microbik.ru
1

Электронное научное издание «Труды МЭЛИ: электронный журнал»

Акмаева Н.Т. − аспирантка МЭЛИ

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТСЛУЖИВШИХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ


Экономические и социальные проблемы утилизации автотранспортных средств, вышедших из эксплуатации, являются актуальными в связи с увеличением темпов роста объемов транспортного движения.

В странах Западной Европы ежегодно полностью утилизируются около 9 млн. автомобилей. Современная технология позволяет использовать 75% материалов старой машины, но в ближайшем будущем планируется довести эту цифру до 95%. По Закону о ликвидации и переработки отходов в ФРГ, предприятия, занятые в сфере переработки старых автомобилей, должны перерабатывать до 36 видов отходов, образующихся в результате демонтажа легковых и грузовых автомобилей.

На территории Московской области подлежит утилизации 150 тыс. отслуживших автотранспортных средств [1]. А это значит, что вместе с ними образуются тысячи и тысячи тонн изношенных шин, отработанных масел, фильтров и аккумуляторов. Во многих случаях отходы хранятся на строительных площадках, автобазах, в воинских частях, на свалках, закапываются в землю, что загрязняет окружающую среду и лишает промышленность значительного объема дорогостоящих материалов.

Проблемы утилизации изношенных шин

Шины, выходящие из эксплуатации, являются одним из самых многотоннажных полимерных отходов потребления. По опубликованным данным в Европе ежегодно образуется около 2 млн. тонн, а в США – 2,8 млн. тонн шин.

В таблице приведены данные о количестве утильных шин и способах их вторичного использования в ряде стран Европы, США и Японии (Rapra Review Report. № 99, 1997, Rapra Technology Ltd.).

Ежегодно возрастающее количество изношенных шин вынудило в рамках Европейского Сообщества разработать программу, в соответствии с которой решаются следующие задачи:

  • Снизить на 10% расчетное количество шин;

  • Увеличить долю шин с восстановленным протектором до 25-30%;

  • Увеличить долю переработанных шин с получением резиновой крошки до 60%;

  • Прекратить вывоз шин на свалки.

Проблема утилизации изношенных шин имеет важное экологическое значение, поскольку вышедшие из эксплуатации шины накапливаются в местах их эксплуатации (в автохозяйствах, на аэродромах, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, горнообогатительных комбинатах и т.д.).

Количество утильных шин в Европе, США и Японии и способы их переработки


Страна

Объем образования, тыс.т

Вывезено на свалку,

%

Получение энергии,

%

Восстановление протектора,

%

Получение резиновой крошки,

%

Экспорт,

%

Прочее,

%

Германия

550

2

38

18

15

18

9

Англия

450

67

9

18

6

-

-

Франция

425

52

10

13

6

19

-

Италия

330

53

14

27

-

6

-

США

2800

59

22

9

9

3

1

Япония

840

8

43

9

12

25

3

Россия

800

96

-

1

3







В Москве каждый год необходимо утилизировать около 1 млн. старых шин. Для их утилизации предлагаются различные методы: сжигание, пиролиз, девулканизация, криогенный, тонкое измельчение.

По данным Управления транспорта и связи [2], в Москве ежегодно образуется 42 тыс. тонн использованных автопокрышек, в том числе 15 тыс. тонн от грузовых автомобилей. По данным МГУП «Промотходы», в 2001 г. в городе не переработанный объем авторезины и резинотехнических изделий составил более 70 тыс. тонн.

Вывозимые на свалки или рассеянные на окружающих территориях шины длительное время загрязняют окружающую среду вследствие высокой стойкости к воздействию внешних факторов (солнечного света, кислорода, озона, микробиологических воздействий). Места их скопления, особенно в регионах с жарким климатом, служат благоприятной средой обитания и размножения ряда грызунов и насекомых, являющихся разносчиками различных заболеваний.

