Управление отходами или утилизация отходов включает в себя процессы и действия, необходимые для управления отходами с момента их образования до окончательной утилизации . [1] Сюда входит сбор , транспортировка , обработка и утилизация отходов, а также мониторинг и регулирование процесса управления отходами и законов , технологий и экономических механизмов, связанных с отходами .
Отходы могут быть твердыми , жидкими или газообразными , и каждый тип имеет различные методы утилизации и управления. Управление отходами касается всех типов отходов, включая промышленные , биологические , бытовые, муниципальные, органические, биомедицинские , радиоактивные отходы. В некоторых случаях отходы могут представлять угрозу для здоровья человека. [2] Проблемы со здоровьем связаны со всем процессом управления отходами. Проблемы со здоровьем могут также возникать косвенно или напрямую: непосредственно при обращении с твердыми отходами и косвенно при потреблении воды, почвы и продуктов питания. [2] Отходы производятся в результате деятельности человека, например, при добыче и переработке сырья. [3] Управление отходами призвано уменьшить неблагоприятное воздействие отходов на здоровье человека , окружающую среду , планетарные ресурсы и эстетику .
Целью управления отходами является снижение опасного воздействия таких отходов на окружающую среду и здоровье человека. Большая часть управления отходами связана с твердыми бытовыми отходами , которые образуются в результате промышленной, коммерческой и бытовой деятельности. [4]
Практики управления отходами различаются в разных странах ( развитых и развивающихся ); регионы ( городские и сельские районы ), а также жилой и промышленный секторы могут использовать разные подходы. [5]
Правильное управление отходами важно для создания устойчивых и пригодных для жизни городов, но оно остается проблемой для многих развивающихся стран и городов. В отчете говорится, что эффективное управление отходами относительно дорого, обычно составляя 20–50 % муниципальных бюджетов. Эксплуатация этой важной муниципальной службы требует интегрированных систем, которые являются эффективными, устойчивыми и социально поддерживаемыми. [6] Большая часть методов управления отходами связана с твердыми бытовыми отходами (ТБО), которые составляют большую часть отходов, образующихся в результате бытовой, промышленной и коммерческой деятельности. [7] По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), ожидается, что к 2050 году объем твердых бытовых отходов достигнет примерно 3,4 Гт; однако политика и законодательство могут сократить количество отходов, производимых в различных районах и городах мира. [8] Меры по управлению отходами включают меры по интегрированным технико-экономическим механизмам [9] круговой экономики , эффективным объектам утилизации, контролю экспорта и импорта [10] [11] и оптимальному устойчивому проектированию производимых продуктов.
В первом систематическом обзоре научных данных о глобальных отходах, их управлении и их влиянии на здоровье и жизнь человека авторы пришли к выводу, что около четверти всех муниципальных твердых наземных отходов не собирается, а еще четверть неправильно утилизируется после сбора, часто сжигаясь в открытых и неконтролируемых кострах — или около одного миллиарда тонн в год в совокупности. Они также обнаружили, что в каждой из широких приоритетных областей отсутствует «высококачественная исследовательская база», отчасти из-за отсутствия «существенного финансирования исследований », которое часто требуется мотивированным ученым. [12] [13] Электронные отходы (ewaste) включают выброшенные компьютерные мониторы, материнские платы, мобильные телефоны и зарядные устройства, компакт-диски (CD), наушники, телевизоры, кондиционеры и холодильники. Согласно данным Global E-waste Monitor 2017, Индия ежегодно производит ~ 2 миллиона тонн (Mte) электронных отходов и занимает пятое место среди стран-производителей электронных отходов после США , Китайской Народной Республики , Японии и Германии . [14]
Эффективное «Управление отходами» включает практику «7R» — «Отказ», «Уменьшение», «Повторное использование», «Восстановление » , «Восстановление», «Восстановление». Среди этих «7R» первые два («Отказ» и «Сокращение») относятся к несозданию отходов — путем отказа от покупки ненужных товаров и сокращения потребления. Следующие два («Повторное использование» и «Восстановление») относятся к увеличению использования существующего продукта с заменой определенных частей продукта или без нее. «Повторное использование» и «Переработка» подразумевают максимальное использование материалов, используемых в продукте, а «Восстановление» является наименее предпочтительной и наименее эффективной практикой управления отходами, включающей восстановление заложенной в отходах энергии. Например, сжигание отходов для получения тепла (и электроэнергии из тепла). Некоторые не поддающиеся биологическому разложению продукты также выбрасываются в качестве «утилизации», и это не является практикой «управления отходами». [15]
Иерархия отходов относится к "3 Rs" (сокращение , повторное использование и переработка) , которая классифицирует стратегии управления отходами в соответствии с их желательностью с точки зрения минимизации отходов . Иерархия отходов является основой большинства стратегий минимизации отходов. Цель иерархии отходов - извлечь максимальную практическую выгоду из продуктов и произвести минимальное количество конечных отходов; см.: восстановление ресурсов . [16] [17] Иерархия отходов представлена в виде пирамиды, поскольку основная предпосылка заключается в том, что политика должна способствовать мерам по предотвращению образования отходов. Следующий шаг или предпочтительное действие - поиск альтернативных вариантов использования для отходов, которые были произведены, т. е. повторное использование. Следующий шаг - переработка, которая включает компостирование. За этим шагом следует восстановление материалов и преобразование отходов в энергию . Последнее действие - утилизация на свалках или путем сжигания без восстановления энергии . Этот последний шаг - последнее средство для отходов, которые не были предотвращены, перенаправлены или восстановлены. [18] [ нужна страница ] Иерархия отходов представляет собой прогрессирование продукта или материала через последовательные этапы пирамиды управления отходами. Иерархия представляет собой последние части жизненного цикла для каждого продукта. [19]
Жизненный цикл продукта, часто называемый жизненным циклом продукта , охватывает несколько ключевых этапов, которые начинаются с фазы проектирования и продолжаются через производство, распространение и первичное использование. После этих начальных этапов продукт проходит через этапы иерархии отходов: сокращение, повторное использование и переработку. Каждая фаза в этом жизненном цикле представляет уникальные возможности для политического вмешательства, позволяя заинтересованным сторонам переосмыслить необходимость продукта, перепроектировать его, чтобы минимизировать его потенциал отходов и продлить срок его службы.
