Управление отходами или удаление отходов включает процессы и действия, необходимые для управления отходами от их создания до окончательного удаления . [1] Сюда входит сбор , транспортировка, обработка и утилизация отходов, а также мониторинг и регулирование процесса управления отходами, а также законов , технологий и экономических механизмов, связанных с отходами.
Отходы могут быть твердыми , жидкими или газообразными , и для каждого типа применяются разные методы утилизации и управления. Управление отходами занимается всеми видами 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 обращения с отходами. Проблемы со здоровьем также могут возникать косвенно или напрямую: напрямую из-за обращения с твердыми отходами и косвенно из-за потребления воды, почвы и продуктов питания. [2] Отходы образуются 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]
Практика управления отходами неодинакова в разных странах ( развитых и развивающихся странах ); регионы ( городские и сельские районы ), а также жилой и промышленный секторы могут использовать разные подходы. [5]
Надлежащее управление отходами важно для построения устойчивых и пригодных для жизни городов, но оно остается проблемой для многих развивающихся стран и городов. В отчете показано, что эффективное управление отходами обходится относительно дорого и обычно составляет 20–50% муниципального бюджета. Для функционирования этой важной муниципальной службы необходимы интегрированные системы, которые будут эффективными, устойчивыми и социально поддерживаемыми. [6] Большая часть методов управления отходами связана с твердыми бытовыми отходами (ТБО), которые составляют основную 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, образующихся в различных регионах и городах мира. [8] Меры по управлению отходами включают меры по интегрированным технико-экономическим механизмам [9] экономики замкнутого цикла , эффективным средствам утилизации, контролю экспорта и импорта [10] [11] и оптимальному устойчивому дизайну производимой продукции.
В первом систематическом обзоре научных данных о глобальных отходах, управлении ими и их влиянии на здоровье и жизнь человека авторы пришли к выводу, что около четверти всех твердых бытовых отходов не собирается, а еще четверть после сбора подвергается неправильному обращению. часто сжигается в открытых и неконтролируемых пожарах – или около одного миллиарда тонн в год в совокупности. Они также обнаружили, что каждой из широких приоритетных областей не хватает «высококачественной исследовательской базы», отчасти из-за отсутствия «существенного финансирования исследований », в котором часто нуждаются мотивированные ученые. [12] [13] Электронные отходы (эотходы) включают в себя выброшенные компьютерные мониторы, материнские платы, мобильные телефоны и зарядные устройства, компакт-диски (CD), наушники, телевизоры, кондиционеры и холодильники. По данным Global E-waste Monitor 2017, Индия ежегодно производит около 2 миллионов тонн (МТЭ) электронных отходов и занимает пятое место среди стран-производителей электронных отходов после США , Китайской Народной Республики , Японии и Германии . [14]
Эффективное «Управление отходами» включает в себя практику «7R» — «Отказаться от отходов», «Уменьшить», «Использовать», «Восстановить», «Переназначить» , «Переработать» и «Восстановить». Среди этих «7R» первые два («Отказаться» и «Сокращение») относятся к предотвращению образования отходов – путем отказа от покупки второстепенных продуктов и сокращения потребления. Следующие два («Повторное использование» и «Восстановление») относятся к увеличению использования существующего продукта с заменой определенных частей продукта или без него. «Перепрофилирование» и «Переработка» предполагают максимальное использование материалов, используемых в продукте, а «Восстановление» является наименее предпочтительной и наименее эффективной практикой управления отходами, включающей восстановление энергии, заключенной в отходах. Например, сжигание отходов для производства тепла (и электричества из тепла). Некоторые небиоразлагаемые продукты также выбрасываются как «Утилизация», и это не является практикой «управления отходами». [15]
Иерархия отходов относится к «3 R» (сокращение , повторное использование и переработка) , которые классифицируют стратегии управления отходами в соответствии с их желательностью с точки зрения минимизации отходов . Иерархия отходов является основой большинства стратегий минимизации отходов. Целью иерархии отходов является извлечение максимальной практической выгоды из продукции и образование минимального количества конечных отходов; см.: восстановление ресурсов . [16] [17] Иерархия отходов представлена в виде пирамиды, поскольку основная предпосылка заключается в том, что политика должна поощрять меры по предотвращению образования отходов. Следующим шагом или предпочтительным действием является поиск альтернативных вариантов использования образовавшихся отходов, т. е. путем их повторного использования. Следующим этапом является переработка, которая включает компостирование. Следующим этапом является рекуперация материалов и преобразование отходов в энергию . Последним действием является утилизация на свалках или сжигание без рекуперации энергии . Этот последний шаг является последней мерой в отношении отходов, которые не были предотвращены, перенаправлены или восстановлены. [18] [ нужна страница ] Иерархия отходов представляет собой продвижение продукта или материала через последовательные этапы пирамиды управления отходами. Иерархия представляет последние части жизненного цикла каждого продукта. [19]
Жизненный цикл начинается с проектирования, затем продолжается через производство, распространение и первичное использование, а затем следует через этапы иерархии отходов: сокращение, повторное использование и переработка. Каждый этап жизненного цикла предлагает возможности для политического вмешательства: переосмыслить потребность в продукте, изменить его дизайн, чтобы минимизировать потенциальные отходы и расширить его использование. [18] [ нужна страница ] Анализ жизненного цикла продукта – это способ оптимизировать использование ограниченных мировых ресурсов, избегая ненужного образования отходов.
Эффективность использования ресурсов отражает понимание того, что глобальный экономический рост и развитие не могут быть устойчивыми при нынешних моделях производства и потребления. В глобальном масштабе человечество добывает больше ресурсов для производства товаров, чем планета может восполнить. [18] [ нужна страница ] Ресурсоэффективность – это снижение воздействия на окружающую среду от производства и потребления этих товаров, от окончательной добычи сырья до последнего использования и утилизации.
Принцип « загрязнитель платит» требует, чтобы сторона, загрязняющая окружающую среду, платила за воздействие на окружающую среду. Что касается управления отходами, то это обычно относится к требованию к производителю отходов платить за соответствующую утилизацию неизвлекаемого материала. [20]
На протяжении большей части истории количество отходов , образующихся в результате деятельности человека, было незначительным из-за низкого уровня плотности населения и эксплуатации природных ресурсов . Обычными отходами, образующимися в досовременные времена, были в основном пепел и биоразлагаемые отходы жизнедеятельности человека , которые выбрасывались обратно в землю на местном уровне с минимальным воздействием на окружающую среду . Инструменты, сделанные из дерева или металла , обычно использовались повторно или передавались из поколения в поколение.
Однако некоторые цивилизации были более расточительны в производстве отходов, чем другие. В частности, у майя Центральной Америки был фиксированный ежемесячный ритуал, во время которого жители деревни собирались вместе и сжигали мусор на больших свалках. [21]
После начала индустриализации и устойчивого роста городов в крупных населенных пунктах Англии накопление мусора в городах привело к быстрому ухудшению уровня санитарии и общего качества городской жизни. Улицы заполнились грязью из-за отсутствия правил вывоза мусора. [22] Призывы к созданию муниципальной власти с полномочиями по вывозу мусора прозвучали еще в 1751 году, когда Корбин Моррис в Лондоне предложил, что «... поскольку сохранение здоровья людей имеет большое значение, предлагается, чтобы уборка этого города должна быть передана под единое государственное управление, а вся грязь... транспортироваться по Темзе на необходимое расстояние в стране». [23]
Однако только в середине 19 века, подстегиваемой все более разрушительными вспышками холеры и возникновением дебатов в области общественного здравоохранения, было принято первое законодательство по этому вопросу. Большое влияние на этот новый фокус оказал доклад социального реформатора Эдвина Чедвика «Санитарное состояние трудящегося населения в 1842 году » [24] , в котором он доказывал важность надлежащего удаления отходов и средств управления ими для улучшения здоровья и благополучия людей . население города.
В Великобритании Закон об устранении неудобств и предотвращении заболеваний 1846 года положил начало постоянно развивающемуся процессу обеспечения регулируемого управления отходами в Лондоне. [25] Столичный совет работ был первым общегородским органом власти, который централизовал регулирование санитарии для быстро расширяющегося города, а Закон об общественном здравоохранении 1875 года обязал каждое домохозяйство еженедельно складывать свои отходы в «передвижные контейнеры» для утилизации - первый концепция мусорной корзины . [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 гражданским лицам содержать свои территории в чистоте и пропалывать. [27]
Резкое увеличение количества отходов, подлежащих утилизации, привело к созданию первых мусоросжигательных заводов, или, как их тогда называли, «деструкторов». В 1874 году в Ноттингеме компания Manlove, Alliott & Co. Ltd. построила первый мусоросжигательный завод по проекту Альфреда Фрайера. [23] Однако они встретили сопротивление из-за большого количества пепла, который они произвели и который разнесся над соседними районами. [28]
Подобные муниципальные системы утилизации отходов возникли на рубеже 20-го века и в других крупных городах Европы и Северной Америки . В 1895 году Нью-Йорк стал первым городом в США, в котором управление мусором осуществлялось государственным сектором. [26]
Первые мусоровозы представляли собой просто самосвалы с открытым кузовом, запряженные упряжкой лошадей. Они стали моторизованными в начале 20-го века, а первые грузовики с закрытым кузовом для устранения запахов с помощью рычажного механизма разгрузки были представлены в 1920-х годах в Великобритании. [29] Вскоре они были оснащены «механизмами бункера», в которых ковш загружался на уровне пола, а затем механически поднимался для помещения отходов в грузовик. Garwood Load Packer был первым грузовиком 1938 года, оснащенным гидравлическим уплотнителем.
Методы сбора отходов сильно различаются в разных странах и регионах. Услуги по сбору бытовых отходов часто предоставляются местными органами власти или частными компаниями по сбору промышленных и коммерческих отходов. В некоторых регионах, особенно в менее развитых странах, нет официальных систем сбора отходов.
Сбор у обочины является наиболее распространенным методом утилизации в большинстве европейских стран, Канаде, Новой Зеландии, США и многих других частях развитого мира, в котором отходы собираются через регулярные промежутки времени специализированными грузовиками. Это часто связано с сортировкой мусора на обочине. В сельской местности отходы, возможно, придется вывозить на перегрузочную станцию. Собранные отходы затем транспортируются на соответствующий полигон. В некоторых районах используется вакуумный сбор, при котором отходы транспортируются из дома или коммерческих помещений с помощью вакуума по трубам небольшого диаметра. Системы используются в Европе и Северной Америке.
В некоторых юрисдикциях несортированные отходы собираются на тротуарах или на станциях перевалки отходов, а затем сортируются на вторсырье и непригодные для использования отходы. Такие системы способны сортировать большие объемы твердых отходов, утилизировать вторсырье, а остальное превращать в биогаз и кондиционеры для почвы. В Сан-Франциско местное правительство приняло Постановление об обязательной переработке и компостировании в поддержку своей цели «Ноль отходов к 2020 году», требуя, чтобы все жители города не выбрасывали вторсырье и компостируемые материалы на свалку. Три потока собираются с помощью системы мусорных баков «Fantastic 3» у тротуара — синего для вторсырья, зеленого для компостируемых материалов и черного для материалов, вывозимых на свалку — предоставляемых жителям и предприятиям и обслуживаемых единственным в Сан-Франциско мусоровозом Recology. Городская система «Плати по мере выбрасывания» взимает с клиентов плату за объем выбрасываемых на свалку материалов, что обеспечивает финансовый стимул для отделения вторсырья и компостируемых материалов от других отходов. Программа нулевых отходов городского Департамента окружающей среды привела к тому, что город достиг 80% отвода мусора, что является самым высоким показателем в Северной Америке. [30] Другие компании, такие как Waste Industries, используют различные цвета, чтобы отличить мусорные баки от мусорных баков. Кроме того, в некоторых регионах мира утилизация твердых бытовых отходов может вызвать экологическую нагрузку из-за отсутствия у официальных лиц контрольных показателей, которые помогают измерить экологическую устойчивость определенных методов. [31]
Это разделение влажных и сухих отходов. Цель состоит в том, чтобы легко перерабатывать сухие отходы и использовать влажные отходы в качестве компоста. При сортировке отходов количество отходов, вывозимых на свалку, значительно сокращается, что приводит к снижению уровня загрязнения воздуха и воды. Важно отметить, что сортировка отходов должна основываться на типе отходов и наиболее подходящей обработке и удалении. Это также упрощает применение различных процессов к отходам, таких как компостирование, переработка и сжигание. Важно практиковать управление отходами и их сегрегацию как сообщество. Один из способов практиковать управление отходами – обеспечить осведомленность. Необходимо объяснить населению процесс сортировки мусора. [32]
Кроме того, сортированные отходы часто дешевле утилизировать, поскольку они не требуют такой ручной сортировки, как смешанные отходы. Существует ряд важных причин, почему сортировка отходов важна, например, юридические обязательства, экономия средств и защита здоровья человека и окружающей среды. Учреждения должны максимально облегчить своим сотрудникам правильную сортировку отходов. Это может включать в себя маркировку, обеспечение достаточного количества доступных контейнеров и четкое указание того, почему сегрегация так важна. [33] Маркировка особенно важна при обращении с ядерными отходами из-за того, какой вред здоровью человека могут нанести избыточные продукты ядерного цикла. [34]
Существует множество аспектов управления отходами, каждый из которых сопряжен с опасностями как для тех, кто находится рядом с местом захоронения, так и для тех, кто работает в сфере управления отходами. Воздействие отходов любого рода может нанести вред здоровью человека. Основными заболеваниями, которые ухудшаются при воздействии отходов, являются астма и туберкулез . [35] Воздействие отходов на среднестатистического человека во многом зависит от условий вокруг него: жители менее развитых районов или районов с низким доходом более восприимчивы к воздействию отходов, особенно химических отходов. [36] Диапазон опасностей, связанных с отходами, чрезвычайно широк и охватывает все виды отходов, не только химические. Существует множество различных правил, которым следует следовать при утилизации различных видов мусора. [37]
Опасность сжигания представляет собой большой риск для многих различных сообществ, включая слаборазвитые страны и страны или города с небольшим пространством для свалок или альтернативных вариантов. Сжигание отходов — легко доступный вариант для многих людей во всем мире. Всемирная организация здравоохранения даже поощряет его, когда другого выбора нет. [38] Поскольку на сжигание отходов редко обращают внимание, его последствия остаются незамеченными. Выброс опасных материалов и CO2 при сжигании отходов представляет собой самую большую опасность при сжигании. [39]
В большинстве развитых стран вывоз бытовых отходов финансируется за счет национального или местного налога, который может зависеть от дохода или стоимости имущества. Утилизация коммерческих и промышленных отходов обычно взимается как коммерческая услуга, часто как комплексная плата, включающая затраты на утилизацию. Такая практика может побудить подрядчиков по утилизации выбирать самый дешевый вариант утилизации, например, захоронение, а не лучшее с экологической точки зрения решение, такое как повторное использование и переработка.
Финансирование проектов по обращению с твердыми отходами может быть непосильной задачей для городского правительства, особенно если правительство рассматривает это как важную услугу, которую они должны оказать гражданам. Доноры и гранты представляют собой механизм финансирования, который зависит от интересов донорской организации. Несмотря на то, что это хороший способ развития городской инфраструктуры управления отходами, привлечение и использование грантов зависит исключительно от того, что донор считает важным. Поэтому городскому правительству может быть непросто диктовать, как следует распределять средства между различными аспектами управления отходами. [40]
В некоторых районах, например в Тайбэе , городское правительство взимает с домохозяйств и предприятий плату за объем производимого ими мусора. Городской совет собирает отходы только в том случае, если они складываются в государственные мешки для мусора. Эта политика позволила успешно сократить количество отходов, производимых городом, и повысить уровень переработки. [41]
Еще одним примером страны, которая вводит налог на отходы, является Италия . Вместо использования государственных сумок, как в Тайбэе , налог основан на двух ставках: фиксированной и переменной. Фиксированная ставка зависит от размера дома, а переменная определяется количеством людей, проживающих в доме. [42]
Всемирный банк финансирует и консультирует проекты по управлению твердыми отходами, используя разнообразный набор продуктов и услуг, включая традиционные кредиты, финансирование, основанное на результатах, финансирование политики развития и технические консультации. Проекты по управлению отходами, финансируемые Всемирным банком, обычно охватывают весь жизненный цикл отходов, начиная с момента их образования и заканчивая сбором и транспортировкой и, наконец, обработкой и утилизацией. [6]
Свалка , также известная как свалка, свалка, свалка мусора, свалка мусора, свалка мусора или свалка, представляет собой площадку для захоронения отходов . Свалка является старейшей и наиболее распространенной формой захоронения отходов , хотя систематическое захоронение отходов с ежедневным, промежуточным и окончательным укрытием началось только в 1940-х годах. Раньше мусор просто складывали в кучи или бросали в ямы; в археологии это известно как навоз .
Некоторые свалки используются для целей управления отходами, таких как временное хранение, консолидация и транспортировка, или для различных этапов переработки отходов, таких как сортировка, обработка или переработка. Если их не стабилизировать, свалки могут подвергнуться сильному сотрясению или разжижению почвы во время землетрясения . После заполнения территория над свалкой может быть использована для других целей.
_-_M%C3%BCllverbrennungsanlage_(1).JPG/1280px-Spittelau_(Wien)_-_M%C3%BCllverbrennungsanlage_(1).JPG)
Сжигание – это метод утилизации, при котором твердые органические отходы подвергаются сжиганию с целью их преобразования в остатки и газообразные продукты. Этот метод полезен для утилизации как твердых бытовых отходов, так и твердых остатков очистки сточных вод. Этот процесс уменьшает объем твердых отходов на 80–95 процентов. [43] Сжигание и другие системы высокотемпературной 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. Применяется для утилизации твердых, жидких и газообразных отходов. Это признано практическим методом утилизации некоторых опасных отходов (например, биологических медицинских отходов ). Сжигание является спорным методом утилизации отходов из-за таких проблем, как выбросы газообразных загрязняющих веществ , включая значительные количества углекислого газа .
Сжигание распространено в таких странах, как Япония , где земли меньше, поскольку для этих объектов обычно не требуется такая большая площадь, как для свалок. Энергия из отходов (WtE) или энергия из отходов (EfW) — это общие термины для предприятий, которые сжигают отходы в печи или котле для выработки тепла, пара или электричества. Сжигание в мусоросжигательном заводе не всегда происходит идеально, и существуют опасения по поводу загрязняющих веществ в газообразных выбросах из дымовых труб мусоросжигательных заводов. Особое беспокойство вызывают некоторые очень стойкие органические соединения , такие как диоксины , фураны и ПАУ , которые могут образовываться и иметь серьезные последствия для окружающей среды, а также некоторые тяжелые металлы, такие как ртуть [44] и свинец , которые могут улетучиваться в процессе сгорания. ..
Переработка — это практика восстановления ресурсов , которая подразумевает сбор и повторное использование отходов, таких как пустые контейнеры из-под напитков. Этот процесс включает в себя разрушение и повторное использование материалов, от которых в противном случае можно было бы избавиться как мусор. У вторичной переработки есть множество преимуществ, и благодаря такому количеству новых технологий, позволяющих перерабатывать еще больше материалов, можно очистить Землю. [45] Переработка не только приносит пользу окружающей среде, но и положительно влияет на экономику. Материалы, из которых изготовлены предметы, могут быть переработаны в новые изделия. [46] Материалы для переработки можно собирать отдельно от обычных отходов, используя специальные контейнеры и транспортные средства для сбора отходов. Эта процедура называется сбором на обочине . В некоторых общинах владелец отходов обязан рассортировать материалы по разным контейнерам (например, для бумаги, пластика, металлов) перед их сбором. В других населенных пунктах все вторсырье помещается в один контейнер для сбора, а сортировка осуществляется позже на центральном объекте. Последний метод известен как « однопоточная рециркуляция ». [47] [48]
Наиболее распространенные перерабатываемые потребительские товары включают алюминий , например банки для напитков, медь , например проволоку, сталь из пищевых продуктов и аэрозольных баллончиков, старую стальную мебель или оборудование, резиновые шины , полиэтиленовые и ПЭТ- бутылки, стеклянные бутылки и банки, картонные коробки , газеты , журналы. и коробки из легкой бумаги и гофрированного картона .
ПВХ , ПЭНП , ПП и ПС (см. идентификационный код смолы ) также подлежат вторичной переработке. Эти предметы обычно состоят из одного типа материала, что позволяет относительно легко перерабатывать их в новые продукты. Переработка сложной продукции (например, компьютеров и электронного оборудования) затруднена из-за необходимости дополнительного демонтажа и разделения.
Тип материала, принимаемого на переработку, зависит от города и страны. В каждом городе и стране действуют разные программы переработки, которые могут обрабатывать различные типы вторсырья. Однако определенные различия в приемке отражаются на стоимости перепродажи материала после его переработки. Некоторые виды переработки включают макулатуру и картон, переработку пластика , переработку металла , электронных устройств, переработку древесины , переработку стекла , ткани и текстиля и многое другое. [49] 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 прямо или косвенно экспортировали их в Китай. [50]
Восстанавливаемые материалы, которые являются органическими по своей природе, такие как растительный материал , пищевые отходы и бумажная продукция, могут быть восстановлены посредством процессов компостирования и переваривания для разложения органических веществ. Полученный органический материал затем перерабатывается в виде мульчи или компоста для сельскохозяйственных или ландшафтных целей. Кроме того, отходящие газы процесса (например, метан) можно улавливать и использовать для производства электроэнергии и тепла (ТЭЦ/когенерация), максимально повышая эффективность. Существуют различные типы методов и технологий компостирования и разложения. Они различаются по сложности: от простых домашних компостных куч до крупномасштабного промышленного переработки 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 экологически эффективно, чем захоронение или сжигание. [51] Целью биологической переработки при утилизации отходов является контроль и ускорение естественного процесса разложения органических веществ. (См. восстановление ресурсов ).
Рекуперация энергии из отходов — это преобразование неперерабатываемых отходов в полезное тепло, электричество или топливо посредством различных процессов, включая сжигание, газификацию, пиролиз, анаэробное сбраживание и утилизацию свалочного газа . [52] Этот процесс часто называют преобразованием отходов в энергию. Восстановление энергии из отходов является частью иерархии управления неопасными отходами. Использование рекуперации энергии для преобразования неперерабатываемых отходов в электроэнергию и тепло создает возобновляемый источник энергии и может сократить выбросы углекислого газа, компенсируя потребность в энергии из ископаемых источников, а также сокращая образование метана на свалках. [52] Во всем мире на переработку отходов в энергию приходится 16% общего объема управления отходами. [53]
Энергетическое содержание отходов можно использовать напрямую, используя их в качестве топлива для прямого сжигания, или косвенно, перерабатывая их в другой тип 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 родственные 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 превращает материал в твердые, жидкие и газообразные продукты. Жидкость и газ можно сжигать для производства энергии или перерабатывать в другие химические продукты (химический завод). Твердый остаток (уголь) может быть дополнительно переработан 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 окиси углерода и водорода . Затем газ сжигается для производства электроэнергии и пара . Альтернативой пиролизу является сверхкритическое разложение воды при высоких температурах и давлениях (гидротермальное монофазное окисление).
Пиролиз часто используется для преобразования многих типов бытовых и промышленных отходов в восстановленное топливо. Различные типы отходов (например, растительные отходы, пищевые отходы, шины), используемые в процессе пиролиза, потенциально могут стать альтернативой ископаемому топливу. [54] Пиролиз — это процесс термохимического разложения органических материалов под действием тепла в отсутствие стехиометрических количеств кислорода ; при разложении образуются различные углеводородные газы. [55] Во время пиролиза молекулы объекта вибрируют на высоких частотах до такой степени, что молекулы начинают разрушаться. Скорость пиролиза увеличивается с повышением температуры . В промышленности температура превышает 430 °C (800 °F). [56]
Медленный пиролиз дает газы и твердый древесный уголь. [57] Пиролиз обещает превратить отходы биомассы в полезное жидкое топливо. Пиролиз отходов древесины и пластмасс 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, содержащие щелочные металлы, серу и хлор. Однако пиролиз некоторых отходов приводит к образованию газов, оказывающих воздействие на окружающую среду, таких как HCl и SO 2 . [58]
Рекуперация ресурсов – это систематическое перенаправление отходов, предназначенных для захоронения, для конкретного следующего использования. [59] Это переработка вторсырья для извлечения или восстановления материалов и ресурсов или преобразования в энергию. [60] Эти действия выполняются на объекте восстановления ресурсов. [60] Восстановление ресурсов не только важно для окружающей среды, но и экономически эффективно. [61] Это уменьшает количество отходов, подлежащих утилизации, экономит место на свалках и сохраняет природные ресурсы. [61]
Восстановление ресурсов (в отличие от управления отходами) использует попытки LCA (анализа жизненного цикла), чтобы предложить альтернативы управлению отходами. Что касается смешанных ТБО (твердых бытовых отходов), то ряд обширных исследований показал, что администрация, разделение источников и сбор с последующим повторным использованием и переработкой неорганической фракции, а также производство энергии и компоста/удобрений из органического материала посредством анаэробного сбраживания должны быть избранный путь.
В качестве примера того, как переработка ресурсов может быть полезной, многие выброшенные предметы содержат металлы, которые можно переработать для получения прибыли, например, компоненты печатных плат. Древесную щепу в поддонах и другие упаковочные материалы можно переработать в полезную продукцию для садоводства. Переработанными чипсами можно покрывать дорожки, переходы или поверхности арен.
Применение рациональных и последовательных методов управления отходами может принести ряд преимуществ, включая:
Повышение ценности отходов, выгодное повторное использование, полезное использование, восстановление стоимости или рекультивация отходов [62] — это процесс повышения ценности отходов или остатков экономического процесса (с учетом экономической ценности) путем повторного использования или переработки с целью создания экономически полезных материалов. [63] [62] [64] Этот термин происходит из практики устойчивого производства и экономики , промышленной экологии и управления отходами. Этот термин обычно применяется в промышленных процессах, где отходы производства или переработки одного товара используются в качестве сырья или энергетического сырья для другого промышленного процесса. [62] [64] Промышленные отходы, в частности, являются хорошими кандидатами на валоризацию, поскольку они имеют тенденцию быть более последовательными и предсказуемыми, чем другие отходы, такие как бытовые отходы . [62] [65]
Исторически сложилось так, что в большинстве промышленных процессов отходы рассматривались как нечто, что необходимо утилизировать, что приводило к промышленному загрязнению , если с ними не обращаться должным образом. [66] Однако ужесточение регулирования остаточных материалов и социально-экономические изменения, такие как внедрение идей об устойчивом развитии и экономике замкнутого цикла в 1990-х и 2000-х годах, увеличили внимание к промышленной практике по восстановлению этих ресурсов в качестве материалов с добавленной стоимостью . [66] [67] Ученые сосредотачиваются на поиске экономической ценности для снижения воздействия на окружающую среду других отраслей промышленности, а также, например, развития недревесных лесных продуктов для поощрения сохранения.Жидкие отходы являются важной категорией управления отходами, поскольку с ними очень сложно справиться. В отличие от твердых отходов, жидкие отходы нелегко собрать и удалить из окружающей среды. Жидкие отходы растекаются 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, приводит к загрязнению растений, животных в экосистеме, а также людей в зоне загрязнения. [68]
Очистка промышленных сточных вод описывает процессы, используемые для очистки сточных вод , образующихся в промышленности как нежелательный побочный продукт. После очистки очищенные промышленные сточные воды (или сточные воды) могут быть повторно использованы или сброшены в канализацию или в поверхностные воды окружающей среды. Некоторые промышленные предприятия производят сточные воды, которые можно очистить на очистных сооружениях . Большинство промышленных процессов, таких как нефтеперерабатывающие заводы , химические и нефтехимические заводы, имеют собственные специализированные установки для очистки сточных вод, чтобы концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах соответствовали правилам сброса сточных вод в канализацию или в реки, озера или океаны . [69] : 1412 Это относится к отраслям, производящим сточные воды с высокой концентрацией органических веществ (например, масел и жиров), токсичных загрязнителей (например, тяжелых металлов, летучих органических соединений ) или питательных веществ, таких как аммиак . [70] : 180 Некоторые отрасли промышленности устанавливают системы предварительной очистки для удаления некоторых загрязняющих веществ (например, токсичных соединений), а затем сбрасывают частично очищенные сточные воды в муниципальную канализационную систему. [71] : 60
Большинство отраслей промышленности производят некоторое количество сточных вод . Последние тенденции заключаются в том, чтобы минимизировать такое производство или перерабатывать очищенные сточные воды в рамках производственного процесса. Некоторые отрасли промышленности добились успеха в перепроектировании своих производственных процессов с целью сокращения или устранения загрязняющих веществ. [72] Источники промышленных сточных вод включают производство аккумуляторов, химическое производство, электростанции, пищевую промышленность , металлургическую промышленность, металлообработку, шахты и карьеры, атомную промышленность, добычу нефти и газа , нефтепереработку и нефтехимию , фармацевтическое производство, целлюлозу . и бумажная промышленность , металлургические заводы, текстильные фабрики , промышленное загрязнение нефтью , очистка воды и консервация древесины . Процессы очистки включают обработку рассола, 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 уменьшение веса и объема осадка для снижения затрат на транспортировку и утилизацию, а также на снижение потенциальных рисков для здоровья, связанных с вариантами утилизации. Удаление воды является основным средством уменьшения веса и объема, тогда 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 на воздухе и компостирование могут быть привлекательными для сельских сообществ, в то время как ограниченная доступность земли может сделать аэробное сбраживание и механическое обезвоживание предпочтительными для городов, а экономия за счет масштаба может стимулировать альтернативные способы рекуперации энергии в мегаполисах.
Осадок представляет собой в основном воду с некоторым количеством твердых веществ, удаленных из жидких сточных вод. Первичный ил включает осаждающиеся твердые частицы , удаленные при первичной очистке в первичных отстойниках . Вторичный ил — это ил, отделенный во вторичных осветлителях, которые используются в биореакторах вторичной очистки или в процессах с использованием неорганических окислителей . При интенсивных процессах очистки сточных вод образующийся осадок необходимо постоянно удалять из жидкостной линии, поскольку объемы резервуаров жидкостной линии недостаточны для хранения осадка. [73] Это делается для того, чтобы процессы очистки были компактными и сбалансированными (производство осадка примерно равно удалению осадка). Осадок, удаленный из жидкостной линии, поступает на линию очистки осадка. Аэробные процессы (такие как процесс с активным илом ), как правило, производят больше ила по сравнению с анаэробными процессами. С другой стороны, в ходе экстенсивных (естественных) процессов очистки, таких как пруды и искусственные водно-болотные угодья , образующийся ил остается накапливаемым в очистных установках (линии подачи жидкости) и удаляется только после нескольких лет эксплуатации. [74]
Варианты обработки осадка зависят от количества образующихся твердых частиц и других условий, специфичных для конкретного участка. Компостирование чаще всего применяется на небольших предприятиях с аэробным сбраживанием для предприятий среднего размера и анаэробным сбраживанием для крупномасштабных предприятий. Осадок иногда пропускают через так называемый предварительный загуститель, который обезвоживает осадок. Типы предварительных загустителей включают центробежные загустители ила, [75] загустители ила с вращающимся барабаном и ленточные фильтр-прессы. [76] Обезвоженный ил можно сжигать или вывозить за пределы площадки для захоронения на свалке или использования в качестве удобрения для сельскохозяйственных почв. [77]
Энергия может быть извлечена из осадка за счет производства метана во время анаэробного сбраживания или сжигания высушенного осадка, но выход энергии часто недостаточен для испарения воды из осадка или для приведения в действие воздуходувок, насосов или центрифуг, необходимых для обезвоживания. Грубые первичные твердые вещества и вторичный осадок сточных вод могут включать токсичные химические вещества, удаленные из жидких сточных вод путем сорбции твердыми частицами в осадке отстойника. Уменьшение объема осадка может увеличить концентрацию некоторых из этих токсичных химикатов в осадке. [78]Важным методом управления отходами является предотвращение образования отходов, также известное как сокращение отходов . Минимизация отходов – это сокращение количества опасных отходов, достигаемое за счет тщательного применения инновационных или альтернативных процедур. [79] Методы предотвращения включают повторное использование подержанных товаров, ремонт сломанных вещей вместо покупки новых, разработку продуктов, которые можно многоразового использования или повторного использования (например, хлопок вместо пластиковых пакетов для покупок), поощрение потребителей избегать использования одноразовых продуктов (например, в качестве одноразовых столовых приборов ), удаление любых остатков пищи/жидкости из банок и упаковки [80] и разработку продуктов, в которых используется меньше материала для достижения той же цели (например, облегчение банок для напитков). [81]
Глобальная торговля отходами – это международная торговля отходами между странами для дальнейшей обработки , удаления или переработки . Токсичные или опасные отходы часто импортируются развивающимися странами из развитых стран.
В докладе Всемирного банка «Что за отходы: глобальный обзор управления твердыми отходами» описывается количество твердых отходов, производимых в конкретной стране. В частности, страны, которые производят больше твердых отходов, более экономически развиты и более промышленно развиты. [82] В докладе поясняется, что «как правило, чем выше уровень экономического развития и темпы урбанизации, тем больше количество образующихся твердых отходов». [82] Таким образом, страны Глобального Севера , которые более экономически развиты и урбанизированы, производят больше твердых отходов, чем страны Глобального Юга . [82]
Текущие международные торговые потоки отходов следуют модели отходов, которые производятся на Глобальном Севере и экспортируются и удаляются на Глобальном Юге. На то, какие страны производят отходы и в каком объеме, влияет множество факторов, включая географическое положение, степень индустриализации и уровень интеграции в мировую экономику.
Многие учёные и исследователи связывают резкий рост торговли отходами и негативные последствия торговли отходами с преобладанием неолиберальной экономической политики . [83] [84] [85] [86] С крупным экономическим переходом к неолиберальной экономической политике в 1980-х годах переход к политике «свободного рынка» способствовал резкому увеличению глобальной торговли отходами. Генри Жиру , заведующий кафедрой культурных исследований Университета 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, при которой торговля полностью дерегулируется , не оставляя тарифов, квот или других ограничений на международную торговлю, предназначена для дальнейшего развития экономики развивающихся стран и их интеграции в мировую экономику. Критики утверждают, что, хотя либерализация торговли на свободном рынке была задумана для того, чтобы дать любой стране возможность достичь экономического успеха, последствия этой политики были разрушительными для стран Глобального Юга, по существу нанося вред их экономике в рабстве Глобальному Северу. [88] Даже такие сторонники, как Международный валютный фонд , «прогресс интеграции был неравномерным в последние десятилетия» [89] В частности, развивающиеся страны стали объектом политики либерализации торговли, направленной на импорт отходов в качестве средства экономического расширения . [90] Руководящая неолиберальная экономическая политика утверждает, что способ интеграции в мировую экономику заключается в участии в либерализации торговли и обмене на международных торговых рынках. [90] Они утверждают, что меньшие страны, с меньшей инфраструктурой, меньшим богатством и меньшими производственными возможностями, должны использовать опасные отходы как способ увеличить прибыль и стимулировать свою экономику. [90]«Неолиберализм ... убирает экономику и рынки из обсуждения социальных обязательств и социальных издержек. ... Как политический и политический проект неолиберализм связан с приватизацией государственных услуг, распродажей государственных функций, дерегулированием финансов и труда. ликвидация государства всеобщего благосостояния и профсоюзов, либерализация торговли товарами и капиталовложениями, а также маркетизация и коммодификация общества». [87]
В регионах с развивающейся экономикой часто наблюдается нехватка услуг по сбору мусора и неадекватно управляемые и неконтролируемые свалки. Проблемы ухудшаются. [18] [ нужна страница ] [91] 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, влияющих на иерархию управления отходами, влияют на обращение с отходами. [92] [ нужна полная цитата ]
В развивающихся странах деятельность по утилизации отходов обычно осуществляется бедняками ради их выживания. Подсчитано, что 2% населения в Азии, Латинской Америке и Африке зависят от отходов как источника средств к существованию. Организованные семьями или индивидуальные сборщики мусора вручную часто участвуют в практике управления отходами при очень небольшой вспомогательной сети и объектах с повышенным риском воздействия на здоровье. Кроме того, такая практика не позволяет их детям получить дальнейшее образование. Уровень участия большинства граждан в управлении отходами очень низок, жители городских территорий не принимают активного участия в процессе обращения с отходами. [93]
Традиционно отрасль управления отходами поздно внедряла новые технологии, такие как метки RFID (радиочастотная идентификация), GPS и интегрированные пакеты программного обеспечения, которые позволяют собирать данные более высокого качества без использования оценок или ручного ввода данных. [94] 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. [95]
Образование твердых бытовых отходов демонстрирует пространственно-временные вариации. По пространственному распределению точечные источники в восточных прибрежных регионах весьма различны. Гуандун, Шанхай и Тяньцзинь произвели ТБО в объеме 30,35, 7,85 и 2,95 млн тонн соответственно. Во временном распределении в течение 2009–2018 годов в провинции Фуцзянь наблюдался рост образования ТБО на 123%, в то время как в провинции Ляонин наблюдался рост только на 7%, тогда как в особой зоне Шанхая после 2013 года наблюдался спад на -11%. Характеристики состава ТБО сложны. Основные компоненты, такие как кухонные отходы, бумага, резина и пластмасса, в различных восточных прибрежных городах колеблются в пределах 52,8–65,3%, 3,5–11,9% и 9,9–19,1% соответственно. Степень переработки отходов потребления составляет до 99%, при этом в сумме 52% технологий захоронения, 45% сжигания и 3% технологий компостирования, что указывает на то, что полигоны по-прежнему доминируют в сфере обращения с ТБО. [96]
Марокко увидело выгоды от внедрения системы санитарных свалок стоимостью 300 миллионов долларов . Хотя это может показаться дорогостоящей инвестицией, правительство страны прогнозирует, что оно сэкономило им еще 440 миллионов долларов на возмещении ущерба или последствий неспособности утилизировать отходы должным образом. [97]
Сан-Франциско начал вносить изменения в свою политику управления отходами в 2009 году, ожидая, что к 2030 году отходы будут нулевыми. [98] Совет внес такие изменения, как включение вторичной переработки и компостирования в обязательную практику для предприятий и частных лиц, запрет сборы за бумажные пакеты и увеличение ставок вывоза мусора. [98] [99] Предприятия получают финансовое вознаграждение за правильную утилизацию отходов переработки и компостирования и облагаются налогом за неправильную утилизацию. Помимо этой политики, мусорные баки производились разных размеров. Контейнер для компоста — самый большой, контейнер для мусора — второй, а мусорный бак — самый маленький. Это побуждает людей тщательно сортировать свои отходы с учетом размеров. Эти системы работают, потому что они смогли отвести 80% отходов со свалки, что является самым высоким показателем среди всех крупных городов США. [98] Несмотря на все эти изменения, Дебби Рафаэль, директор Департамента окружающей среды Сан-Франциско, утверждает, что нулевые отходы по-прежнему недостижимы до тех пор, пока все продукты не будут разработаны по-разному, чтобы их можно было перерабатывать или компостировать. [98]
За политику управления отходами в Англии отвечает Министерство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (DEFRA). В Англии «План управления отходами для Англии» представляет собой сборник политик управления отходами. [101] В автономных странах, таких как Шотландия, политика управления отходами находится в ведении соответствующих ведомств.
В Замбии ASAZA – это общественная организация, основная цель которой – дополнять усилия правительства и сотрудничающих партнеров по повышению уровня жизни обездоленных сообществ. Основная цель проекта – свести к минимуму проблему беспорядочного засорения, которое приводит к деградации земель и загрязнению окружающей среды. ASAZA также в то же время помогает облегчить проблемы безработицы и бедности за счет создания доходов и оплаты труда участников, женщин и неквалифицированной молодежи. [102]
По данным Глобального монитора электронных отходов ООН 2020, опубликованного сегодня, в 2019 году во всем мире было произведено рекордные 53,6 миллиона метрических тонн (Мт) электронных отходов, что на 21 процент больше всего за пять лет. В новом отчете также прогнозируется, что к 2030 году глобальный объем электронных отходов – выброшенных продуктов с батареей или вилкой – достигнет 74 млн тонн, что почти вдвое превышает объем электронных отходов всего за 16 лет. Это делает электронные отходы самым быстрорастущим потоком бытовых отходов в мире, чему способствуют, главным образом, более высокие темпы потребления электрического и электронного оборудования, короткие жизненные циклы и малое количество вариантов ремонта. Только 17,4 процента электронных отходов в 2019 году было собрано и переработано. Это означает, что золото, серебро, медь, платина и другие дорогостоящие извлекаемые материалы, консервативно оцениваемые в 57 миллиардов долларов США (сумма, превышающая валовой внутренний продукт большинства стран), были в основном выброшены или сожжены, а не собраны для переработки и переработки. повторное использование. [103] По прогнозам, к 2050 году объем электронных отходов удвоится. [104] [105]
Согласно данным исследования Transграничных потоков электронных отходов, в 2019 году границы стран пересекли 5,1 млн тонн (чуть менее 10 процентов от общего объема глобальных электронных отходов, 53,6 млн тонн). Чтобы лучше понять последствия трансграничного перемещения, в этом исследовании трансграничное перемещение классифицируется электронных отходов на контролируемые и неконтролируемые перемещения, а также учитывает как принимающие, так и отправляющие регионы. [106]
Соответствующие научные журналы в этой области включают:
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)