Шины обладают высокой пожароопасностью, а продукты их неконтролируемого сжигания оказывают вредное влияние на окружающую среду (почвы, воды, воздушный бассейн).

Проблема использования изношенных шин имеет существенное экономическое значение, поскольку потребности хозяйства в природных ресурсах непрерывно растут, а их стоимость постоянно повышается. Использование изношенных шин, содержащих помимо резины, технические свойства которой близки к первоначальным, большое количество армирующих текстильных и металлических материалов, является источником экономии природных ресурсов. А ликвидация свалок изношенных шин позволит освободить для использования по назначению значительные площади занимаемых ими земель.

В 1998 г. в США было утилизировано 177 млн. шин. Из этого количества 114 млн. шин было использовано в качестве топлива в различных энергетических установках, около 20 млн. шин – в строительстве, 20-25 млн. шин – для производства регенерата и резиновой крошки.

В Великобритании объем восстановительного ремонта вырос до 45%, а доля шин, переработанных в резиновую крошку, возросла до 20%.

По данным Rubber and Plastics News американские фирмы, занимающиеся утилизацией отходов, рассматривают захоронение как склад, поскольку изношенные шины могут использоваться в будущем. Необходимость в массовых хранилищах изношенных шин обусловлена тем, что в ряде стран их запрещено вывозить их на обычные свалки.

Так в штате Огайо (США) отведен участок для захоронения разрезанных на крупные куски шин площадью 12,5 га. Фирма берет 59,5 дол за захоронение 1 т автомобильных шин. Фирма установила измельчитель, стоимостью 425 000 дол, позволяющий перерабатывать до 1200 шин/час в зависимости от их массы. Участок оборудован средствами противопожарной защиты и огражден глиняным рвом высотой 2,5 м. Поскольку шины не разлагаются, они не представляют опасности для окружающей среды. После закладки куски шин покрываются слоем земли 15 см, что уменьшает опасность возникновения пожара.

Однако, попадающая на захоронение резина - это потерянные ресурсы, и предпочтительно использовать изношенные шины в качестве топлива, для производств резиновой крошки и для других целей. По сведениям Европейской ассоциации переработчиков шин Европейским Союзом принято решение запретить захоронение целых шин, а с 2006 г. – шин, разрезанных на куски.

Использования резиновой крошки из изношенных шин

В России, как и в других странах, резиновую крошку получают из изношенных легковых, грузовых, автобусных и троллейбусных шин с текстильным и металлическим кордом. Технологии измельчения можно разделить на две группы [3]:

  • измельчение при положительных температурах;

  • измельчение криогенным способом с использованием в качестве хладагентов жидкого азота или холодного воздуха.

Криогенный процесс позволяет разделять композит покрышки на составные компоненты – резину, металл и текстиль. Однако, для охлаждения резины требуется либо дорогостоящий азот, либо достаточно дорогая и энергоемкая система получения и очистки холодного воздуха, специальная холодильная камера для заморозки кусков покрышки, что существенно повышает стоимость установки, эксплуатационные издержки и, естественно, себестоимость получаемой крошки. В результате измельчения при низких температурах крошка приобретает гладкую поверхность, что ухудшает её совместимость с другими полимерами, и в первую очередь, с каучуками.

Переработка целых шин при положительных температурах требует применения оборудования с износостойкими режущими элементами и многостадийной очистки резиновой крошки от металла и текстильного корда. Опыт эксплуатации различных типов оборудования показывает, что измельчение при положительных температурах является менее энергоёмким процессом.

Несмотря на множество запатентованных решений, наличие в промышленности различных агрегатов для измельчения резин в стекловидном состоянии и при положительных температурах, эффективного, экономичного и надежного оборудования для получения тонкодисперсных порошков из изношенных шин до настоящего времени не создано ни в России, ни за рубежом.

С экономической точки зрения наиболее целесообразным кажется использование резиновой крошки в рецептуре резиновых смесей. Однако, при самом оптимистическом прогнозе в смесях для шин и резинотехнических изделиях можно использовать не более 20% резиновой крошки, полученной при переработке всех шин, выходящих из эксплуатации. Поэтому важны другие области использования дробленой резины, особенно в связи с прогнозируемым увеличением объемов переработки изношенных шин. Это, прежде всего:

  1. Изготовление резинобитумных мастик и кровельных материалов.

  2. Изготовление плит для животноводческих помещений, для трамвайных и железнодорожных переездов, для полов промышленных зданий, спортивных и детских игровых площадок.

  3. Применение резиновой крошки в качестве модификатора битума для дорожного строительства. Количество вводимой добавки составляет 5-7% от массы битума и 1,5% от массы минеральных материалов при подготовке модифицированной асфальтобетонной смеси.

Одной из причин, снижающих срок службы традиционных асфальтобетонных покрытий, является несоответствие свойств органических вяжущих с условиями работы покрытий при высоких и отрицательных температурах. Свойства органических вяжущих существенно могут улучшиться при введении в них добавок резиновой крошки.

Модификация асфальтобетона резиновой крошкой значительно улучшает реологию битума при положительных температурах; резко улучшает адгезию битума с минеральным наполнителем; незначительно ухудшает морозостойкость асфальтобетона, повышает температуру хрупкости.

В США уже в 1988 году было уложено 1100 миль дорог на основе модифицированного асфальта. Эти дороги не потребовали ремонта в течение 10 лет. Улучшились прочность асфальтобетона к растрескиванию, понизился уровень шума, сократился тормозной путь.

Основные направления возможного использования резиновой крошки в бетонных конструкциях при двухстадийном строительстве дорог в районах новой жилой застройки; при одностадийном - для благоустроительных работ в жилых комплексах и детских учреждениях, на остановках общественного транспорта и перекрестках.

Для решения проблемы вторичного использования и переработки изношенных шин в России необходимо:

  • разработать и принять комплекс мер, регламентирующих порядок их учета, сбора, хранения и поставки на переработку,

  • подготовить законодательные акты, стимулирующие увеличение объемов восстановительного ремонта и переработки изношенных шин.

  • развивать рынок изделий и материалов, изготавливаемых из получаемого при переработке вторичного сырья.

Система сбора и утилизации масел и фильтров

Переработка масляных фильтров производится лишь небольшим числом предприятий. После переработки значительное количество отработавших масел (до 40%) остается на фильтрах, что объясняется несовершенством технологии переработки этих деталей. Кроме этого, металлический скрап, получаемый в результате переработки фильтров, содержит большое количество масел, в результате чего плохо покупается. Для многих предприятий это делает переработку масляных фильтров малорентабельным производством. На некоторых предприятиях для сепарации масел используются специальные прессы, посредством которых обрабатывается скрап с высоким содержанием масел. Очистка масляных фильтров может осуществляться промывкой в специальных моющих растворах. Данный способ не может быть использован на мелких производствах, что объясняется необходимостью очистки сточных вод, образующихся в процессе промывки, но на крупных предприятиях переработка масляных фильтров является прибыльным делом, обеспечивающим хороший доход за счет продажи высококачественного скрапа металлов и большого количества отсепарированных отработанных масел.

По данным фирмы Mobil Oil AG [4], специализирующейся на переработке отработавших моторных масел, ежегодно от 8 до 10 тыс. тонн отработавших моторных масел в стране не поступает на переработку.

Так, в ФРГ ежегодно образуется 100 тыс. тонн отработавших масел, до 33 млн. масляных фильтров. Примерное количество потребляемых моторных масел составляет 160 тыс. т/год. Средний расход масла легковым автомобилем  в ФРГ составляет 0,5 л/1000 км в зависимости от скорости, типа двигателя, интервалов смены масла и пр. Приблизительно 50% покупаемых масел сжигаются, и 100 тыс. тонн отработавших масел поступает на переработку.

Фирма NTM (ФРГ) наладила производство специальной ткани на хлопковой основе (в кусках) для протирки двигателей. Объем производства протирочных кусков - 300 млн./год. Использованные грязные куски принимаются в чистку на приемных пунктах фирмы. Количество сепарированных масел, полученных в результате промыва протирочных кусков, составляет 6 тыс. тонн/год. Фирма получает дополнительно 200 тонн отработавших масел в результате чистки спецодежды рабочих бензоколонок, автомастерских и пр. Получаемые фирмой масла используются в качестве топочного материала, обеспечивая значительную экономию таких дефицитных энергоносителей, как нефть и газ. На 1 кг ткани, подлежащей стирке, идет 15 л воды с использованием принципа многократного использования воды (от более чистой ткани вода поступает к более грязной  и т.д.). В конце промывки сточные воды очищаются на 99,8%. Подсчитано, что тридцатикратное использование протирочных кусков, обеспечиваемое фирмой в результате промывки, исключает ежегодное захоронение 35 тыс. тонн токсичных отходов.

Система сбора и утилизации аккумуляторов

Во всем мире утилизация аккумуляторного лома представляет относительно обособленный процесс в заготовке и переработке вторичного металлосодержащего сырья. Это определяется, с одной стороны, экологической опасностью свинца и его соединений для здоровья человека и окружающей среды, с другой - масштабами применения свинцово-кислотных аккумуляторов. На их изготовление в мире расходуется до 70% производимого свинца. Однако развитие вторичного производства переработки свинецсодержащего лома сдерживается относительно низкими, по сравнению с другими цветными металлами, ценами на свинец на мировом рынке.

По оценкам экспертов [5] Россия располагает запасами свинца в ломе аккумуляторов на уровне 1 млн. т, при ежегодном приросте 250-300 тыс. т (без учета собираемых и перерабатываемых), что связано с существенным ростом автомобильного парка в стране (в московском регионе на 10-12% в год).

Наибольший процент собираемых аккумуляторных батарей достигнут в Москве и Московской области (соответственно 80% и 60% от количества выходящих ежегодно из эксплуатации АКБ), где на небольшой территории проживает 10% населения всей России. Однако и здесь сбор осуществляется губительным для природы образом: сборщики аккумуляторов принимают их без электролита, вынуждая их владельцев самим производить его слив на необорудованных под эти цели площадках, что приводит к загрязнению этих территорий электролитом и взвесями свинца. Только несколько фирм в Москве ведут прием аккумуляторов с электролитом, собирая его в емкости и оправляя затем на переработку.

С переработкой АКБ дело обстоит также не лучшим образом. Ручная разделка лома путем раскалывания весьма трудоемка. Материал моноблоков идет в отвальный продукт, а хлорсодержащие органические материалы остаются в сырье. В основном в виде шламов безвозвратно теряется, загрязняя окружающую среду, 10-12 % свинца

Заводы - производители АКБ предпринимают активные действия по организации сбора и дальнейшей переработке отработанных батарей на вновь создаваемых производственных предприятиях. В 2006 году одновременно две крупнейшие компании на российском аккумуляторном рынке - компания "АкТех" (г. Иркутск) и "Тюменский аккумуляторный завод" запускают два новых завода по утилизации отработанных АКБ суммарной мощностью около 30 тыс. тонн свинца и сплавов в год. Компании намерены почти полностью обеспечить производство аккумуляторных батарей собственным свинцовым сырьем. В перспективе планируется построить аналогичный завод в европейской части России. Его предполагаемые мощности - до 15 тыс. тонн свинца в год. Единичная мощность перерабатывающих предприятий 10-15 тыс. тонн свинца в сырье в год максимально ограничена транспортными затратами. В США, где самый большой в мире автопарк, мощность заводов составляет 30-150 тыс. тонн свинца в год.

Опыт развитых стран показал, что самый эффективный процесс сбора использованных свинцово-кислотных аккумуляторов производится через двойную систему «реализация – сбор»: производители, розничные и оптовые продавцы, станции обслуживания обеспечивают потребителей новыми аккумуляторами и собирают использованные, для отправки их на перерабатывающие заводы.

В странах Западной Европы, США и Японии предусмотрены законодательные меры и экономические рычаги, обязывающие автопредприятия и индивидуальных автовладельцев сдавать на переработку отработанные АКБ. Так утилизация АКБ на перерабатывающих предприятиях ФРГ позволяет ежегодно извлекать до 100 тыс. тонн свинца, при переработке до 95% старых аккумуляторных батарей.

Утилизации автомобильных деталей из полимерных материалов

Сегодня в автомобилестроении используется все больше полимерных материалов. По оценкам к 2015 году, когда будет утилизироваться около 12 млн. старых автомобилей в год, годовой объем рециклинга составит около 1,3 млн. тонн деталей из полимеров. Основные способы утилизации: вторичная переработка, производство синтетических газов, сжигание и захоронение. Детали из полимерных материалов - это детали кузова, бампер, топливные баки, обивка сидений, держатель зеркала и др.

За последние 50 лет удельный вес полимерных материалов в автомобилестроении значительно вырос, особенно благодаря их легкости и прочности. Заменяя более тяжелые металлы, они позволяют сократить расход горючего и тем самым снизить уровень выброса углекислого газа в атмосферу. В современном автомобиле доля полимерных материалов составляет [6] около 11%. При этом 100 кг полимерных материалов заменяют, по оценкам экспертов, от 200 до 300 кг традиционных материалов. Это значит, что без использования полимеров среднее потребление горючего за время эксплуатации автомобиля было бы больше примерно на 1000 л.
Создание региональной комплексной системы

Существующая система сбора металлолома не позволяет реализовать комплексный подход к утилизации автотранспортной техники, так как до конца не отвечает на вопрос: куда девать продукты эксплуатации автотранспортной техники - масла, технические жидкости, шины, аккумуляторы, топливные и масляные фильтры, резинотехнические изделия, детали из пластмасс, стекло и др. Нынешние производственные возможности позволяют переработать только не более 5% всей этой массы.

Актуальность проблемы утилизации автотранспортных средств, выведенных из эксплуатации, требует постоянно совершенствовать региональную комплексную систему сбора и утилизации автотранспортных средств и иной техники. Она должна охватывать все стадии жизненного цикла промышленных отходов транспортного комплекса - выявление отходов, планирование их сбора и использования, сбор и подготовку к потреблению и реализации, полезное применение, реализацию в качестве вторичного сырья, профилактику частичного уничтожения, предусматривать мероприятия научно-технического, экономического, правового и экологического характера.

Работы по созданию общегородской системы сбора и переработки автотранспортных средств, подлежащих утилизации Правительством Москвы признаны приоритетными для города.

Список литературы


1. Борисов О. ВторМетИнвест – лидер Подмосковья // Вторичные ресурсы, 2003, №1.

2. www.enc.ex.ru (фонд экологизации транспорта).

3. www.recyclers.ru (Разгон Д.З. Вторичное использование и переработка изношенных шин. – ТБО, 01.07.2004).

4. www.recyclers.ru (утилизация масел, ТБО, 02.06.2004).

5. www.12voltsmagazine.com (утилизация аккумуляторов).

6. www.solidwaste.ru (утилизация полимерных материалов).

7. www.mos.ru (Постановление Правительства Москвы от 5 августа 2003 г. N 647-ПП "О неотложных мерах по созданию общегородской системы сбора и переработки автотранспортных средств, подлежащих утилизации ("Авторециклинг")".




Акмаева Н.Т. Экономические и экологические проблемы утилизации отслуживших автотранспортных средств