CC BY
37
ПРИМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОСОДЕРЖАЩИХ И ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ
В.М. Усков, профессор, д.м.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж,
О.Н. Болдырева, доцент, к.т.н., ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж
Во всем мире уже довольно давно думают над тем, как перерабатывать изношенные автошины и автопокрышки, которых с каждым годом становится все больше. Сегодня, к сожалению, из общего числа всех покрышек перерабатывается лишь около 20 %. Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются в 25 млн. т. при ежегодном приросте не менее 7 млн. т [1, 2].
Из этого количества в мире только 23 процента покрышек находят применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое размельчение для покрытия дорог и др.). Остальные 77 процентов использованных автопокрышек никак не утилизируется, ввиду отсутствия рентабельного способа утилизации. По экспертным оценкам, общий объем накопленных отходов составляет 83 млрд. тонн, около 90% твердых бытовых и 60% промышленных отходов не утилизируются, а подвергаются прямому захоронению на свалках и полигона.
Даже если резина не эксплуатируется, она выделяет определённое количество химических веществ (всего их может насчитываться до 100). Наиболее вредными канцерогенами являются бензопирен и другие полиароматические углеводороды, которых в шинах обнаружено до 15 соединений. Все эти вещества входят в список опасных токсикантов. Контакт шин с дождевыми осадками и грунтовыми водами сопровождается вымыванием ряда токсичных органических соединений: диэтилфталата (обладает выраженными кумулятивными свойствами), дифениламина (класс опасности 3), фенантрена (класс опасности 2, обнаружена канцерогенность на мышах). При сгорании шин образуются такие химические соединения, которые, попадая в атмосферный воздух, становятся источником повышенной опасности для человека. В этом процессе всегда образуются такие органические соединения, как пирен (класс опасности 1, опасен при поступлении через кожу), фенантрен (класс опасности 2, обнаружена канцерогенность на мышах), антрацен (канцероген). Кроме того, в зависимости от условий сгорания может образовываться также ряд других органических соединений того же класса - нафталин (канцероген, обнаружено мутагенное действие), аценафтилен (канцероген), флуорен (канцероген), аценафтен (канцероген), бензапирен (особо опасный канцероген). Измельчение отходов резины признается самым простым и рациональным способом переработки, поскольку позволяет максимально сохранить физико-механические и химические свойства материала [3, 4, 5].
В методах, основанных на разложении и девулканизации резины в битумах, при высоких температурах происходит выброс токсичных веществ, содержащихся в резине и образующихся в процессе разложения. Кроме того, мелкодисперсная сажа из резины, попадая в битум, становилась дополнительным источником центров кристаллизации, резко понижая стабильность вяжущих и устойчивость к старению под действием факторов окружающей среды.
Пиролиз - процесс термического разложения без доступа кислорода. При своей кажущейся простоте воплощения, не даёт действительно товарных продуктов, да и в экологическом плане проблематичен. При нем использованные автопокрышки под влиянием тепла при отсутствии кислорода разделяются на твердые, жидкие и газообразные вещества. Продукция, полученная в результате переработки шин методом пиролиза (пиролизное масло, сажа и сталь), имеет низкое качество и не может быть прибыльно реализована на рынке. При пиролизе, в особенности протекающем при низких и средних температурах, из-за температурных колебаний и вследствие этого не полностью протекающих реакций возникают такие ядовитые вещества, как диоксин и фуран.
Сжигание шин происходит в первую очередь в цементной промышленности и на теплоэлектроцентралях. При этом при температуре ниже 1100°С образуются такие ядовитые вещества, как хлорированный диоксин и фуран, а также около 3700 кг углекислого газа на тону шин.
Таким образом, существующие способы переработки, имеют большие недостатки, и оказывают дополнительную угрозу окружающей среде.
Новым методом по переработке автошин и автопокрышек является технология переработки автошин и автопокрышек путем растворения в органическом растворителе. Это экономически эффективная переработка автошин позволяет не только решить экологические проблемы, но и обеспечить высокую рентабельность перерабатывающих производств. Наиболее привлекательным является способ рециклинга. В основе предлагаемого проекта лежит уникальный способ переработки резиносодержащих и полимерных отходов, конечным результатом которого является не только уничтожение вредных и практически не разлагающихся отходов, но и получение на конечной стадии процесса переработки высоко ликвидных продуктов, жизненно важных для деятельности человека. В результате переработки (рециклинга) автопокрышек получается: бензиновая фракция (компонента) с октановым числом - 100, мазут (аналог), технический углерод.
