Богатства из мусора
Добыча полезных ископаемых на полигонах твердых коммунальных отходов
Какие полезные материалы добывают на свалках?
Раздельный сбор мусора у нас пока еще развит очень слабо. Это каждый может видеть в собственном дворе: в мусорные контейнеры с надписями «Вторсырье» и «Смешанные отходы» жители выбрасывают всё подряд без всякой сортировки. Поэтому в отходах, вывезенных на свалку, содержится много материалов, пригодных для вторичного использования.
Полимеры. Использованные пластмассовые бутылки и канистры перерабатываются в гранулы, из которых изготавливаются новые бутылки и канистры. Также для вторичной переработки пригодны пленки ПВХ, пенопласт, пластмассовые шланги и т.д. Из переработанного пластика получают упаковку разных видов, контейнеры и ящики, строительные материалы и даже одежду.
Макулатура. Старые газеты, журналы, книги и картон перерабатываются в новую бумагу для печати и упаковки.
Текстиль. Старые и ненужные вещи перерабатывают в изоляционные материалы, волокна и даже в новые текстильные изделия.
Стекло. Стеклянные изделия измельчают, плавят и формируют из жидкого стекла новую стеклотару, различные стройматериалы: сэндвич-панели, стеклонаполненный бетон, изоляционные материалы, пеностекло, стекловолокно, стеклянные кирпичи, интерьерную плитку, жидкое стекло. Стекло используется в качестве добавки в асфальтобетонные дорожные покрытия. Из вторичного стекла изготавливают микростеклошарики, которые входят в состав светоотражающей краски дорожной разметки.
Металлы. Перерабатывают и цветные, и черные металлы. Из вторичного металла производят различные емкости, фольгу, провода и кабели, оконные конструкции, трубы, метизы, даже детали для автомобилей и компьютеров, композитные панели для облицовки зданий и т.д.
Шины измельчают в крошку (размер от 0,1 до 10 мм), от частиц металлокорда ее очищают при помощи магнитного сепаратора. Крошка используется в производстве стройматериалов, дорожных и гидроизоляционных покрытий. Также шины могут перерабатываться в топливо при помощи пиролиза (термического разложения).
Пищевые и органические отходы. Из пищевых и садовых отходов, остатков растительности можно изготавливать компост: эти отходы собирают в специальных ямах, где они перегнивают и впоследствии используются в качестве удобрений. Компостирование является самым экологичным способом переработки органических отходов.
Кроме того, методом компостирования из остатков сортировки твердых коммунальных отходов может создаваться так называемый техногенный грунт, который используется для покрытия слоев отходов на полигонах и восстановления нарушенных земель. Техногенный грунт также может применяться для укрепления откосов тела полигона и рекультивации земель, поврежденных несанкционированными свалками.
Преимущества добычи полезных ископаемых на свалках
Таким образом, добыча полезных ископаемых на полигонах позволяет вторично использовать ряд ценных материалов, содержащихся в мусоре: металлов, пластмасс, стекла и т.д., а также получать энергию из органических отходов со свалок.
К тому же немалым преимуществом является уменьшение вредного воздействия свалок на экологию (загрязнение грунта и грунтовых вод). Разработка свалок дает возможность восстанавливать нарушенные земли для других видов использования.
Недостатки
Затраты. Но помимо преимуществ у добычи полезных ископаемых на полигонах ТБО имеются и серьезные недостатки: чтобы добыть все эти полезные и ценные материалы, а также свалочный газ, потребуется затратить немало средств.
Металлы обычно содержатся в составе какого-либо изделия из нескольких материалов. При настоящем уровне технологий затраты на отделение металлов от прочих материалов могут превышать рыночную стоимость рециклированных материалов: по оценкам специалистов, содержание различных металлов в ТБО, как правило, составляет не более 5%, как в бедном месторождении, остальные 95% мусора приходится временно вывозить и впоследствии возвращать обратно на свалку. Требуется целый парк техники: бульдозеры и экскаваторы, погрузчики и самосвалы, дробилки и грохоты и пр.
Вот пример из практики. По результатам исследований, проведенных на мусорных полигонах США, пластик и металл оказались единственными содержащимися там пригодными для вторичной переработки материалами, но и они не имели приемлемого качества для перепродажи. Специалисты-исследователи сделали вывод: затраты на добычу этих полезных ископаемых не могли окупиться.
Затраты на добычу свалочного газа (и последующее его использование для получения электроэнергии) с большой вероятностью могут быть выше, чем невысокая стоимость электричества, полученного из традиционных источников.
Опасности. Перед тем как приступать к добыче «полезных ископаемых», из тела свалки необходимо удалить горючий взрывоопасный свалочный газ и фильтрат – жидкости, которые образуются из-за осадков и гниения органических отходов.
