shutterstock_241752496_1

Бытовые отходы как ноосферное сырье

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Купченко Сергей Михайлович,

член постоянной комиссии по экологии и природопользованию Законодательного Собрания Санкт-Петербурга

Катастрофическое положение с отходами – это постоянно углубляющаяся и расширяющаяся мировая проблема, в которой начинают уже явственно проглядывать признаки глобальной. Не случайно поиск путей ее решения волнует все более широкие круги научной общественности, органы государственной власти и местного самоуправления. Зародившись как бытовая, проблема отходов в настоящее время приобрела экологическую, санитарно-эпидемиологическую и политическую направленность. Главное же сегодня – если мы хотим сохранить природу для последующих поколений, мы должны решать эту проблему. Вопрос – каким образом?

Для формулирования новых идей, подходов и концепций необходимо вначале взглянуть на проблему с научно-теоретической точки зрения, определившись в первую очередь с предметом рассмотрения и понятиями. То есть прежде чем решать, что делать с бытовыми отходами, необходимо, прежде всего, понять, что же такое бытовые отходы? Для этого необходимо провести комплексный структурный, функциональный и динамический (в исторической ретроспективе) анализ.

Впервые проблема бытовых отходов в нашей стране, как требующая серьезного научного подхода, возникла с начала 1950-х годов ХХ века, когда при подготовке к Всемирному фестивалю молодежи и студентов 1956 года встал вопрос о санитарном состоянии и чистоте в городах Москве и Ленинграде. Было решено провести научное исследование данной проблемы. Оно проводилось на основе уже названного выше общенаучного методологического анализа. Критерием для определения структуры являлся морфологический состав отходов. В результате исследования было установлено, что морфологический состав бытовых отходов независимо от региона на 92% представлял собой биологические отходы переработки пищевых продуктов с периодом распада (полного сгнивания) в течение года, 5% приходилось на биологические отходы переработки пищевых продуктов с периодом распада до трех лет, 3% – на биологические отходы переработки пищевых продуктов с периодом распада свыше трех лет, а также органические и неорганические твердые бытовые отходы промышленного производства.

Исходя из этого, было сформулировано понятие о том, что бытовые отходы – это преимущественно биологические остатки, образующиеся в процессе потребления человеком продуктов, необходимых для жизнедеятельности, которые угрожают санитарно-эпидемиологическому и экологическому благополучию населения. Исследование в течение 1957 года в крупнейших городах СССР показало актуальность проблемы не только для Москвы и Ленинграда, но и для других крупных городов; наличие общих черт, присутствующих во всех составах бытовых отходов, независимо от региона; необходимость выработки общегосударственных путей решения данной проблемы. Путь решения был избран самый простой. Поскольку все биологические продукты имеют сравнительно короткое время распада (перегнивание), то главная задача состояла в своевременном удалении этих отходов из населенных пунктов на санитарно-безопасное расстояние, складирование их, а дальше природа сама позаботится об их переработке. Исходя из динамики процесса, каждый полигон предлагалось разделить на пять зон. Первая – зона текущего складирования, вторая–четвертая – зоны хранения, пятая – зона вывоза перегноя и подготовки к складированию. Были определены места складирования – полигоны, на которые и вывозились все без разбору бытовые отходы. Система была дешева, организована быстро и справлялась с проблемой до начала 80-х гг.

Второй этап решения проблемы начался с 80-х гг. и связан с тем, что уже сами полигоны разрослись до такой степени, что стали представлять угрозу для окружающей среды. Это было связано с высокими темпами урбанизации населения, ростом численности городов, что приводило к росту количества производимых отходов. Однако основной причиной было изменение морфологического состава отходов. Развитие химической, пищевой, легкой промышленности привело к тому, что состав отходов до 30–35% стали составлять резинотехнические, полимерные, текстильные и т. п. отходы. Их характерной чертой был длинный (более15 лет) период распада. Поэтому они стали накапливаться на полигонах, однако были пригодны после переработки к повторному использованию. Таким образом, возникло определение, что бытовые отходы – это не только продукты жизнедеятельности, угрожающие благополучию населения, но и источник вторичного сырья для промышленности.

