Воронеж, Воронежская область, Россия
Воронежская область, Россия
Россия
Воронежская область, Россия
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
ГРНТИ 67.15 Технология производства строительных материалов и изделий
ОКСО 08.04.01 Строительство
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 5017 Материаловедение
BISAC TEC021000 Materials Science / General
. Утилизация стекла и вторичная его переработка – это очень важное направление во всей отрасли по работе с отходами производства и жизнедеятельности человека. Она необходима для защиты окружающей природы, сбережения не возобновляемых природных химических элементов и ресурсов. В большинстве стран с развитой экономикой эта проблема интенсивно решается. Эффективность переработки утилизированного стекла достигает значительных объемов, так как это очень выгодно с экономической точки зрения. Экономическая и экологическая целесообразность утилизации стеклобоя в последние годы доказана практикой его использования как в нашей стране, так и в зарубежной практике. Основной проблемой в сборе стеклянных изделий является неорганизованность такого процесса в нашей стране и в мире в целом. Приведены данные об объемах, видах стеклобоя, источниках его образования, существующих и перспективных способах утилизации. Обсуждены мероприятия и законодательная база, которые могут позволить реорганизовать процесс сбора стеклобоя. Предложена схема применения искусственных пористых заполнителей из пеностекла, дающая широкое представление о целесообразности их использования.
переработка мусора, утилизация боя стекла, стеклобой, твердые коммунальные отходы, законопроект, искусственные пористые заполнители из пеностекла
Мусор, отходы, свалка, экология, опасность, здоровье – слова, которые выстраиваются в один значимый и небезопасный ряд при размышлении о только что разбитом стеклянном предмете. Многим, однако, бытовые отходы представляются чем-то малозначимым и безопасным. А что же на самом деле?
На территории страны действует около 240 комплексов, которые перерабатывают мусор; 50 комплексов по сортировке отходов и где-то десяток мусоросжигательных заводов. Самыми крупными мусороперерабатывающими заводами России являются: Новокузнецкий, Курский мусороперерабатывающие заводы, где сортировочный процесс включает в себя сочетание ручного и машинного труда. За 1 час на линии можно переработать до 25 тонн мусора; мусоросортировочный завод «Чистый город» в Красноярске, за год перерабатывают около 730 тысяч тонн бытовых отходов; Оренбургский мусороперерабатывающий завод, в год способен принять и переработать до 250 тыс. тонн отходов; Московские мусороперерабатывающие заводы: ГУП «Спецзавод №2» [1]. Проблема сбора и последующей переработки вторичного сырья становится одной из наиболее актуальных для российской экономики. В европейских странах это направление давно является высококонкурентным и пробиться на этот рынок новым игрокам очень сложно, в отличие от России, где еще не научились делать деньги из мусора [2–5].
В бытовом мусоре ТКО (твердых коммунальных отходах) содержится и минеральная (негорючая) часть, которая представлена металлом, керамикой и стеклом. Стекло, попадающее в ТКО чаще всего представлено стеклобоем, содержание которого составляет 7 %. Основной частью стеклобоя является тарное стекло. Сегодня существует государственный стандарт на тарный стеклобой.
ГОСТом предусмотрена классификация тарного стеклобоя по цвету (таблица 1) и разделение по сортам на 1 и 2 в зависимости от содержания примесей зеленого и коричневого стекла в неокрашенном [6].
Таблица 1
Маркировка стеклобоя по цвету
|
Марка стеклобоя |
Цвет стеклобоя |
|
БС ПСТ ПСЛ ЗС КС |
Бесцветный Полубелый тарный Полубелый листовой Зеленый Коричневый |
Для оценки возможности использования стеклобоя в производстве строительных материалов был проведен анализ и составлена схема образования и путей его утилизации (рис. 1). Установлено, что основными источниками образования боя стекла являются: твердые коммунальные отходы, пищевая и фармацевтическая промышленности, бой специального и оконного стекла [7–14].
Потребителями стеклобоя выступают: стекольная промышленность, промышленность строительных и теплоизоляционных материалов, дорожное строительство и прочие области.