Кроме того, на свалках могут содержаться опасные материалы, особенно если на полигон вывозились промышленные отходы: например, может присутствовать ртуть, тяжелые металлы. Как правило, неизвестно, в каком месте свалки и в каком количестве содержатся опасные материалы. Разработка такого мусорного полигона сопряжена с высокими рисками для работников и окружающей среды.
А как это работает за границей?
В странах, где законы строго соблюдаются, а население очень дисциплинированное, удается организовать переработку бытовых отходов на достаточно высоком уровне.
В Японии из ТКО добывают полезное сырье для производства товаров и стройматериалов, а также энергию для обогрева и освещения помещений. Утверждается, что в этой стране свалки исчезли совсем! Весь мусор перерабатывается и утилизируется.
Достичь этого удалось в том числе благодаря высокой дисциплинированности японцев и строгому соблюдению закона о раздельном сборе мусора. Японцы тщательно сортируют домашние бытовые отходы, раскладывая по отдельности во множество прозрачных пластиковых пакетов бумагу, тканевые вещи, пластмассовые бутылки и т.д. Система довольно сложная – существует даже «горячая линия», где можно проконсультироваться, куда что складывать. На пакетах указывается фамилия владельца, чтобы было кого оштрафовать в случае неправильной сортировки.
Пригодные для переработки отходы рециклируются. Остальные поступают на мусоросжигательные заводы, которые производят тепло и электроэнергию. Химически обработанный пепел и несгораемый измельченный мусор высыпают в море: его используют в качестве грунта для увеличения площадей островов. Отсыпанный грунт затем покрывают почвой и применяют для создания парков и возведения построек. Впрочем, некоторые специалисты сомневаются, что пепел от сожженного мусора действительно на 100% безвреден для экологии.
В Швеции почти полностью перерабатывают свои бытовые отходы, получают ощутимую прибыль и даже приобретают отходы для переработки в других государствах. На полигоны вывозится только около 1% отходов, 47% перерабатывается и 52% утилизируется на мусоросжигательных заводах, превращаясь в тепло и электроэнергию. Теплом, полученным из отходов, обеспечиваются 1,2 млн домохозяйств в Швеции, электроэнергией – 800 тыс. домов.
Пищевые отходы перерабатываются в биогаз, на котором работают городские рейсовые автобусы и мусоровозы. Биогаз используется также для обогрева жилых домов. В новых многоквартирных домах Стокгольма мусоропроводы соединяются непосредственно с мусороперерабатывающим предприятием, где отходы превращаются в электроэнергию, которой обеспечивается дом.
Свалочный газ
Как уже было сказано выше, развитие отрасли переработки ТКО сдерживается рядом негативных факторов. Но к счастью, не все так безнадежно.
Для многих стран, и в том числе для нашей, перспективным выглядит добыча из ТКО свалочного газа, который иначе называют биогазом. Свалочный газ образуется на полигонах ТБО при распаде органических материалов растительного и животного происхождения, а также бумаги и древесины. Свалочный газ может быть надежным источником возобновляемой энергии, поскольку в отличие, например, от энергии солнечных батарей биогаз образуется при любых условиях 24 часа в сутки из органических отходов, поступающих на полигон ТБО. На полигонах ТБО свалочный газ извлекают при помощи системы скважин.
Однако в биогазе содержатся вредные примеси 2-го класса токсичности в количествах, в 250–400 раз превышающих предельно допустимую концентрацию. Собранный газ приходится обрабатывать (фильтровать) для сжигания, чтобы получать электроэнергию, либо для использования в качестве топлива в транспортных средствах. Обработка газа требует значительных затрат.
И если в двигателях внутреннего сгорания биогаз можно использовать «напрямую», то для производства электроэнергии путем сжигания в газовой турбине свалочный газ должен предварительно охлаждаться, что требует дополнительных затрат энергии и снижает экономическую эффективность процесса. Тем не менее в Евросоюзе работают десятки тысяч установок по добыче свалочного газа.
В свалочном теле (масса отходов на полигоне) газогенерация, т.е. разложение органики, может длиться от 10 до 50 лет и дольше. По различным оценкам, из 1 т органики образуется от 80 до 200 м3 биогаза. По энергоемкости 1 м3 биогаза соответствует 0,5 м3 природного газа. По расчетам, использование биогаза с полигона, на который доставляются ТКО из города с населением 100 тыс. человек, может полностью обеспечить потребности в электричестве и тепле жилого поселка с населением 1 тыс. человек.
В 2025 г. в стране стартовал национальный проект «Экологическое благополучие» – продолжение завершившегося ранее нацпроекта «Экология». Одно из направлений этого проекта – обеспечение сортировки 100% ТКО, захоронение не более 50% таких отходов и вовлечение не менее 25% отходов производства и потребления в повторное использование.
Будем надеяться, что наши предприятия и администрация регионов, несмотря на все сложности современной обстановки, выполнят и перевыполнят все задачи, поставленные в национальном проекте.