Для решения пошли по самому простому – аналоговому – пути: как отходы попали на свалку, так их оттуда и извлечь. Народ принес что-то на свалку – значит вынуть оттуда это «что-то» и пустить в производство. Так была сформирована концепция безотходной технологии переработки бытовых отходов, которая базировалась на процессе сортировки и раздельной переработки отходов. На основе этой концепции были спроектированы и построены так называемые сортировочные заводы по обращению с бытовыми отходами, которыми у нас являются МПБО, такие же заводы в Западной Европе, Японии, других странах.

Итак, мы были зачинателями данного подхода, но в настоящее время тупо копируем чужой опыт. Правда, опять без осмысления, что для них (например для Японии или Австрии) извлекать вторсырье рентабельно, потому что своего исходного сырья у них нет (все оно покупное и завозное). И для них дешевле получить сырье из вторсырья для повторного воспроизводства, а не привозить, а потом перерабатывать сырье на своей территории (значительно падают расходы на транспорт и приведение к необходимому для использования состоянию (обогащение, предварительная очистка и т. д.). У нас эти заводы нерентабельны. Почему? Природное сырье дешевое, рабочая сила дорогая, большая доля ручного труда при переработке, низкая производительность. Дотации из бюджетов разных уровней составляют миллиарды рублей только для того, чтобы бытовые отходы вывозились.

Так что же изменилось в новой концепции по сравнению с предыдущей? Поскольку самым дорогим и нерентабельным является процесс сортировки, видимо, чтобы удешевить этот процесс возникла и активно пропагандируется концепция раздельной утилизации. То есть вместо одного пухто во дворах предлагается поставить пять–шесть баков для каждого вида отходов (для бумаги, пластика, отдельно для пищевых отходов и т. д.). Но это значит, что или в каждом дворе, где будет организована подобная контейнерная площадка, необходимо содержать соответствующий персонал и оборудование (человек, который будет сортировать по бакам, мини-прессы для бумаги, тара для бутылок и банок или устройство для измельчения стекла, дерева и т. д.), или граждане сами должны делать эту работу. Что-то слабо верится, что люди будут ковыряться в своих мусорных пакетах и ведрах, стоя перед контейнерами, или держать дома аналогичные пять–шесть емкостей, куда будут старательно складывать соответствующие отходы и по мере их заполнения выносить и высыпать в соответствующий контейнер во дворе. А если он будет заполнен, как вы думаете, куда будут высыпать эти отходы? Ответьте себе – вы вернетесь с ними домой и будете ждать, когда контейнер освободится? Если нет, то вся теория летит к … и мы возвращаемся к сортировочным заводам.

Но давайте посмотрим дальше. Следуя избранной методологии исследования, попытаемся понять, что такое современные бытовые отходы. Последние исследования в Санкт-Петербурге показали, что типовой, то есть емкостью 6 куб. м, внутридворовой контейнер содержит в себе около 92% объема и 61%, а при условии недорогого механизированного извлечения металла 85% веса, отходы органического состава. Следовательно, исходя из анализа морфологического состава современных бытовых отходов, можно сделать вывод: бытовые отходы – это особый вид производимого обществом органического сырья. На этом фоне изменение отношения к бытовым отходам, как абсолютно уникальному виду производимого социумом вида сырья, ставит перед нами абсолютно другие задачи. То есть стоит задача не уничтожать бытовые отходы, не утилизировать их, а найти технологию безотходного производства, использующего социопроизводимое сырье, и именно не в качестве вторичного, а в качестве исходного сырья.