На этапе проектирования можно учесть, что продукты создаются с меньшими затратами ресурсов, более долговечны и их легче ремонтировать или перерабатывать. Этот этап имеет решающее значение для внедрения устойчивости в продукт с самого начала. Дизайнеры могут выбирать материалы, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, и создавать продукты, для производства которых требуется меньше энергии и ресурсов.
Производство предлагает еще один важный момент для сокращения отходов и сохранения ресурсов. Инновации в производственных процессах могут привести к более эффективному использованию материалов и энергии, а также минимизировать образование побочных продуктов и выбросов. Внедрение более чистых методов производства и повышение эффективности производства может значительно сократить экологический след продукта.
Дистрибуция включает в себя логистику доставки продукта от производителя к потребителю. Оптимизация этого этапа может включать в себя сокращение упаковки, выбор более устойчивых методов транспортировки и повышение эффективности цепочки поставок для снижения общего воздействия на окружающую среду. Эффективное планирование логистики также может помочь в снижении потребления топлива и выбросов парниковых газов, связанных с транспортировкой товаров.
Первичная фаза использования жизненного цикла продукта — это когда потребители взаимодействуют с продуктом. Политики и практики, поощряющие ответственное использование, регулярное обслуживание и надлежащее функционирование продуктов, могут продлить срок их службы, тем самым уменьшая необходимость в частых заменах и уменьшая общий объем отходов.
Как только продукт достигает конца своего основного использования, он переходит на этапы иерархии отходов. Первый этап, сокращение, включает в себя усилия по снижению объема и токсичности образующихся отходов. Этого можно достичь, поощряя потребителей покупать меньше, использовать продукты более эффективно и выбирать товары с минимальной упаковкой.
Этап повторного использования поощряет поиск альтернативных вариантов использования продуктов, будь то через пожертвование, перепродажу или повторное использование. Повторное использование продлевает срок службы продуктов и задерживает их попадание в поток отходов.
Переработка, последняя предпочтительная стадия, включает переработку материалов для создания новых продуктов, тем самым замыкая цикл жизненного цикла материала. Эффективные программы переработки могут значительно сократить потребность в первичных материалах и воздействие на окружающую среду, связанное с извлечением и переработкой этих материалов.
Анализ жизненного цикла продукта (LCA) — это комплексный метод оценки воздействия на окружающую среду, связанного со всеми этапами жизненного цикла продукта. Систематически оценивая эти воздействия, LCA помогает выявлять возможности для улучшения экологических показателей и эффективности использования ресурсов. Оптимизируя конструкции продукта, производственные процессы и управление окончанием жизненного цикла, LCA стремится максимально использовать ограниченные мировые ресурсы и минимизировать ненужное образование отходов.
Подводя итог, можно сказать, что структура жизненного цикла продукта подчеркивает важность целостного подхода к проектированию, использованию и утилизации продукта. Рассматривая каждый этап жизненного цикла и внедряя политики и практики, способствующие устойчивости, можно значительно снизить воздействие продуктов на окружающую среду и внести вклад в более устойчивое будущее.
Эффективность использования ресурсов отражает понимание того, что глобальный экономический рост и развитие не могут поддерживаться при текущих моделях производства и потребления. В глобальном масштабе человечество извлекает больше ресурсов для производства товаров, чем планета может восполнить. Эффективность использования ресурсов — это снижение воздействия на окружающую среду от производства и потребления этих товаров, от конечной добычи сырья до последнего использования и утилизации.
Принцип «загрязнитель платит» обязывает загрязняющие стороны платить за воздействие на окружающую среду. Что касается управления отходами, это обычно относится к требованию к производителю отходов платить за надлежащую утилизацию невосстановимых материалов. [20]
На протяжении большей части истории количество отходов , производимых людьми, было незначительным из-за низкой плотности населения и эксплуатации природных ресурсов . Обычными отходами, производимыми в досовременные времена, были в основном пепел и человеческие биоразлагаемые отходы , и они сбрасывались обратно в землю локально, с минимальным воздействием на окружающую среду . Инструменты, сделанные из дерева или металла, как правило, использовались повторно или передавались из поколения в поколение.
Однако некоторые цивилизации были более расточительны в своих отходах, чем другие. В частности, у майя из Центральной Америки был фиксированный ежемесячный ритуал, в котором люди деревни собирались вместе и сжигали свой мусор на больших свалках. [21] [ нерелевантная цитата ]
После начала промышленной революции , индустриализации и устойчивого роста крупных населенных пунктов в Англии , накопление отходов в городах привело к быстрому ухудшению уровня санитарии и общего качества городской жизни. Улицы были завалены грязью из-за отсутствия правил вывоза отходов. [22] Призывы к созданию муниципальной власти с полномочиями по вывозу отходов появились еще в 1751 году, когда Корбин Моррис в Лондоне предложил, что «... поскольку сохранение здоровья людей имеет большое значение, предлагается, чтобы уборка этого города была передана под единое общественное управление, а вся грязь... была бы вывезена по Темзе на надлежащее расстояние в стране». [23]
Однако только в середине XIX века, подстегнутые все более разрушительными вспышками холеры и возникновением дебатов по общественному здравоохранению, появилось первое законодательство по этому вопросу. Большое влияние в этом новом фокусе оказал доклад «Санитарное состояние трудящегося населения» 1842 года [24] социального реформатора Эдвина Чедвика , в котором он утверждал важность адекватных объектов по удалению и управлению отходами для улучшения здоровья и благополучия населения города.
