Отработанные покрышки и шины вредят не только окружающей среде, но и человеку. Учёные Томского политехнического университета нашли новый, экологически чистый и экономически выгодный способ переработки шин. Уникальная методика с использованием воды позволяет не просто утилизировать опасные отходы, но и получить полезные продукты на выходе — морозостойкий мазут и газ.
Мусорная катастрофа
По данным ООН, сегодня общее количество мусора в мире пополняется на 4 млрд тонн в год. Примерно 70% от всех отходов вывозят на свалки. Это приводит к системным и необратимым изменениям. При этом, в следующие 10 лет объем отходов, попадающих в водные пути и в океаны, достигнет 58 млн тонн в год. И даже это — «хорошие» новости, ведь такая оценка учитывает тысячи амбициозных обязательств правительств и промышленности по сокращению загрязнения опасными отходами.
Без каких-либо улучшений в управлении отходами к 2030 году в окружающую среду попадет 99 млн тонн мусора. Что это значит для природы и человека? Пресная вода будет загрязнена, вымрут важные для пищевой цепочки животные, экосистемы, от которых зависит человек, будут уничтожены.
Неочевидная, но опасная проблема
Автомобильный транспорт имеет важнейшее значение для функционирования общественного производства и жизни людей. Однако при этом он является главным источником загрязнения окружающей среды. На его долю приходится до 60–80% загрязнения окружающей среды, а в районах наибольшего сосредоточения людей— до 90–95%. Во время эксплуатации транспортных средств образуется большое количество отходов. Согласно исследованиям, большую опасность среди них представляют собой изношенные автомобильные шины.
Химические вещества из выброшенных на свалку шин попадают в окружающую среду и при разложении образуют опасные отходы: они содержат масла, загрязняющие почву, и тяжелые металлы, такие как свинец, которые со временем накапливаются в окружающей среде. Еще одна серьезная проблема, связанная с выброшенными шинами — это повышенная опасность возгорания. Пожары, вызванные шинами, труднее контролировать.
Так, крупнейший из них на свалке шин Аль-Сулабия сотни военных и пожарных не могли потушить в течении месяца: всё это время ядовитый дым отравлял воздух близлежащих поселений. В результате сгорело более пяти миллионов шин. Инцидент признан «экологической катастрофой», поскольку дым от пожаров был виден даже из космоса.
Автомобильные покрышки изготавливаются из различных резиновых смесей, состав которых каждый производитель держит в строжайшей секретности. Но в любом случае его основой является синтетический каучук, который получают из нефти — крайне огнеопасного материала.
Дым, который выделяется при горении шин, содержит токсичные химические вещества и твердые частицы, которые опасны для здоровья человека. При попадании в атмосферу они вызывают ухудшение респираторных заболеваний — не только тяжесть их проявления, но и количество случаев возникновения.
Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) на начало 2010-х годов 1,3 млн смертей во всем мире связаны с загрязнением атмосферного воздуха. Через несколько лет эта цифра увеличилась втрое — до 3,7 млн человек. Сейчас загрязнение воздуха приводит к 4,5 миллионам преждевременным смертям в год во всем мире. Проблема не только усугубляет респираторные заболевания, но и является их причиной, например хронической обструктивной болезни легких, астмы и рака легких. Также загрязнение воздуха вызывают и усугубляют болезни сердца, нервную и пищеварительную системы.
Только в России ежегодно от рака легкого погибает свыше 60 000 – это более 20% от всех умерших от злокачественных новообразований. В структуре онкологической смертности мужчин рак легкого составляет более 31%. В мире с загрязнением воздуха связаны 29% всех случаев рака легких и около четверти смертей от сердечных заболеваний и инсульта.
Почему шины не перерабатывают, а выбрасывают?
Когда шины приходят в негодность, у автовладельцев есть два пути – выбросить их на свалку или отдать на переработку. Например, можно сдать резину в шиномонтаж. Если возьмут – это почти гарантия того, что отправят на переработку. Кстати, появилась инициатива размещать узнаваемые баннеры у тех шиномонтажей, которые работают напрямую с фирмами, утилизирующими этот вид мусора. Надпись на нем будет примерно следующего содержания: «Сдаем куда надо». Проблема в том, что не у каждого шиномонтажа есть точка сбыта.
Усугубляет проблему то, что немногие предприятия готовы заниматься переработкой отработанных шин: их очень сложно утилизировать. Для переработки требуются огромное количество энергии – это не только невыгодно экономически, но и не экологично.
Решение есть – но неидеальное
Переработка шин помогает избежать попадания вредных химикатов в землю, воду и воздух. Существует несколько способов. Самая простая и опасная для природы и человека – сжигание. Нельзя назвать этот способ экологически чистым. Отходы от автопромышленности не используются повторно, а лишь ухудшают проблему глобального потепления из-за накопления парниковых газов в атмосфере Земли.
Более экологичный, но, к сожалению, менее распространенный метод переработки – пиролиз, нагревание без доступа кислорода. При этой технологии покрышки помещают в специальные камеры и герметизируют. Температура в этом процессе достигает тысячи градусов. Резина без доступа кислорода начинает разлагаться, и в итоге получается сырье, которое в дальнейшем используется в промышленности. Сегодня такой технологией пользуются Китай и США.
Возможна ли альтернатива?
Пытаясь решить проблему, ученые из Инженерной школы энергетики Томского политеха предложили альтернативный способ переработки покрышек – паровую газификацию.
Суть метода состоит в том, что в специально разработанной установке вторсырье обрабатывают перегретым водяным паром. Конечно, перед работой необходимо предварительно измельчить покрышку. Метод паровой газификации, предложенный томскими учеными, оказался гораздо бюджетнее и эффективнее широко распространенного пиролиза.
По сути, это более простая и безопасная технология переработки в отличие от тех, которые уже существуют. Для процесса паровой газификации не требуется слишком высоких температур и высокого давления, как для пиролиза – новый способ гораздо экологичнее. Также процесс отличается высокой скоростью – измельченные покрышки перерабатывается за час в реакторе.
Еще одно преимущество новой технологии — перерабатываемые покрышки превращаются в газ. Его, кстати, тут же можно использовать для производства новых покрышек. Кроме того, томским ученым удалось получить экологически чистый, и, что немаловажно, морозостойкий мазут.
Эксперименты в лаборатории показали, что он не замерзает и не теряет своих свойств даже при температуре –50°С. Причина такого успеха – низкая вязкость. Это значит, что он уже обладает свойствами арктического топлива. Учитывая, что территория России включает большие районы Крайнего Севера, это немаловажный бонус. Экологически чистым такой мазут делает отсутствие в нём серы.
Будущее разработки
Разработанная учеными в лабораторных условиях установка по переработке покрышек методом паровой газификации показала высокую эффективность. Пока подобную технологию используют только на одном заводе, во Франции. Проблема в том, что французам удалось извлечь из покрышек лишь технический углерод. Российская разработка оказалась эффективнее – ученым удалось получить газ и морозостойкий мазут.
В будущем разработка российских ученых может применяться не только по всей стране, но и в мире. И если сейчас идея сократить производство самих покрышек – лишь утопия, то грамотная, устойчивая и экологически чистая переработка с получением побочного продукта становится реальностью. Она стала возможной благодаря разработке специалистов Инженерной школы энергетики Томского политеха.
Саммари
Отработанные покрышки и шины вредят не только окружающей среде, но и человеку. При их горении выделяется огромное количество токсичных веществ. Сегодня есть несколько способов переработать покрышки, но они экономически и экологически невыгодны. Ученые из Инженерной школы энергетики Томского политеха предложили альтернативный способ переработки. Разработка не только решает проблему загрязнения, но и экономически оправдана. В результате переработки ученым удалось получить три продукта для промышленности.