Необходимость такого подхода обусловлена целым рядом факторов. Во-первых, это сырье, объемы которого в отличие от природного сырья год от года постоянно растут и будут расти в дальнейшем. Во-вторых, субъект, использующий данное сырье, не только сам не платит за него (по крайней мере ближайшие 20–25 лет), а наоборот получает плату за его получение и использование. В-третьих, при использовании данного вида сырья получаем готовую товарную продукцию и исходное сырье для других видов производства. В-четвертых, экономим на использовании природного сырья, что позволяет в больших количествах сохранить его для будущих поколений. В-пятых, улучшаем экологическую ситуацию вокруг городов, так как не сбрасываем отходы на полигоны. При более углубленном рассмотрении можно выделить и шестое, седьмое, и т. д., но самое главное – мы делаем рентабельной и безотходной саму технологию использования этого сырья.

Для этого мы опять должны вернуться к понятию этого производимого обществом сырья и исследовать его, потому что уже в определении данного понятия содержатся подходы к методам и технологии его использования. Что такое нефть как определение? Если мы говорим, что нефть – это топливо, то применяем технологию получения из него бензина, керосина, мазута и т д. А если говорим, что это сырье для химической промышленности, то применяем технологии получения из него различных видов пластика, полиэтилена, капрона и сотен других видов продукции.

Давайте обратимся к идеям Вернадского. Еще в 30-е гг. прошлого века наш отечественный философ, мыслитель, ученый-естествоиспытатель Владимир Иванович Вернадский сформулировал мировоззренческие идеи, согласно которым весь мир делится на:

а) неживую или косную природу – совокупность всех неорганических веществ, не затронутых жизнью;

б) живую природу, составляющую на Земле биосферу – совокупность всех организмов и результатов их жизнедеятельности;

в) новую природу ноосферу – человечество и все, что им создано.

Человек, действительно, благодаря развитию выделился из животного мира, из дикой природы и в результате дальнейшей своей творческой природопреобразующей деятельности создал, по сути, новую природу. Он уничтожил или свел к минимуму многие виды растений и животных, вывел новые подвиды растений, породы животных и довел площади произрастания новых растений и численность популяций отдельных (домашних) животных до огромных количеств. Он создал для многих живых организмов совершенно новые условия. Он перепахал поля, он вырубил одни деревья – целые леса на огромных площадях – и посадил другие деревья, создав сады. Он осушил одни водоемы и создал другие, и т. д. Тем самым человек существенно изменил изначальную биосферу. Далее он построил огромное количество больших и малых городов, заводов, фабрик, промышленных комплексов, проложил несметное количество дорог с неисчислимым количеством транспорта, провел огромную систему трубопроводов разного назначения, протянул гигантскую сеть всевозможных проводов, кабелей, запустил в воздух многие тысячи больших и малых летательных аппаратов, отправил в плавание тысячи судов, внедрился в глубь поверхности земли… То есть человек настолько преобразовал поверхность планеты, что тем самым создал сферу, которая по своим размерам и параметрам стала сопоставима с природной сферой земли.

И биосфера, и ноосфера производят свои отходы. Биосфера в процессе эволюции в течение полутора миллиардов лет «научилась» применять свои отходы себе во благо. Ноосфера же в силу своего сравнительно юного возраста еще только учится этому. Мы видим, как оптимально утилизируются отходы в биосфере. Сбрасываемая листва деревьев, отжившие свой век растения и животные тут же становятся пищей для других живых организмов – падальщиков, среди которых различные виды бактерий, грибов, червей, насекомых, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Органические составляющие выделений живых организмов также становятся пищей, питательной средой для других живых организмов – животных или растений. На поверхности земли и в воде, в реках, озерах и океанах – в биосфере – постоянно происходит круговорот веществ, при этом ничто никому не вредит, не залеживается и не пропадает даром, всё находит применение, живая природа постоянно самоочищается и самообновляется. Биосфера безотходна.