В Великобритании Закон об удалении неприятных вещей и профилактике заболеваний 1846 года положил начало тому, что должно было стать постоянно развивающимся процессом предоставления регулируемого управления отходами в Лондоне. [25] Столичный совет по работам был первым городским органом, который централизовал санитарное регулирование для быстро растущего города, а Закон об общественном здравоохранении 1875 года сделал обязательным для каждого домохозяйства складывать свои еженедельные отходы в «передвижные контейнеры» для утилизации — первая концепция мусорного бака . [26] В империи Ашанти к 19 веку существовал Департамент общественных работ, который отвечал за санитарию в Кумаси и его пригородах. Они ежедневно поддерживали чистоту на улицах и приказывали гражданам содержать свои жилые комплексы в чистоте и пропалывать их. [27]
Резкое увеличение отходов для утилизации привело к созданию первых мусоросжигательных заводов, или, как их тогда называли, «деструкторов». В 1874 году первый мусоросжигательный завод был построен в Ноттингеме компанией Manlove, Alliott & Co. Ltd. по проекту Альфреда Фрайера. [23] Однако они столкнулись с сопротивлением из-за большого количества производимой ими золы, которая разносилась по соседним районам. [28]
Похожие муниципальные системы утилизации отходов возникли на рубеже 20-го века в других крупных городах Европы и Северной Америки . В 1895 году Нью-Йорк стал первым городом США с государственным сектором управления мусором. [26]
Первые мусоровозы представляли собой просто самосвалы с открытым кузовом , запряженные лошадьми. Они стали моторизованными в начале 20-го века, а первые грузовики с закрытым кузовом, устраняющие запахи с помощью рычажного механизма опрокидывания, появились в 1920-х годах в Великобритании. [29] Вскоре они были оснащены «механизмами бункера», когда ковш загружался на уровне пола, а затем механически поднимался для размещения отходов в грузовике. Garwood Load Packer был первым грузовиком в 1938 году, включавшим гидравлический уплотнитель.
Методы сбора отходов сильно различаются в разных странах и регионах. Услуги по сбору бытовых отходов часто предоставляются местными органами власти, а для промышленных и коммерческих отходов — частными компаниями. В некоторых регионах, особенно в менее развитых странах, нет официальных систем сбора отходов.
Сбор мусора у обочины является наиболее распространенным методом утилизации в большинстве европейских стран, Канаде, Новой Зеландии, США и многих других частях развитого мира, в которых отходы собираются через регулярные промежутки времени специализированными грузовиками. Это часто связано с разделением отходов у обочины. В сельской местности отходы, возможно, придется отвозить на перевалочную станцию. Затем собранные отходы перевозятся на соответствующее предприятие по утилизации. В некоторых районах используется вакуумный сбор, при котором отходы транспортируются из дома или коммерческого помещения с помощью вакуума по трубам малого диаметра. Такие системы используются в Европе и Северной Америке.
В некоторых юрисдикциях неразделенные отходы собираются на обочине или на станциях перевалки отходов, а затем сортируются на вторсырье и непригодные к использованию отходы. Такие системы способны сортировать большие объемы твердых отходов, утилизировать вторсырье и превращать остальное в биогаз и почвенные кондиционеры. В Сан-Франциско местное правительство приняло Постановление об обязательной переработке и компостировании в поддержку своей цели «Ноль отходов к 2020 году», требующее от всех жителей города не вывозить вторсырье и компостируемые материалы на свалку. Три потока собираются с помощью системы контейнеров «Fantastic 3» у обочины — синие для вторсырья, зеленые для компостируемых материалов и черные для материалов, отправляемых на свалку, — которые предоставляются жителям и предприятиям и обслуживаются единственным в Сан-Франциско мусороуборщиком Recology. Городская система «Pay-As-You-Throw» взимает плату с клиентов за объем отправляемых на свалку материалов, что обеспечивает финансовый стимул для отделения вторсырья и компостируемых отходов от других отходов. Программа «Ноль отходов» Департамента окружающей среды города привела город к достижению 80% перенаправления, самого высокого уровня перенаправления в Северной Америке. [30] Другие предприятия, такие как Waste Industries, используют различные цвета для различения мусорных баков и контейнеров для переработки. Кроме того, в некоторых регионах мира утилизация твердых бытовых отходов может вызывать экологическую нагрузку из-за того, что у официальных лиц нет контрольных показателей, которые помогают измерять экологическую устойчивость определенных практик. [31]
Это разделение влажных и сухих отходов. Цель состоит в том, чтобы легко перерабатывать сухие отходы и использовать влажные отходы в качестве компоста. При разделении отходов количество отходов, которые отправляются на свалку, значительно уменьшается, что приводит к снижению уровня загрязнения воздуха и воды. Важно, чтобы разделение отходов основывалось на типе отходов и наиболее подходящей обработке и утилизации. Это также облегчает применение различных процессов к отходам, таких как компостирование, переработка и сжигание. Важно практиковать управление отходами и разделение как сообщество. Один из способов практиковать управление отходами — обеспечить осведомленность. Процесс разделения отходов должен быть объяснен сообществу. [32]
Раздельные отходы также часто дешевле утилизировать, поскольку они не требуют такой ручной сортировки, как смешанные отходы. Существует ряд важных причин, по которым разделение отходов важно, например, юридические обязательства, экономия средств и защита здоровья человека и окружающей среды. Учреждения должны максимально упростить для своих сотрудников процесс правильной сортировки отходов. Это может включать маркировку, обеспечение достаточного количества доступных контейнеров и четкое указание того, почему разделение так важно. [33] Маркировка особенно важна при работе с ядерными отходами из-за того, какой вред здоровью человека могут нанести избыточные продукты ядерного цикла. [34]
Существует множество аспектов управления отходами, которые все сопряжены с опасностями, как для тех, кто находится рядом с местом утилизации, так и для тех, кто работает в сфере управления отходами. Воздействие отходов любого вида может быть пагубным для здоровья человека, основными заболеваниями, которые ухудшаются при воздействии отходов, являются астма и туберкулез . [35] Воздействие отходов на среднестатистического человека в значительной степени зависит от условий вокруг него, люди в менее развитых или малообеспеченных районах более восприимчивы к воздействию отходов, особенно химических отходов. [36] Диапазон опасностей, связанных с отходами, чрезвычайно велик и охватывает все типы отходов, не только химические. Существует множество различных рекомендаций, которым необходимо следовать при утилизации различных типов отходов. [37]
Опасности сжигания представляют собой большой риск для многих различных сообществ, включая слаборазвитые страны и страны или города с небольшим пространством для свалок или альтернатив. Сжигание отходов является легкодоступным вариантом для многих людей по всему миру, оно даже поощряется Всемирной организацией здравоохранения, когда нет другого выбора. [38] Поскольку на сжигание отходов редко обращают внимание, его последствия остаются незамеченными. Выброс опасных материалов и CO2 при сжигании отходов является самой большой опасностью при сжигании. [39]
В большинстве развитых стран утилизация бытовых отходов финансируется из национального или местного налога, который может быть связан с доходом или стоимостью имущества. Утилизация коммерческих и промышленных отходов обычно взимается как коммерческая услуга, часто как интегрированная плата, включающая расходы на утилизацию. Такая практика может побудить подрядчиков по утилизации выбирать самый дешевый вариант утилизации, такой как захоронение, а не экологически лучшее решение, такое как повторное использование и переработка.
Финансирование проектов по управлению твердыми отходами может быть непосильной задачей для городского правительства, особенно если правительство рассматривает это как важную услугу, которую оно должно оказать гражданам. Доноры и гранты являются механизмом финансирования, который зависит от интересов донорской организации. Насколько это хороший способ развития инфраструктуры управления отходами города, настолько же привлечение и использование грантов зависит исключительно от того, что донор считает важным. Поэтому для городского правительства может быть проблемой диктовать, как следует распределять средства между различными аспектами управления отходами. [40]
Примером страны, которая вводит налог на отходы, является Италия . Налог основан на двух ставках: фиксированной и переменной. Фиксированная ставка основана на размере дома, а переменная определяется количеством людей, проживающих в доме. [41]
Всемирный банк финансирует и консультирует по проектам управления твердыми отходами, используя разнообразный набор продуктов и услуг, включая традиционные кредиты, финансирование, ориентированное на результаты, финансирование политики развития и технические консультации. Финансируемые Всемирным банком проекты по управлению отходами обычно охватывают весь жизненный цикл отходов, начиная с момента их образования и заканчивая сбором и транспортировкой, и, наконец, обработкой и утилизацией. [6]
Свалка [a] — это место для утилизации отходов . Это старейшая и наиболее распространенная форма утилизации отходов , хотя систематическое захоронение отходов с ежедневным, промежуточным и окончательным покрытием началось только в 1940-х годах. В прошлом отходы просто оставляли в кучах или сбрасывали в ямы (известные в археологии как мусорные кучи ).
Свалки занимают много земли и представляют собой экологические риски. Некоторые свалки используются для целей управления отходами, таких как временное хранение, консолидация и транспортировка, или для различных стадий обработки отходов, таких как сортировка, обработка или переработка. Если они не стабилизированы, свалки могут подвергаться сильному сотрясению или разжижению почвы во время землетрясения . После заполнения территория над свалкой может быть отвоевана для других целей.Сжигание — это метод утилизации, при котором твердые органические отходы подвергаются сжиганию для преобразования их в остатки и газообразные продукты. Этот метод полезен для утилизации как твердых бытовых отходов , так и твердых остатков от очистки сточных вод. Этот процесс уменьшает объем твердых отходов на 80–95 процентов. [42] Сжигание и другие высокотемпературные системы обработки отходов иногда называют « термической обработкой ». Мусоросжигательные печи преобразуют отходы в тепло , газ , пар и золу .
Сжигание осуществляется как в небольших масштабах отдельными лицами, так и в крупных масштабах промышленностью. Оно используется для утилизации твердых, жидких и газообразных отходов. Оно признано практичным методом утилизации некоторых опасных отходов (например, биологических медицинских отходов ). Сжигание является спорным методом утилизации отходов из-за таких проблем, как выброс газообразных загрязняющих веществ , включая значительные количества углекислого газа .
Сжигание отходов распространено в таких странах, как Япония , где земли меньше, так как для предприятий обычно не требуется столько площади, как для свалок. Отходы в энергию (WtE) или энергия из отходов (EfW) — это общие термины для предприятий, которые сжигают отходы в печи или котле для выработки тепла, пара или электроэнергии. Сжигание в мусоросжигательном заводе не всегда идеально, и были опасения по поводу загрязняющих веществ в газообразных выбросах из труб мусоросжигательных заводов. Особую обеспокоенность вызывают некоторые очень стойкие органические соединения, такие как диоксины , фураны и ПАУ , которые могут образовываться и которые могут иметь серьезные экологические последствия, а также некоторые тяжелые металлы, такие как ртуть [43] и свинец , которые могут улетучиваться в процессе сгорания.
Переработка — это практика восстановления ресурсов , которая относится к сбору и повторному использованию отходов, таких как пустые контейнеры из-под напитков. Этот процесс включает в себя разрушение и повторное использование материалов, которые в противном случае были бы выброшены как мусор. Существует множество преимуществ переработки, и с таким количеством новых технологий, делающих еще больше материалов пригодными для переработки, можно очистить Землю. [44] Переработка не только приносит пользу окружающей среде, но и положительно влияет на экономику. Материалы, из которых изготовлены предметы, могут быть использованы для производства новых продуктов. [45] Материалы для переработки могут собираться отдельно от обычных отходов с использованием специальных контейнеров и транспортных средств для сбора, процедура называется сбором у обочины . В некоторых сообществах владелец отходов должен сортировать материалы по разным контейнерам (например, для бумаги, пластика, металлов) перед их сбором. В других сообществах все перерабатываемые материалы помещаются в один контейнер для сбора, а сортировка выполняется позже на центральном предприятии. Последний метод известен как « однопоточная переработка ». [46] [47]
Наиболее распространенными перерабатываемыми потребительскими товарами являются алюминий (банки из-под напитков), медь (проволока), сталь из пищевых продуктов и аэрозольных баллончиков, старая стальная мебель или оборудование, резиновые шины , полиэтиленовые и ПЭТ- бутылки, стеклянные бутылки и банки, картонные коробки , газеты , журналы и легкая бумага, а также коробки из гофрированного картона .
ПВХ , ПЭНП , ПП и ПС (см. идентификационный код смолы ) также подлежат вторичной переработке. Эти изделия обычно состоят из одного типа материала, что делает их относительно простыми для вторичной переработки в новые продукты. Переработка сложных продуктов (таких как компьютеры и электронное оборудование) более сложна из-за необходимости дополнительной разборки и разделения.
