CC BY
3
УДК 631.82:631.95 Владимиров В.А., Комарова С.Г.
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И РЕГИСТРАЦИИ «ЗЕЛЕНЫХ» УДОБРЕНИЙ
Владимиров Владимир Александрович - магистрант 2-го года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; bobann@yandex.ru.
Комарова Светлана Григорьевна - кандидат технических наук, доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Одним из основных этапов вывода продукта на рынок является разработка и регистрация нормативной документации. В работе рассмотрены особенности этой процедуры для минеральных удобрений с улучшенными экологическими характеристиками. Основное внимание уделяется особенностям, связанным с обнаружением токсичных элементов и нахождением применения побочным продуктам. Ключевые слова: минеральные удобрения, регистрация нормативной документации, «зеленые» удобрения
FEATURES OF THE DEVELOPMENT OF REGULATORY DOCUMENTATION FOR THE PRODUCTION AND REGISTRATION OF «GREEN» FERTILIZERS
Vladimirov V.A., Komarova S.G.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
One of the main stages of bringing a product to the market is the development and registration of regulatory documentation. The article deals with the features of this procedure for mineral fertilizers with improved environmental characteristics. The main attention is devoted to the circumstances connected with the detection of toxic elements and finding applications for by-products.
Key words: mineral fertilizers, registration of regulatory documentation, «green» fertilizers
Введение
В 21 веке проблемы экологии, экологичности и охраны окружающей среды во всех странах стоят на повестке дня. Мировое сообщество начало ответственно подходить к этим темам, что привело к внедрению данной политики почти во все области деятельности человека. Безусловно, сферу химической промышленности это не обошло стороной. Постепенно начали ужесточаться требования к производимой продукции: содержание вредных веществ, выбросы в атмосферу, новые экологичные способы утилизации.
Товары, производимые химической
промышленностью, подлежат обязательному подтверждению соответствия, что регламентируется ФЗ № 184 «О техническом регулировании». Это процедура должна производиться по техническим регламентам, соблюдение требований которых обеспечивает безопасность продукции. На данный момент продолжается разработка такого документа на химическую продукцию - ТР ЕАЭС 041/2017 «О безопасности химической продукции». Проделана огромная работа и отдельные элементы системы уже используются, однако сам регламент ещё не действует. Условия вступления в силу технического регламента не были выполнены в срок и эту дату приходилось переносить. Крайнее совещание Высокого уровня в Европейской экономической комиссии обозначило новую срок утверждения документов второго уровня - до 1 июля 2022 года и в случае выполнения этого условия ТР ЕАЭС 041/2017
может окончательно вступить в силу 30 декабря 2023 года. [1-2]
На стыке химической промышленности и сельскохозяйственной деятельности находится производство удобрений. Органические удобрения изначально можно назвать более экологичными и безопасными по определённым показателям, однако производители современных минеральный удобрений стремятся к повышению качества своей продукции. Для этих целей организациями разрабатываются новые технические условия или документы более широкого применения, такие как стандарты.
Основной проблемой использования
минеральных удобрений можно назвать содержание в их составе вредных примесей токсичных элементов, таких как: кадмий, свинец, ртуть и т. д. Эти примеси вносятся в почву, могут накапливаться в ней, вызывая негативные последствия, или вымываться с осадками в водоёмы [3].
Весь мир озабочен уже не только безопасностью продуктов питания, но и влиянием, которое оказывает их производство на окружающую среду. ООН объявила 2021-2030 годы десятилетием восстановления экосистем. Ставится глобальная задача — раскрыть, укрепить и поддерживать потенциал почв не только для производства продуктов питания, но и для сохранения водных ресурсов, биоразнообразия и биосферы в целом. И это напрямую касается минеральных удобрений, влияющих на здоровье и плодородие почв. Во всём
мире прослеживается тенденция к ужесточению нормативов содержания токсичных элементов в минеральных удобрениях, прежде всего кадмия. [45].
Для Российской Федерации отрасль зелёной промышленности и производства находится ещё в ранней стадии развития. Большая часть документации является переводом с иностранных стандартов и прочих документов. В связи с чем отрасль сталкивается с рядом трудностей при переходе на более экологически чистое производство. Нормативная зона в этой области только формируется, выпускаются новые документы такие как ГОСТ Р 58658-2019 «Продукция и продовольствие с улучшенными характеристиками. Удобрения минеральные. Общие технические условия», который лишь недавно вступил в силу. Его использование на предприятиях значительно уменьшит влияние производственных площадок на окружающую среду. Одним из последних документов в этой сфере является закон № 159 «О сельскохозяйственной продукции, сырье и продовольствии с улучшенными характеристиками». Закон вступил в силу с 1 марта 2022 года. Он должен способствовать повышению доступности для населения продукции сельского хозяйства, обладающей улучшенными характеристиками, а также информации о ней.
Формируются различные коалиции по продвижению «зелёных» технологий в массовую промышленность. Примером служит ассоциация «Зеленый стандарт», в которую войдут производители сельскохозяйственной и пищевой продукции, промышленной продукции и продовольствия, ритейла, науки, вузы.
Основная часть
Главной тенденцией при повышении экологичности минеральных удобрений является сокращение содержания вредных примесей, которые относятся к 1 и 2 классу опасности - кадмий, ртуть, мышьяк, фтор и т. д. Содержание таких элементов в почвах для 1 класс опасности - менее 0,2 мг/кг и от 0,2 до 0,5 мг/кг для 2 класса опасности. При этом одной из главных трудностей при реализации снижения таких примесей в самом продукте является несовершенство нормативной документации. Компании сталкиваются с нецелесообразными применения старых методик для новый продуктов [6].
Хром - один из биогенных элементов, который постоянно находится в тканях растений и животных. В растениях он принимает активное участие в синтезе белков, повышает содержание хлорофилла в листьях и продуктивность фотосинтеза. Однако, при избытке хрома в почвах ухудшается рост и развитие растений, наблюдается увядание надземной части и повреждение корневой системы. Техногенный хром попадает в почву со стоками из рудных отвалов, отвалов феррохромового шлака, сточными водами металлургических предприятий и др. [7].
Степень окисления хрома определяет его подвижность в почве и доступность растениям, а, следовательно, и его токсичность. В почвах хром присутствует в различных степенях окисления с преобладанием соединений Сг (III), обладающих слабой растворимостью в кислой среде. В сильнощелочной среде возможен переход к растворимым соединениям Сг (VI):
Сг{ОН)а + 3ОН~ = (Сг(ОН)6)3" (1)
Таким образом, соединения Сг (III) в почве как правило, стабильны (степень окисления +3 является наиболее устойчивой для хрома), иммобилизируются в почве и, вследствие этого, обладают малой токсичностью [7].
Соединения хрома (VI) - хроматы СгО%~ дихроматы Ст2 Оу ~ - относятся к сильным окислителям. Хроматы и дихроматы очень подвижны в почве, практически не поглощаются почвенными коллоидами, и обладают сильной токсичностью. В связи с этим для Сг (III) установлен ПДК в почве 100 мг/кг, тогда как для Сг (VI) ПДК в почве 0,05 мг/кг [7].
Европейский парламент и Европейский Совет приняли решение о повсеместном ограничении оборота фосфорных удобрений с высоким содержанием тяжелых металлов на территории ЕС и введении добровольной «зелёной» маркировки для удобрений с улучшенными экологическими характеристиками. ПДК содержания хрома в минеральных удобрениях установлена именно для Сг (VI) и составляет 2 мг/кг. С учетом этого, для производителей минеральных удобрений контроль содержания водорастворимого шестивалентного хрома в продукции представляется актуальной задачей [7].
Так, используемая для разработки серии ГОСТ Р 58658-63 (в особенности ГОСТ Р 58663-2019 «Продукция сельскохозяйственная, сырье и продовольствие с улучшенными экологическими характеристиками. Удобрения минеральные. Методы определения свинца, кадмия, мышьяка, никеля, ртути, хрома (VI), меди, цинка и биурета») методика по определению содержания Сг (VI) в удобрениях имеет свои недостатки в применении. В связи с особенностями сырья для производства фосфорных удобрений (повышенной количество
восстановителей) использование указанной в ГОСТ методики нецелесообразно т. к. содержание Сг (VI) находится ниже порога обнаружение при использовании данного метода в связи с восстановлением хрома до Сг (III). Если бы испытания на обнаружения присутствия хрома проводились по определению общего содержания хрома - это значительно упростило бы процедуру проведения испытания и, как следствие, разработку и регистрацию документации и самого продукта.
Ещё одним примером является вопрос обнаружения примесей фтора. В ГОСТ 24596.7-2015 «Фосфаты кормовые. Метод определения фтора» описывается метод, имеющий недостаточную чувствительность для полноценного использования
ряда нормативных документов на «зелёную» продукцию. Диапазон измерений при его использовании составляет от 0,01% до 0,30%. В свою очередь производители минеральных удобрений могут сталкиваться со значениями в разы ниже указанных, при анализе проб собственного продукта, что снижает их конкурентные преимущества перед производителями более «грязной» продукции.
При переработке фосфатного сырья оно ещё имеет достаточно высокое значение по содержанию фтора (Таблица 1) [8].
Таблица 1. Содержание фтора в фосфатном сырье различных предприятий РФ
Предприятие Содержание фтора, %
АО «Апатит» 3%
АО «Апатит», Балаковский филиал
АО «Апатит», Волховский филиал
ООО «Еврохим - Белочерненские минудобрения» 1%
АО «Воскресенские минеральные удобрения» 3%
При переработке основная часть фтора извлекается в виде кремнефтористоводородной кислоты по следующим реакциям: Са5(РО±)2Г+ 5Я2504 = + 3Н2РО± + НЕ (2)
5Ю2 + 4Я^ = 51Ра + 2Н20 (3) + 2НГ = Н2Б1ре> (4) Оставшийся фтор распределяется между самой продукционной фосфорной кислотой,
нейтрализованными стоками систем абсорбции, отходящими в атмосферу газами (содержание фтора не более 5 г/нм3 ) и побочным продуктом -фосфогипсом (рис. 1).
Газ
Апатит
Воздух
Н2БОл
В атмосферу
• Н231Р„
Пульпа
1
Оборотная Н:(Р01
111
III
4 ^ 5
Фосфогипс НгО
Ц"
Рис.1 Схема производства экстракционной фосфорной кислоты: 1 — реактор разложения апатита (экстрактор); 2 — вакуум-фильтр; 3 — сборник фильтратов; 4 — установка концентрирования фосфорной кислоты; 5 — система очистки газов
После всех описанных процессов на промежуточном этапе производства минеральных удобрений, которым является экстракционная фосфорная кислота, уловить крайне низкое значение содержания фтора является сложной задачей.
Попасть в нижнюю границу чувствительности метода обнаружения фтора, описанного в ГОСТ 24596.7-2015, в ряде случаев уже не представляться возможным.
Обнаружить такое содержание этого элемента возможно методом спектрометрии, но это не находит своего применения на производстве, а также при разработке и регистрации нормативной документации на продукцию т. к. такой способ имеет высокую стоимость и отсутствуют согласованные методики [8].
Ещё одной из нерешённых проблем производства минеральных удобрений является отсутствие источника потребления таких значительных количеств фосфогипса, который является побочным продуктом получения продукции, которые производятся и были произведены этими предприятиями за прошедшие года. Компаниями предпринимаются попытки нахождения рынков сбыта, которые
преобразовывались в нормативную документацию, описывающую способы применения фосфогипса в различных направлениях. Одним из таких документов можно считать ГОСТ Р 58820-2020 «Фосфогипс для сельского хозяйства. Технические условия». В нем предлагается использовать данный вид отходов для мелиорации почв -комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий по улучшению гидрологических, почвенных и агроклиматических условий с целью повышения эффективности использования земельных и водных ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев
сельскохозяйственных культур [9].
Также существует проект ГОСТ Р «Фосфогипс для дорожного строительства и производства строительных материалов. Технические условия», однако его разработки была приостановлена из-за ряда причин, одной из которой стало внесения множества дополнительных требований к описываемому продукту, что затормаживало утверждение и вступление в силу этого ГОСТа.
Одним из вариантов решения проблемы с утилизацией этого побочного продукта является его применения для дорожного строительства. Фосфогипс при использовании в качестве основания дорог отличается рядом положительны особенностей, по сравнению с обычными материалами. Основными плюсами его использования является повышение износостойкости и морозостойкости покрытия, устойчивость к накоплению влаги и вспучиванию.
Фосфогипс уже успешно был применён в ряде областей, наиболее масштабным является проект использования его в качества дорожного материала в Саратовской области, где по этой технологии было построено более 180 тысяч м2 дорог. Однако отсутствие регламентирующего нормативного документа в РФ, который способствовал бы систематическому использованию этого побочного продукта в дорожно-строительных работах,
приостанавливает утилизацию огромных запасов фосфогипса, которых в России насчитывается более 450 млн тонн, а во всем мире более 8 млрд тонн [10].
Со временем ситуация лишь ухудшается, продукт теряет качества при складировании в отвалы. Нереализованный фосфогипс со временем образуют «белые горы», которые занимают значительные площади и приносят убытки производителям минеральных удобрений.
Существует ряд других путей использования фосфогипса, таких как выделение из него редкоземельных металлов, восстановление шахт т. д., однако они все пока не позволяют утилизировать фосфогипс в тех объёмах, которые производятся предприятиями.
Заключение
Область разработки и регистрации «зелёной продукции», а в частности удобрений с улучшенными экологическими свойствами, является перспективным направлением развития отрасли. Составление грамотной нормативной документации для определения качественного и количественного состава продукта упрощает переход к производству продукции и продаже её не только на внутреннем, но и на более требовательном внешнем рынке. Из этого следует, что исследование новых способов утилизации и применения отходов химической промышленности открывает новые возможности для развития и повышения рентабельности предприятий-изготовителей.
Главным принципом при развитии экологического направления производства должен быть баланс между повышением требований к продукции и возможность эти требования соблюдать. Необходимо стремиться к оптимизации взаимодействия между производителями,
потребителями и государственными органами для более эффективного решения существующих проблем.
Авторы выражают благодарность за помощь в подборе и анализе информации для написания работы доценту, к.т.н., Соколову Валерию Васильевичу.
Список литературы
1. Федеральный закон "О техническом регулировании" N 184-ФЗ [Текст]: фед. закон:
[принят Гос. Думой 15 декабря 2002 г.: одобр. Советом Федерации 18 декабря 2002 г.] — (Актуальный закон).
2. Технический регламент Евразийского экономического союза "О безопасности химической продукции" (ТР ЕАЭС 041/2017) [эл. ресурс] сайт. — URL: https://docs.cntd.ru/document/456065181 (Дата обращения - 13.05.2022).
3. М.Е. Позин. Технология минеральных удобрений, 1970. - С.153-212.
4. О десятилетии ООН [Электронный ресурс]: сайт. — URL: https://www.decadeonrestoration.org/ru (Дата обращения - 18.05.2022).
5. Побилат А.Е. Микроэлементы в сельскохозяйственных растениях (обзор). / А.Е. Побилат, Е.И. Волошин // Микроэлементы в медицине. - 2021. - №22(3). - С. 3-14.
6. ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы (ССОП). Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» [эл. ресурс] сайт. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012797 (Дата обращения - 19.05.2022).
7. Пестрякова Е.А., Терещенко Е.В., Кочетова И.М., Лапушкин В.М. «Особенности фотометрического метода определения Cr(VI) в минеральных удобрениях» // «Основные направления и современные подходы в агрохимической науке» Материалы 55-й Всероссийской с международным участием конференции молодых ученых, специалистов-агрохимиков и экологов, приуроченной к 90-летию Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова (ВНИИА): / Под редакцией академика РАН Сычева
B.Г. - М.: ВНИИА, 2022. - с. 71-76.
8. ИТС 2-2019 Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот. -
C. 124-159.
9. ГОСТ Р 58820-2020 «Фосфогипс для сельского хозяйства. Технические условия» [эл. ресурс] сайт. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200171641 (Дата обращения - 19.05.2022).
10. Савойская Е.В. Перспективы развития и экономическая эффективность использования материально-сырьевых ресурсов // Вестник РАЕН. -2017. № 2. - С. 112-127.