Наша задача – сделать безотходной ноосферу. Ибо человек, изменяя природу, живя в ней, производит особый вид сырья (назовем его ноосферным), но пока, в отличие от биосферы, еще не выработал механизма его безотходного использования (то есть технологии следующего цикла полного его использования – быстрого, с максимальной пользой для себя и безвредного для природы) и поэтому относится к нему как к отходам, стараясь их в большинстве своем уничтожить, утилизировать и т. д.

Если мы примем за аксиому, что данные бытовые отходы являются новым видом сырья, чтобы технология производства, основанного на ноосферном сырье была действительно безвредна для природы и максимально полезна человеку, то, соответственно, необходимы и новые технологии, и новые технические устройства, которые бы перерабатывали и использовали это сырье. Для угля у нас есть соответствующие технологические цепочки и технические устройства, шахты по добыче, обогатительные фабрики, котлы, которые измельчают этот уголь, смачивают, сжигают в виде порошка. Для нефти – тоже, для газа, руды, леса – тоже, но даже для каждого вида сырья человек использует сходные технические устройства и сходные технологические процессы, основанные на сходных принципах. Объединенные технологическими процессами, они образуют отрасль промышленного производства. Но почему-то, когда говорится о бытовых отходах как о сырье, все представляют себе, что для этого достаточно загрузить их вместе с углем в котельной в топку и сжечь, либо рассортировать до последнего элемента, либо закопать поглубже.

Естественно, при простом химическом горении выделяются все вредные вещества, которые мы наблюдаем, сжигая любой полиэтилен. Окружающая среда загрязняется и сажей, и продуктами диоксина, и СО2, и всеми остальными вредными веществами. При сортировочной технологии это нерентабельность и большие трудозатраты, при захоронении – это экологические проблемы. Значит для того, чтобы использовать отходы в качестве сырья со всеми теми параметрами, о которых мы говорим, необходим принципиально новый вид специальных технических устройств, использующих бытовые отходы, на абсолютно новых принципах действия. Необходимо соединить их в соответствующие технологические процессы и производства, отличающиеся от имеющихся приблизительно так же, как современный двигатель внутреннего сгорания отличается от первых паровых двигателей. Необходимо создавать отдельную отрасль промышленного (а не кустарного) производства, аналогичную нефтехимической, металлургической, деревообрабатывающей и другим отраслям промышленности.

Как мы уже говорили, нужно взять за образец методологию природных процессов, представляющую собой сначала разложение природных отходов на составляющие их химические элементы и сепарация, а далее синтез из них нужных веществ для дальнейшего использования в природных процессах изготовления новых вещей и объектов. То есть мы должны делать со своими отходами то же самое, что делает природа со своими. Повторим: природа сначала разлагает свои отходы с помощью биологических организмов, воды, воздуха, температуры и света на элементы, а дальше эти элементы идут на создание новых живых организмов, усваиваются ими, являясь для них пищей, источником энергии, для того чтобы в дальнейшем эти живые организмы, прекратив существование, уступили место следующим, став для них источником питания и строительным материалом жизни. Иными словами, всё, что человек произвел, использовал, и всё, что вследствие этого использования утратило для него свое функциональное значение, а также ценность и полезность, то есть всё, что он считает отходами, он точно так же должен разложить на элементы. А элементы – это уже не отходы, они существуют, созданные самой природой. Водород, кислород, гелий, азот и т. д. А дальше, как уже было отмечено, – элементы являются сырьем для последующего синтеза.

Отдельные элементы данных технических устройств есть даже не на бумаге, а уже практически используются. Это плазменные установки (плазма – это создаваемая электрической дугой высокотемпературная – 1200–2500º – материя), которые уже используются в качестве печей для процесса пиролиза отходов в ряде проектов утилизации отходов, но только для получения определенного вида продукта (отдельных видов топлива, извлечения горючего газа и т. д. Пиролиз – это не химическое горение, а распад под действием высокой температуры вещества без доступа кислорода. В результате этого процесса при температурах 1200–1500º происходит полная газификация органической части и минерализации или расплав неорганической части. Осталось завершить данный процесс разложением их по видам элементов таблицы Менделеева.