Тип материала, принимаемого для переработки, различается в зависимости от города и страны. В каждом городе и стране действуют различные программы переработки, которые могут обрабатывать различные типы перерабатываемых материалов. Однако определенные различия в приеме отражаются на стоимости перепродажи материала после его переработки. Некоторые из типов переработки включают в себя макулатуру и картон, переработку пластика , переработку металла , электронные устройства, переработку древесины , переработку стекла , ткани и текстиля и многое другое. [48] В июле 2017 года правительство Китая объявило о запрете на импорт 24 категорий вторсырья и твердых отходов , включая пластик , текстиль и смешанную бумагу, что оказало огромное влияние на развитые страны во всем мире, которые экспортировали напрямую или косвенно в Китай. [49]
Извлекаемые материалы, которые являются органическими по своей природе, такие как растительный материал , пищевые отходы и бумажные изделия, могут быть восстановлены с помощью процессов компостирования и сбраживания для разложения органического вещества. Полученный органический материал затем перерабатывается в виде мульчи или компоста для сельскохозяйственных или ландшафтных целей. Кроме того, отработанный газ из процесса (например, метан) может быть улавлен и использован для выработки электроэнергии и тепла (ТЭЦ/когенерация), что максимизирует эффективность. Существуют различные типы методов и технологий компостирования и сбраживания. Они различаются по сложности от простых домашних компостных куч до крупномасштабного промышленного сбраживания смешанных бытовых отходов. Различные методы биологического разложения классифицируются как аэробные или анаэробные методы. Некоторые методы используют гибриды этих двух методов. Анаэробное сбраживание органической фракции твердых отходов более эффективно для окружающей среды, чем захоронение или сжигание. [50] Цель биологической переработки в управлении отходами заключается в контроле и ускорении естественного процесса разложения органического вещества. (См. восстановление ресурсов ).
Рекуперация энергии из отходов — это преобразование неперерабатываемых отходов в пригодное для использования тепло, электричество или топливо с помощью различных процессов, включая сжигание, газификацию, пиролиз, анаэробное сбраживание и рекуперацию свалочного газа . [51] Этот процесс часто называют «отходы в энергию». Рекуперация энергии из отходов является частью иерархии управления неопасными отходами. Использование рекуперации энергии для преобразования неперерабатываемых отходов в электричество и тепло генерирует возобновляемый источник энергии и может сократить выбросы углерода, компенсируя потребность в энергии из ископаемых источников, а также сокращая образование метана на свалках. [51] Во всем мире на отходы в энергию приходится 16% управления отходами. [52]
Энергосодержание отходов может быть использовано напрямую, путем использования их в качестве топлива для прямого сгорания, или косвенно, путем переработки их в другой вид топлива. Термическая обработка варьируется от использования отходов в качестве источника топлива для приготовления пищи или отопления и использования газового топлива (см. выше) до топлива для котлов для выработки пара и электроэнергии в турбине . Пиролиз и газификация — это две связанные формы термической обработки, при которых отходы нагреваются до высоких температур с ограниченным доступом кислорода . Процесс обычно происходит в герметичном сосуде под высоким давлением . Пиролиз твердых отходов преобразует материал в твердые, жидкие и газообразные продукты. Жидкость и газ можно сжигать для получения энергии или перерабатывать в другие химические продукты (химическая переработка). Твердый остаток (уголь) можно дополнительно перерабатывать в такие продукты, как активированный уголь . Газификация и усовершенствованная плазменно-дуговая газификация используются для преобразования органических материалов непосредственно в синтетический газ ( синтез-газ ), состоящий из оксида углерода и водорода . Затем газ сжигается для получения электроэнергии и пара . Альтернативой пиролизу является высокотемпературное и сверхкритическое разложение воды под давлением (гидротермальное монофазное окисление).
Пиролиз часто используется для преобразования многих типов бытовых и промышленных отходов в восстановленное топливо. Различные типы отходов (такие как растительные отходы, пищевые отходы, шины), помещенные в процесс пиролиза, потенциально дают альтернативу ископаемому топливу. [53] Пиролиз - это процесс термохимического разложения органических материалов под действием тепла при отсутствии стехиометрических количеств кислорода ; в результате разложения образуются различные углеводородные газы. [54] Во время пиролиза молекулы объекта вибрируют на высоких частотах до такой степени, что молекулы начинают распадаться. Скорость пиролиза увеличивается с температурой . В промышленных применениях температуры превышают 430 °C (800 °F). [55]
Медленный пиролиз производит газы и твердый уголь. [56] Пиролиз обещает преобразование отходов биомассы в полезное жидкое топливо. Пиролиз отходов древесины и пластика потенциально может производить топливо. Твердые вещества, оставшиеся после пиролиза, содержат металлы, стекло, песок и пиролизный кокс, который не превращается в газ. По сравнению с процессом сжигания, некоторые типы процессов пиролиза выделяют менее вредные побочные продукты, которые содержат щелочные металлы, серу и хлор. Однако пиролиз некоторых отходов дает газы, которые влияют на окружающую среду, такие как HCl и SO2 . [ 57]
Восстановление ресурсов — это систематическое перенаправление отходов, которые предназначались для утилизации, для конкретного следующего использования. [58] Это переработка вторсырья для извлечения или восстановления материалов и ресурсов или преобразования в энергию. [59] Эти действия выполняются на предприятии по восстановлению ресурсов. [59] Восстановление ресурсов не только важно для окружающей среды, но и экономически эффективно. [60] Оно уменьшает количество отходов для утилизации, экономит место на свалках и сохраняет природные ресурсы. [60]
Восстановление ресурсов, альтернативный подход к традиционному управлению отходами, использует анализ жизненного цикла (LCA) для оценки и оптимизации стратегий обращения с отходами. Комплексные исследования, сосредоточенные на смешанных твердых бытовых отходах (ТБО), выявили предпочтительный путь для максимизации эффективности использования ресурсов и минимизации воздействия на окружающую среду, включая эффективное администрирование и управление отходами, разделение источников отходов, эффективные системы сбора, повторное использование и переработку неорганических фракций и переработку органических материалов посредством анаэробного сбраживания.
В качестве примера того, как переработка ресурсов может быть выгодной, многие выбрасываемые предметы содержат металлы, которые можно переработать для получения прибыли, например, компоненты в печатных платах. Древесная щепа в поддонах и других упаковочных материалах может быть переработана в полезные продукты для садоводства. Переработанная щепа может покрывать дорожки, проходы или поверхности арен.
Применение рациональных и последовательных методов управления отходами может дать ряд преимуществ, включая:
Валоризация отходов, полезное повторное использование, полезное использование, восстановление стоимости или утилизация отходов [61] — это процесс валоризации отходов или остатков экономического процесса (с учетом экономической ценности) путем повторного использования или переработки с целью создания экономически полезных материалов. [62] [61] [63] Термин происходит из практики устойчивого производства и экономики , промышленной экологии и управления отходами. Термин обычно применяется в промышленных процессах, где отходы от создания или переработки одного товара используются в качестве сырья или энергетического сырья для другого промышленного процесса. [61] [63] Промышленные отходы , в частности, являются хорошими кандидатами для валоризации, поскольку они, как правило, более последовательны и предсказуемы, чем другие отходы, такие как бытовые отходы . [61] [64]
Исторически сложилось так, что большинство промышленных процессов рассматривали отходы как нечто, подлежащее утилизации, что приводило к промышленному загрязнению, если не обращаться с ними должным образом. [65] Однако усиление регулирования остаточных материалов и социально-экономические изменения, такие как внедрение идей об устойчивом развитии и круговой экономике в 1990-х и 2000-х годах, усилили внимание к промышленным методам извлечения этих ресурсов в качестве материалов с добавленной стоимостью . [65] [66] Ученые также сосредотачиваются на поиске экономической ценности для снижения воздействия на окружающую среду других отраслей, например, на развитии недревесных лесных продуктов для поощрения сохранения.Жидкие отходы являются важной категорией управления отходами, поскольку с ними очень сложно иметь дело. В отличие от твердых отходов, жидкие отходы не могут быть легко собраны и удалены из окружающей среды. Жидкие отходы распространяются и легко загрязняют другие источники жидкости при контакте. Этот тип отходов также впитывается в такие объекты, как почва и грунтовые воды. Это, в свою очередь, загрязняет растения, животных в экосистеме, а также людей в зоне загрязнения. [67]
Очистка промышленных сточных вод описывает процессы, используемые для очистки сточных вод , которые производятся промышленностью как нежелательный побочный продукт. После очистки очищенные промышленные сточные воды (или стоки) могут быть повторно использованы или сброшены в санитарную канализацию или в поверхностные воды в окружающей среде. Некоторые промышленные предприятия производят сточные воды, которые могут быть очищены на очистных сооружениях . Большинство промышленных предприятий, таких как нефтеперерабатывающие заводы , химические и нефтехимические заводы, имеют свои собственные специализированные установки для очистки своих сточных вод, чтобы концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах соответствовали правилам, касающимся сброса сточных вод в канализацию или в реки, озера или океаны . [68] : 1412 Это относится к отраслям, которые производят сточные воды с высокой концентрацией органических веществ (например, масла и смазки), токсичных загрязняющих веществ (например, тяжелых металлов, летучих органических соединений ) или питательных веществ, таких как аммиак . [69] : 180 Некоторые предприятия устанавливают систему предварительной очистки для удаления некоторых загрязняющих веществ (например, токсичных соединений), а затем сбрасывают частично очищенные сточные воды в городскую канализационную систему. [70] : 60
Большинство отраслей промышленности производят некоторое количество сточных вод . Недавние тенденции заключались в минимизации такого производства или переработке очищенных сточных вод в рамках производственного процесса. Некоторые отрасли успешно перепроектировали свои производственные процессы для сокращения или устранения загрязняющих веществ. [71] Источниками промышленных сточных вод являются производство аккумуляторов, химическое производство, электростанции, пищевая промышленность , металлургическая промышленность, металлообработка, шахты и карьеры, атомная промышленность, добыча нефти и газа , нефтепереработка и нефтехимия , фармацевтическое производство, целлюлозно-бумажная промышленность , металлургические заводы, текстильные фабрики , промышленное загрязнение нефтью , очистка воды и консервирование древесины . Процессы обработки включают обработку рассолом, удаление твердых веществ (например, химическое осаждение, фильтрация), удаление масел и жиров, удаление биоразлагаемых органических веществ, удаление других органических веществ, удаление кислот и щелочей и удаление токсичных материалов.Обработка осадка сточных вод описывает процессы, используемые для управления и утилизации осадка сточных вод, образующегося во время очистки сточных вод . Обработка осадка направлена на снижение веса и объема осадка для снижения затрат на транспортировку и утилизацию, а также на снижение потенциальных рисков для здоровья при вариантах утилизации. Удаление воды является основным средством снижения веса и объема, в то время как уничтожение патогенов часто достигается путем нагревания во время термофильного сбраживания, компостирования или сжигания . Выбор метода обработки осадка зависит от объема образующегося осадка и сравнения затрат на обработку, необходимых для доступных вариантов утилизации. Сушка воздухом и компостирование могут быть привлекательными для сельских общин, в то время как ограниченная доступность земли может сделать аэробное сбраживание и механическое обезвоживание предпочтительными для городов, а экономия за счет масштаба может стимулировать альтернативы рекуперации энергии в мегаполисах.
Осадок в основном представляет собой воду с некоторым количеством твердого материала, удаленного из жидких сточных вод. Первичный ил включает осаждаемые твердые частицы , удаленные во время первичной очистки в первичных отстойниках . Вторичный ил представляет собой ил, отделенный во вторичных отстойниках, которые используются в биореакторах вторичной очистки или процессах с использованием неорганических окислителей . В интенсивных процессах очистки сточных вод полученный ил необходимо удалять из жидкой линии на постоянной основе, поскольку объемы резервуаров в жидкой линии недостаточны для хранения ила. [72] Это делается для того, чтобы поддерживать компактность и сбалансированность процессов очистки (производство ила примерно равно удалению ила). Ил, удаленный из жидкой линии, поступает в линию обработки ила. Аэробные процессы (такие как процесс с активированным илом ) имеют тенденцию производить больше ила по сравнению с анаэробными процессами. С другой стороны, в обширных (естественных) процессах очистки, таких как пруды и искусственные водно-болотные угодья , образующийся ил остается скапливаться в очистных сооружениях (жидкостная линия) и удаляется только после нескольких лет эксплуатации. [73]
Варианты обработки ила зависят от количества образующихся твердых веществ и других условий, характерных для конкретного участка. Компостирование чаще всего применяется на небольших заводах с аэробным сбраживанием для операций среднего масштаба и анаэробным сбраживанием для операций большего масштаба. Иногда ил пропускается через так называемый предварительный сгуститель, который обезвоживает ил. Типы предварительных сгустителей включают центробежные сгустители ила, [74] вращающиеся барабанные сгустители ила и ленточные фильтр-прессы. [75] Обезвоженный ил может быть сожжен или вывезен за пределы участка для утилизации на свалке или использования в качестве сельскохозяйственной добавки к почве. [76]
Энергия может быть извлечена из ила посредством производства метанового газа во время анаэробного сбраживания или посредством сжигания высушенного ила, но выход энергии часто недостаточен для испарения воды, содержащейся в илах, или для питания воздуходувок, насосов или центрифуг, необходимых для обезвоживания. Грубые первичные твердые частицы и вторичный ил сточных вод могут включать токсичные химикаты, удаленные из жидких сточных вод путем сорбции на твердых частицах в иле осветлителя. Уменьшение объема ила может увеличить концентрацию некоторых из этих токсичных химикатов в иле. [77]Важным методом управления отходами является предотвращение образования отходов, также известное как сокращение отходов . Минимизация отходов — это сокращение количества опасных отходов, достигаемое путем тщательного применения инновационных или альтернативных процедур. [78] Методы избегания включают повторное использование бывших в употреблении продуктов, ремонт сломанных предметов вместо покупки новых, проектирование продуктов, которые можно заправлять или использовать повторно (например, хлопок вместо пластиковых пакетов для покупок), поощрение потребителей избегать использования одноразовых продуктов (например, одноразовых столовых приборов ), удаление остатков пищи/жидкости из банок и упаковки, [79] и проектирование продуктов, которые используют меньше материала для достижения той же цели (например, облегчение банок для напитков). [80]
Глобальная торговля отходами — это международная торговля отходами между странами для дальнейшей обработки , утилизации или переработки . Токсичные или опасные отходы часто импортируются развивающимися странами из развитых стран.
В отчете Всемирного банка «Что за отходы: глобальный обзор управления твердыми отходами » описывается количество твердых отходов, производимых в данной стране. В частности, страны, которые производят больше твердых отходов, являются более экономически развитыми и более индустриализированными. [81] В отчете поясняется, что «как правило, чем выше экономическое развитие и уровень урбанизации, тем больше производится твердых отходов». [81] Таким образом, страны Глобального Севера , которые более экономически развиты и урбанизированы, производят больше твердых отходов, чем страны Глобального Юга . [81]
Текущие международные торговые потоки отходов следуют схеме отходов, которые производятся на Глобальном Севере и экспортируются и утилизируются на Глобальном Юге. На то, какие страны производят отходы и в каком объеме, влияют многочисленные факторы, включая географическое положение, степень индустриализации и уровень интеграции в мировую экономику.
Многочисленные ученые и исследователи связывают резкий рост торговли отходами и негативные последствия торговли отходами с преобладанием неолиберальной экономической политики . [82] [83] [84] [85] С крупным экономическим переходом к неолиберальной экономической политике в 1980-х годах, сдвиг в сторону политики «свободного рынка» способствовал резкому росту мировой торговли отходами. Генри Жиру , заведующий кафедрой культурологии в Университете Макмастера, дает свое определение неолиберальной экономической политики:Учитывая эту экономическую платформу приватизации, неолиберализм основан на расширении соглашений о свободной торговле и установлении открытых границ для международных торговых рынков. Либерализация торговли , неолиберальная экономическая политика, в которой торговля полностью дерегулирована , не оставляя никаких тарифов, квот или других ограничений для международной торговли, призвана способствовать развитию экономик развивающихся стран и их интеграции в мировую экономику. Критики утверждают, что, хотя либерализация свободной торговли была разработана для того, чтобы дать любой стране возможность достичь экономического успеха, последствия этой политики были разрушительными для стран Глобального Юга, по сути парализовав их экономики в рабстве у Глобального Севера. [87] Даже такие сторонники, как Международный валютный фонд , «прогресс интеграции был неравномерным в последние десятилетия». [88] В частности, развивающиеся страны были нацелены на политику либерализации торговли, чтобы импортировать отходы как средство экономической экспансии . [89] Руководящая неолиберальная экономическая политика утверждает, что способ интеграции в мировую экономику - это участие в либерализации торговли и обмен на международных торговых рынках. [89] Они утверждают, что меньшие страны с меньшей инфраструктурой, меньшим богатством и меньшими производственными возможностями должны принимать опасные отходы в качестве способа увеличения прибыли и стимулирования своей экономики. [89]«Неолиберализм... исключает экономику и рынки из дискурса социальных обязательств и социальных издержек. ...Как политика и политический проект, неолиберализм связан с приватизацией государственных услуг, распродажей государственных функций, дерегулированием финансов и труда, ликвидацией государства всеобщего благосостояния и профсоюзов, либерализацией торговли товарами и капиталовложений, а также маркетизацией и товаризацией общества». [86]
Районы с развивающейся экономикой часто сталкиваются с истощением служб сбора отходов и неадекватно управляемыми и неконтролируемыми свалками. Проблемы ухудшаются. [18] [ нужна страница ] [90] Проблемы с управлением усложняют ситуацию. Управление отходами в этих странах и городах является постоянной проблемой из-за слабых институтов, хронической нехватки ресурсов и быстрой урбанизации. [18] [ нужна страница ] Все эти проблемы, наряду с отсутствием понимания различных факторов, которые способствуют иерархии управления отходами, влияют на обработку отходов. [91] [ нужна полная цитата ]
В развивающихся странах деятельность по управлению отходами обычно осуществляется бедными, для их выживания. Было подсчитано, что 2% населения в Азии, Латинской Америке и Африке зависят от отходов как источника средств к существованию. Организованные семьями или индивидуальные сборщики мусора часто занимаются практикой управления отходами с очень небольшой поддерживающей сетью и объектами с повышенным риском последствий для здоровья. Кроме того, эта практика не позволяет их детям получать дальнейшее образование. Уровень участия большинства граждан в управлении отходами очень низок, жители городских районов не принимают активного участия в процессе управления отходами. [92]
Традиционно отрасль управления отходами поздно приняла новые технологии, такие как метки RFID (радиочастотная идентификация), GPS и интегрированные программные пакеты, которые позволяют собирать более качественные данные без использования оценки или ручного ввода данных. [93] Эта технология широко используется многими организациями в некоторых промышленно развитых странах. Радиочастотная идентификация — это система маркировки для автоматической идентификации перерабатываемых компонентов потоков твердых бытовых отходов. [94]
Интеллектуальное управление отходами было реализовано в нескольких городах, включая Сан-Франциско, Варде или Мадрид. [95] Контейнеры для отходов оснащены датчиками уровня . Когда контейнер почти заполнен, датчик предупреждает пикап, который таким образом может проследить свой маршрут, обслуживая самые полные контейнеры и пропуская самые пустые. [96]
«Глобальный прогноз управления отходами 2024», поддержанный Фондом окружающей среды — основным финансовым фондом ЮНЕП, и опубликованный совместно с Международной ассоциацией по твердым отходам (ISWA), содержит всеобъемлющую обновленную информацию о траектории глобального образования отходов и растущих расходах на управление отходами с 2018 года. В отчете прогнозируется рост твердых бытовых отходов с 2,3 млрд тонн в 2023 году до 3,8 млрд тонн к 2050 году. Прямые глобальные расходы на управление отходами составили около 252 млрд долларов США в 2020 году и могут вырасти до 640,3 млрд долларов США в год к 2050 году, если текущая практика сохранится без реформ. Включая оценки жизненного цикла, отчет сопоставляет сценарии от сохранения статус-кво до полного принятия принципов нулевых отходов и круговой экономики . В нем указывается, что эффективное предотвращение и управление отходами может ограничить годовые затраты на уровне 270,2 млрд долларов США к 2050 году, в то время как подход круговой экономики может превратить сектор в чистый положительный, предлагая потенциальный годовой доход в размере 108,5 млрд долларов США. Чтобы предотвратить самые тяжелые последствия, в отчете содержится призыв к немедленным действиям во многих секторах, включая банки развития, правительства, муниципалитеты, производителей, розничных торговцев и граждан, предоставляя целевые стратегии по сокращению отходов и улучшению методов управления. [97]
Образование твердых бытовых отходов демонстрирует пространственно-временную изменчивость. В пространственном распределении точечные источники в восточных прибрежных регионах существенно различаются. Гуандун, Шанхай и Тяньцзинь произвели ТБО в объеме 30,35, 7,85 и 2,95 млн тонн соответственно. В временном распределении в период с 2009 по 2018 год провинция Фуцзянь показала рост образования ТБО на 123%, в то время как провинция Ляонин показала рост всего на 7%, тогда как в особой зоне Шанхая наблюдался спад на −11% после 2013 года. Характеристики состава ТБО сложны. Основные компоненты, такие как кухонные отходы, бумага, резина и пластик в разных восточных прибрежных городах, колеблются в диапазоне 52,8–65,3%, 3,5–11,9% и 9,9–19,1% соответственно. Уровень переработки отходов потребления достигает 99%, при этом 52% приходится на захоронение, 45% — на сжигание и 3% — на компостирование, что свидетельствует о том, что захоронение по-прежнему доминирует в переработке ТБО. [99]
Марокко увидело выгоду от внедрения системы санитарной свалки стоимостью $300 млн . Хотя это может показаться дорогостоящей инвестицией, правительство страны прогнозирует, что это сэкономило им еще $440 млн в качестве убытков или последствий ненадлежащей утилизации отходов. [100]
Сан-Франциско начал вносить изменения в свою политику управления отходами в 2009 году с ожиданием достижения нулевого уровня отходов к 2030 году. [101] Совет внес такие изменения, как введение обязательной практики переработки и компостирования для предприятий и частных лиц, запрет на пенополистирол и пластиковые пакеты, введение платы за бумажные пакеты и увеличение ставок сбора мусора. [101] [102] Предприятия получают финансовое вознаграждение за правильную утилизацию отходов переработки и компостирования и облагаются налогом за неправильную утилизацию. Помимо этих политик, мусорные баки были изготовлены в разных размерах. Компостный бак — самый большой, мусорный бак — второй, а мусорный бак — самый маленький. Это побуждает людей вдумчиво сортировать свои отходы в отношении размеров. Эти системы работают, потому что они смогли отвести 80% отходов со свалки, что является самым высоким показателем среди всех крупных городов США. [101] Несмотря на все эти изменения, Дебби Рафаэль, директор Департамента окружающей среды Сан-Франциско, утверждает, что нулевые отходы все еще не достижимы, пока все продукты не будут разработаны по-другому, чтобы их можно было перерабатывать или компостировать. [101]
Политика управления отходами в Англии находится в ведении Департамента окружающей среды, продовольствия и сельских дел (DEFRA). В Англии «План управления отходами для Англии» представляет собой сборник политик управления отходами. [104] В автономных странах, таких как Шотландия, политика управления отходами находится в ведении их собственных соответствующих департаментов.
В Замбии ASAZA является организацией на уровне общины, чья главная цель — дополнять усилия правительства и партнеров по сотрудничеству для повышения уровня жизни обездоленных общин. Основная цель проекта — минимизировать проблему беспорядочного замусоривания, которое приводит к деградации земель и загрязнению окружающей среды. ASAZA также в то же время помогает смягчить проблемы безработицы и бедности посредством создания доходов и выплат участникам, женщинам и неквалифицированной молодежи. [105]
Рекордные 53,6 млн метрических тонн (Мт) электронных отходов были произведены во всем мире в 2019 году, что на 21 процент больше всего за пять лет, согласно опубликованному сегодня докладу ООН «Глобальный монитор электронных отходов 2020». В новом отчете также прогнозируется, что глобальные электронные отходы — выброшенные продукты с батареей или вилкой — достигнут 74 Мт к 2030 году, что почти удвоит количество электронных отходов всего за 16 лет. Это делает электронные отходы самым быстрорастущим потоком бытовых отходов в мире, в основном из-за более высоких показателей потребления электрического и электронного оборудования, коротких жизненных циклов и небольшого количества вариантов ремонта. Только 17,4 процента электронных отходов 2019 года были собраны и переработаны. Это означает, что золото, серебро, медь, платина и другие ценные, поддающиеся переработке материалы, консервативно оцененные в 57 миллиардов долларов США — сумма, превышающая валовой внутренний продукт большинства стран — в основном были выброшены или сожжены, а не собраны для переработки и повторного использования. [106] Прогнозируется, что к 2050 году количество электронных отходов удвоится. [107] [108]
По данным мониторинга трансграничных потоков электронных отходов, в 2019 году границы стран пересекло 5,1 млн т (чуть менее 10 процентов от общего объема мировых электронных отходов, 53,6 млн т). Чтобы лучше понять последствия трансграничного перемещения, в этом исследовании трансграничное перемещение электронных отходов классифицируется на контролируемые и неконтролируемые перемещения, а также рассматриваются как регионы получения, так и регионы отправки. [109]
Сопутствующие научные журналы в этой области включают:
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)