Диапазон потребления: 1) углерод-углеродные материалы (УУМ) для металлургии (аналог «КАРБОСТИЛ») углеродный гранулированный материал, который применяется в производстве высококачественной стали для прецизионного легирования металла; 2) пористый УУМ (аналог «СИБУНИТ») -новый класс пористых углерод-углеродных композиционных материалов, сочетающий преимущества как графита (химическая стабильность, электропроводность), так и активных углей (высокая поверхность и адсорбционная емкость). В качестве адсорбента «Сибунит» может применяться в медицине и в фармацевтике, в производстве жиров и в сахарной
промышленности, виноделии и пивоварении, для очистки промышленных и городских сточных вод в производстве цветных металлов. Катализаторы на основе «Сибунита» проявляют высокую активность в процессах гидрирования, гидроочистки, гидродехлорирования, характеризуются значительным увеличением времени жизни катализатора. Особенно ярко «Сибунит» проявляет свои свойства как носитель кислотных, сульфидных и промотированных металлических катализаторов. Использование формованного углеродного носителя «Сибунит» позволяет решить многие проблемы при проведении нефтехимических процессов деметаллирования и гидрокрекинга (очистка нефти водянным способом) нефтяных фракций или гидроочистки водородного сырья; 3) электропроводный техуглерод применяется при производстве химических источников тока, электропроводящих экранов шахтных кабелей, как наполнитель для изготовления резиносодержащих изделий, щёток для электродвигателей, и т.д. [3, 4, 5].
Такое производство по своей глубине переработки отходов является экологически чистым предприятием, обладающим безотходной технологией. В условиях проведения процесса рециклинга шин, не образуются и не могут образоваться, диоксины и фураны, в силу очень мягких условий проведения реакции и специальных мер безопасности. Созданная технологическая линия растворения автопокрышек и облагораживания техуглерода, является проточной, то есть, непосредственно весь технологический процесс, не будет иметь контакта с атмосферой вплоть до вывода готовых продуктов в накопители и перегрузки для дальнейшей транспортировки к потребителю. Растворитель циркулирует в замкнутой системе и не имеет контактов с атмосферой. Дымовые газы образуются при сгорании топлива в печи. В качестве топлива используется углеводородный газ (газ, получаемый в процессе переработки автошин, природный газ). Состав дымовых газов: двуокись углерода, водяной пар, азот.
Таким образом, предлагаемый процесс гарантирует защиту окружающей среды от выделения летучих токсичных (как впрочем, и нетоксичных) соединений. Точно также решается проблема 100% использования всего отработанного материала. Эффективность предлагаемого способа подтверждена на практике в ходе лабораторных испытаний. Что касается сырья, то по предлагаемой технологии можно перерабатывать автошины абсолютно любых типов и размеров, в том числе и от карьерных большегрузных самосвалов. А так же любые резиносодержащие отходы - конвейерную ленту, отходы производства РТИ, противогазы, коврики, спортивные дорожки и т.д. Климатические факторы значения не имеют.
Список использованной литературы
1. Усков В.М. Основные задачи службы медицины катастроф в условиях чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени / В.М. Усков, М.В. Усков // Вестник Воронежского государственного технического университета. - Т. 6. - № 5. - 2010. - С. 23-26.
2. Усков В.М. Безопасность жизнедеятельности. Медицинские и биологические аспекты / В.М. Усков, А.В. Звягинцева, А.В. Сущенко, В.И. Федянин// Воронеж: ВГТУ, 2005. - 445 с.
3. Усков В.М. Анализ оценки риска для человека и окружающей среды при воздействии экстремальных ситуаций / В.М. Усков, О.Н. Болдырева, М.В. Усков, В.В. Усков // Фундаментальные проблемы системной безопасности. Материалы V Международной научной конференции, посвящённой 90-летию со дня рождения выдающегося учёного, генерального конструктора ракетно-космических систем академика В.Ф. Уткина. Елец, 2014. С. 420-423.
4. Усков В.М. Программный комплекс для расчёта и оценки здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха / В.М. Усков, О.Н. Болдырева // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. Журнал практической и теоретической биологии и медицины. Москва: Т. 15, № 1, 2016, С. 115-118.
5. Усков В.М., Казьмина И.Г. Системы управления качеством атмосферного воздуха на основе визуализации и трансформации пространственных данных /В.М. Усков, В.М. Казьмина// Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. Научный рецензируемый журнал. Санкт-Петербург, 2015, № 3, С. 88-92.