И опять природа сама подсказывает нам идею. Нет ни одного элемента, у которого бы температура плавления или кипения совпадала с таковой у другого элемента. Если у нас в пиролизной установке образуется раскаленный синтез-газ в +1500 ºС, то методом ступенчатого его охлаждения химические элементы, входящие в его состав, в очередности понижения их температур плавления один за другим переходят в жидкое состояние. Наша задача произвести процесс охлаждения с помощью программ компьютерной техники в заданном режиме и собрать охлажденный вид продукта.

При изначальной температуре синтез-газа, допустим, в +1500 ºС первым веществом, которое перейдет из газообразного состояние в жидкое, будет элемент, который называется таллий. Мы его отделяем, собираем и складируем. Следующим по мере охлаждения будет переходить в жидкое состояние элемент никоний. И так далее. Меняя технологию охлаждения синтез-газа, доходим, наконец, до очень низких температур, необходимых для сжижения таких газов, как азот, водород, гелий. У водорода температура перехода в жидкое состояние – 258 ºС, у гелия – 269 ºС. Таким образом, у нас выстроилась вся таблица Менделеева, собраны все ее элементы в отдельные емкости.

Когда мы достигнем необходимого уровня технологий разложения ноосферного сырья на отдельные химические элементы, следующей задачей будет синтез из него необходимого продукта. И будет так, как пишут фантасты: «…человек выбрал из меню нужную программу, нажал ввод, в машине раздалось негромкое жужжание, и через считанные минуты лента конвейера выдала заказанную вещь…».

Это не такая уж и фантастика, мы идем по этому пути. Так называемые 3D-принтеры уже способны согласно введенной программе изготовить довольно сложный трехмерный предмет из заправленного в картриджи принтера сырья. Принтеры используют готовые картриджи для производства предметов, но эти картриджи мы пока заправляем материалом, сделанным из добытых и переработанных природных материалов, то есть изготавливаем из сырья, взятого у природы. Наша задача – заправлять их материалом, произведенным нами из ноосферного сырья.

Когда общество будет быстро преобразовывать ноосферное сырье в новые предметы потребления, мы можем дойти до такого уровня равновесия, когда количество используемого ноосферного сырья минимизирует использование сырья добываемого, природного. Если мы, условно говоря, уже выплавили тысячу тонн железа, то потеря составит только ржавчину и стирание, остальное же будет находиться в постоянном обороте, и добавлять вновь выплавленное железо из добытой руды нам потребуется лишь в мизерном количестве. Так же и с другими химическими элементами.

Далее, идя по этому пути, мы не только решаем задачу избавления от отходов, но и преодолеваем целый ряд других насущных проблем. Например, нам уже не надо будет ломать голову: делать нам электромобиль или нет. На севере, как известно, электромобиль неэффективен. А если мы возьмем двигатель, работающий не на бензине, пропане или бутане, которые дают выхлопные газы, требующие сложной очистки, а на водороде, то есть двигатель, использующий водород и кислород, то в результате его «внутреннего сгорания» получим водяной пар. Что очень кстати, ведь сегодня мы говорим об угрожающе возрастающем дефиците чистой пресной воды. Переход же двигателей внутреннего сгорания на водородное топливо решит эту проблему навсегда.

Машина заправляется водородом, и через некоторое время работы, будучи оборудованной специальными конденсаторами, выдает целый бак дистиллированной воды, которую мы можем сразу «пускать в оборот». Водяной пар от двигателя, если он будет просто выбрасываться в атмосферу, – тоже не повредит. Таким образом, имея водородный двигатель, мы получаем транспорт, вредоносные действия которого минимальны. Да, у него есть шины, есть металл, есть изоляционные материалы, еще какие-то элементы, которыми мы можем нанести вред окружающей природе, если выбросим двигатель, когда он свое отработает. Но если мы осуществим-таки внедрение безотходных технологий, то и здесь проблемы не будет.

 

Создать комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *