не сделать материал, который не нужно будет утилизировать? Изготовление биоразлагаемых материалов наравне с раздельным сбором - один из способов сократить количество отходов, направляемых на свалки, и уменьшить вред от них. 

Биоразлагаемые материалы — это материалы, которые могут естественным образом разрушаться под воздействием микробов, грибков или других живых организмов, а это значит, что на их утилизацию не надо тратить дополнительные ресурсы и они не нанесут существенного вреда окружающей среде. 

Сегодня существует несколько технологий, позволяющих изготавливать различные вещи, подверженные естественному разложению. Наиболее широкое применение нашли биоразлагаемые пластмассы, изготовленные из различных полимеров. В частности, существует технология изготовления пластмассы из крахмала или ржи, процесс разложения такого материала занимает от 6 месяцев до 2 лет. Также есть несколько видов пластмасс, изготавливаемых из синтетических полимеров, которые подвержены естественному разложению и его можно ускорить дополнительно путем добавления различных веществ. Также используются природные биоразлагаемые полимеры, например, натуральный каучук. Существуют также биоразлагаемая бумага, в которую не добавляется микропластик, а также биоразлагаемые ткани – лен, хлопок, шерсть и т.д. 

Все эти материалы пригодны для изготовления предметов быта, которые успешно внедряются в нашу обычную жизнь. Это и полиэтиленовые пакеты в магазинах, на которых написано, что они являются биоразлагаемыми, и стаканчики для кофе, и различные предметы быта. Из биоразлагаемых материалов можно изготовить практически что угодно, они не наносят вреда окружающей среде, не являются причиной образования свалок, не содержат токсинов и легко утилизируются. Единственный минус, который можно приписать таким материалам – их прочность, которая зачастую гораздо ниже, чем у аналогов из синтетики. Тем не менее данное направление сейчас проживает свой подъем и активно развивается. 

Следует понимать, что не все материалы, которые позиционируются, как биоразлагаемые, действительно не оставляют после себя никакого экологического следа. Безусловно, если речь идет о разложении, например, натуральных тканей, то сомневаться не в чем, однако зачастую так называемые биоразлагаемые пластики все равно содержат в себе определенное количество примесей и в процессе разложения оставляют после себя микропластик. На сегодняшний день вопрос абсолютной безопасности биоразлагаемого пластика остается дискуссионным.

Поиск новых технологий, который позволили бы навсегда забыть про проблему утилизации отходов, ведется постоянно. Мусор пытаются сжигать, растворять с помощью химических составов, перерабатывать в газ и другое топливо, использовать вторично для изготовления самых причудливых вещей. Любая новая технология работы с материалами рано или поздно будет применена для работы с отходами, хотя бы в качестве эксперимента. К сожалению, все эти инновационные методики имеют два основных недостатка: они требуют больших затрат, в результате чего на утилизацию будет потрачено в разы больше финансов, чем при традиционных методах, также они все еще технически несовершенны, так как требуют соблюдения идеальных условий. 

Однако наука не стоит на месте, и мы надеемся, что очень скоро человечество сможет найти способ 100% безопасной утилизации отходов. А, пока этого не произошло, мы сами можем помочь природе, привнося в нашу ежедневную жизнь полезные эко-привычки и тем самым сокращая количество образуемых отходов. Рациональное потребление и разумное отношение к тому, что и как мы используем каждый день – не только популярный эко-тренд, но и единственно верный путь для человека, которому не безразлично состояние экологии и будущее нашей планеты. Используйте биоразлагаемые материалы, давайте вторую жизнь старым вещам, не покупайте лишнего, чтобы не пришлось ничего выбрасывать, разделяйте отходы – эти простые шаги, если их будут делать все, помогут в разы уменьшить вред, который мы наносим природе. 

Все новости