Рис. 1. Диаграмма направлений использования стеклобоя
Лишь 3 % – это вторичная переработка боя стекла и производство новых изделий [7,15]. Доля стекла, попадающего в переработку достигает 20 %, а общий объём собранного стекла в 2009 году составил 3 277,2 тыс. тонн, объём стекла, попавшего в переработку в 2009 году, достиг 655,4 тыс. тонн.
Достаточно часто можно слышать, что стеклобоя в стране нет. Чтобы обоснованно ответить на это, нужно рассмотреть не только существующие, но и потенциальные источники стеклобоя. По Центрально-Черноземному региону выявлено наличие 73 полигонов ТКО. Распределение полигонов по областям ЦЧР представлено на диаграмме (рис. 2). Лидирующими областями стали Воронежская и Белгородская области, а это значит, что при желании возможна организация сортировки и выделения стеклобоя. На сегодня уровень переработки стеклобоя в России составляет лишь 5–7 %, в то время как в странах Евросоюза перерабатывается до 60 % ТКО.
Рис. 2. Распределение полигонов ТКО по областям Центрально-Черноземного региона
Одним из весомых компонентов ТКО является бой стекла, который представляет весьма стойкий загрязнитель окружающей среды, поскольку практически не разлагается, представляет собой опасность для людей и животных.
Элементарные расчеты показывают, что каждый житель ежегодно выбрасывает 400 кг ТКО, при содержании стеклобоя 8 %, это составит 32 кг на человека. В северных регионах, откуда стеклобой не вывозится, наверняка накоплены его значительные объемы.
Для улучшения процесса сбора и переработки стеклобоя, а также интенсификации его использования в Российской Федерации был разработан новый порядок сбора и переработки мусора, а именно Госдумой утвержден законопроекта «Об отходах производства и потребления» в 2014 году, а также в 2016 году было подготовлено постановление «Об утверждении порядка обращения с твердыми коммунальными отходами». Но эту законодательную базу так называемой «мусорной» реформы не удалось реализовать так быстро, как хотелось бы и ее отложили на 1 января 2019 года.
Основные нововведения данной реформы, это:
- Введение нового понятия твердых коммунальных отходов (ТКО);
- В каждом субъекте РФ выбирается единый оператор, который будет осуществлять вывоз и переработку ТКО;
- Вывоз ТКО становится коммунальной услугой, а не жилищной;
- Вменено в обязанность всем “производящим” мусор гражданам и организациям заключать договор с региональным оператором (согласно статье 24.7 Закона “Об отходах производства и потребления”).
- Формирование единого тарифа на вывоз ТКО.
- Ужесточение борьбы с незаконными свалками.
Оператор, осуществляющий вывоз и переработку ТКО, также займется выкупом земельных участков для размещения объектов капитального строительства, необходимых для осуществления деятельности в области обращения с твердыми коммунальными отходами. Кроме того, «Российский экологический оператор» будет приобретать здания и сооружения, оборудование по обработке, утилизации отходов и специальную технику [16].
По мере повышения спроса на высококачественный стеклобой все большее значение приобретают современные технологии его подготовки.
Одним из значительных потребителей стеклобоя является производство строительных материалов и в наибольшей степени производство пеностекла и изделий на его основе. Стеклобой наиболее применим для получения зернистых материалов – гранулированного пеностекла, щебня и гравия из пеностекла, песка. Эти материалы имеют высокие эксплуатационные характеристики: негорючи, нетоксичны, биостойки, обладают низкой теплопроводностью, водостойки, пароводонепроницаемы, безусадочны и долговечны [9, 10, 17–19].
Поскольку эти пористые заполнители являются относительно новыми, то для их продвижения на рынке составлена схема возможных направлений использования (рис. 3). Рекомендуется применять искусственные пористые заполнители из пеностекла в: дорожном строительстве, производстве строительных материалов, холодильной технике, строительстве.
В структуре потребления стеклобоя российскими компаниями преобладает бесцветнооемстекло (БС), доля которого охватывает около
56 % общего объема потребления. Значительную долю в структуре потребления составляет стекло зелёного цвета (20 %) и коричневого (15 %).
Структура рынка стеклобоя по цвету может быть представлена следующим образом (рис. 4).
Проблема вторичного использования стекла стоит и в России, и во всем мире очень остро: стеклянные отходы способны нанести окружающей среде значительный ущерб, их накапливание на полигонах только в России и Украине засоряет около 16 тыс. га ежегодно [15].
Основные сложности, с которыми сталкивается решение вопроса вторичного использования стеклобоя в нашей стране, являются:
- неорганизованность (отсутствие организованного) сбора стеклянного боя, недостаточное количество сырья для обеспечения крупных перерабатывающих предприятий;
- сложность и трудоемкость процесса сбора, очистки, сортировки стеклянного сырья;
- хранение сырья для переработки требует наличия значительных складских площадей;
- отсутствие государственного стимулирования в данной области.
Позитивным моментом в отношении вторичной переработки стеклянных изделий является то, что в процессе такой переработки не создаются никакие отходы, которые необходимо утилизировать. Процесс переработки представляет собой полностью замкнутый безотходный цикл [15].
Рис. 3. Сферы применения заполнителей из пеностекла
Рис. 4. Структура рынка стеклобоя по цвету в России
Бой стекла можно утилизировать методом переплавки. Для того чтобы осколок бутылки или оконного стекла стал частью нового изделия, он должен пройти следующие этапы:
- сбор отходов стекла. Небольшие предприятия организовывают различные пункты приема стеклобоя у населения. Принимается любой вид стекла вне зависимости от его цвета и состава. Более крупные организации заключают договора с коммунальными структурами для централизованного вывоза больших объемов отходов со свалок или специальных хранилищ;
- первичная мойка. После доставки стеклобоя на производство, его помещают в агрегат, где происходит первичная мойка стекла очищается от грязи и крупного мусора;
- сортировка. Наиболее трудоемкий процесс, потому что производится вручную. По конвейеру медленно движется помытое стекло, а специальные работники производят сортировку его по цветовому признаку;
- измельчение. Отсортированное стекло попадает дробильные машины, где происходит их измельчение и сортировка по фракциям через специальные сита;
- переплавка. Готовый измельченный материал попадает в печи, где происходит нагрев и образование однородной стекломассы.
На государственном уровне следует организовать взаимосвязь сбора, сортировки, переработки или вторичного использования стеклянных отходов, а также поддержать инвестициями предприятия, которые внедряют новые технологии по переработке стекла [4, 10].
Уникальным теплоизоляционным материалом в настоящее время является пеностекло, применяется для тепло- и звукоизоляции, выпускается в виде: блоков (плит), гранул, щебня, песка. Преимущества пеностекла: негорючесть; водонепроницаемость; надежность и долговечность; химическая стойкость; экологичность; устойчивость к грызунам. Сочетание высоких теплоизоляционных физико-механических свойств при пожарной безопасности, долговечности и экологической чистоте, ставит пеностекло практически вне конкуренции с другими материалами.
На сегодняшний день, одним из крупнейших российских и европейских производителей современной звуко- и теплоизоляции - пеностекла, является компания «АйСиЭм Гласс Калуга». Производственная мощность завода 300 000 м3 в год.
Компания выпускает пеностекольный щебень, имеет все необходимые протоколы испытаний, технические условия, сертификат соответствия ГОСТ-Р, декларацию о соответствии техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности, санитарно-эпидемиологическое заключение, техническое свидетельство и техническая оценка, экспертную оценку о соответствии материала стандартам LEED, BREAM [20].
Данная компания, является примером получении прибыли при использовании стеклобоя, в качестве основного сырья для производства теплоизоляционного материала.
На сегодняшний день стеклобой является важной составной частью нашей жизни и вместе с тем – универсальным материалом. Оно используется в быту, в научных исследованиях, в современной архитектуре.
Стеклобой становится незаменимой частью для использования в качестве основного компонента для производства теплоизоляционных материалов.
Таким образом, грамотная утилизация отходов стекла помогает сохранять чистоту нашей планеты, а повторное применение стеклотары представляет собой наиболее оптимальный способ рециклинга. Однако из-за того, что одним из свойств стекла является хрупкость, именно стеклобой превращается в отходы, которые требуют не только своевременной, но и грамотной утилизации.
1. Самые крупные мусороперерабатывающие заводы России [Электронный ресурс]. URL: https://theecology.ru/interesting/musoropererabatyvajushhie-zavody-rossii (дата обращения: 05.06.2019)
2. Проблемы переработки стекла в России [Электронный ресурс]. URL: http://www.megamagnat.ru/business_ideas/361.html (дата обращения: 05.06.2019)
3. Опарина Л.А. Основы ресурсо- и энергосбережения в строительстве: учеб. Иваново: Из-во ПресСто, 2014. 256 с.
4. Чупрова Л.В., Мишурина О.А. Экологические и экономические аспекты утилизации отходов стекла // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 11-2. С. 222-225.
5. Чернышов Е.М., Акулова И.И., Потамошнева Н.Д., Баранов Е.В. Управление утилизацией техногенных отходов в производстве строительных материалов при формировании территориально- промышленных кластеров региона // Известия юго-западного государственного университета. 2011. №5-2 (38). С. 19-32.
6. ГОСТ Р 52233-2004. Тара стеклянная. Стеклобой. Общие технические условия. Москва: Изд-во стандартов, 2004. 6 с.
7. Современный опыт переработки стекла. [Электронный ресурс]. URL: https://vtorothodi.ru/pererabotka/vtorichnaya-pererabotka-stekla (дата обращения: 05.06.2019)
8. Мелконян Р.Г., Власова С.Г. Экологические и экономические проблемы использования стеклобоя в производстве стекла: учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2013. 100 с.
9. Минько Н.И., Калатози В.В. Использование стеклобоя в технологии материалов строительного назначения // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. №1. С. 82-88.
10. Баранов Е.В., Шелковникова Т.И., Черкасов С.В., Пряженцева Е.А. Стеклобой - техногенное сырье для производства строительных материалов // Высокие технологии в строительстве. 2018. № 1. С. 38-42.
11. Jani Y., Hogland W. Waste glass in the production of cement and concrete - a review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2014. Vol. 2. Issue 3. Pp. 1767-1775.
12. Bumanis G., Bajare D., Locs J., Korjakins A. Alkali-silica reactivity of foam glass granules in structure of lightweight concrete // Construction and Building Materials. 2013. Vol. 47. Pp. 274-281.
13. Шахова В.Н., Виткалова И.А., Торлова А.С., Пикалов Е.С., Селиванов О.Г. Получение облицовочной керамики с использованием несортированного боя тарных стекол // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 2. С. 36-41.
14. Свой бизнес: переработка стеклобоя. Выбор оборудования для переработки стекла. Переработка стекла - бизнес-план от А до Я (2018 г). [Электронный ресурс]. URL: https://businessizakon.ru/svoj-biznes-pererabotka-stekloboya-vybor-oborudovaniya-dlya-pererabotki-stekla-pererabotka-stekla-biznes-plan-ot-a-do-ya.html (дата обращения: 05.06.2019)
15. Мир стекла. Вторичная переработка [Электронный ресурс]. URL: https://www.mirstekla-expo.ru/ru/ui/17006/ (дата обращения: 05.06.2019)
16. Ассоциация СтеклоСоюза России [Электронный ресурс]. URL: http://steklosouz.ru/news/show&id=5427 (дата обращения: 05.06.2019)
17. Петухова Р.В., Садченко Н.П. Пеностекло универсальный теплоизоляционный материал // Стекло мира. 2002. № 3. С. 69-71.
18. Кетов П.А. Разработка экологически безопасного энергоэффективного строительного ячеистого материала, соответствующего принципам зеленого строительства // Вестник МГСУ. 2018. Том 13. Выпуск 3. С. 368-377.
19. Мусафирова Г.Я., Мусафиров Э.В., Лыщик М.В. Блочное пеностекло на основе стеклобоя, доломитовой муки и жидкого стекла // Техника и технология силикатов. 2017. Т. 24. № 1. С. 7-11.
20. Завод по производству пеностекла АйСиЭм Гласс Калуга [Электронный ресурс]. URL: http://www.eco-penosteklo.ru/proizvodstvo (дата обращения: 05.06.2019)
