Утилізація зношених автомобільних шин в Україні, Стаття в журналі «Молодий ученый»
Бібліографічний опис:
У статті проведено аналіз проблемного питання щодо утилізації та вторинної переробки зношених автомобільних шин, а також інших гумотехнічних виробів, що вийшли з експлуатації. Представлено аналіз та огляд способів та технологій утилізації автомобільних шин.
Ключові слова: автомобільна шина, утилізація, знос шин
Однією з найсерйозніших проблем сучасності вважається переробка та утилізація різних відходів. Мільйони тонн, які щорічно вивозяться на звалища, оточують з усіх боків великі промислові міста. Маса вторинних ресурсів, переробка яких дозволила б суттєво знизити витрати на виробництво різної продукції, роками розкладається на полігонах, завдаючи шкоди навколишньому середовищу. Однією із таких проблем є утилізація автомобільних шин. У цих нікому не потрібних шинах містяться оксиди сірки та різні сполуки цинку та інших шкідливих речовин, які при згорянні виділяються з гуми. Зараз у світовій практиці активно ведуться новітні розробки щодо проблеми утилізації відпрацьованих автомобільних шин. І хоча в останні роки зроблено значні кроки щодо впровадження передових наукових технологій з переробки шин, створюються пункти прийому використаних покришок, це питання, як і раніше, стоїть дуже гостро. Існуючі підприємства, на яких зношені шини перетворюються на якісну сировину, не здатні в повному обсязі впоратися з величезною масою такого матеріалу.
Кількість автомобілів неухильно зростає, а з ними і кількість відпрацьованої гуми, що змушує світових лідерів серйозно замислитись над проблемою утилізації та переробки такого виду відходів. Тільки в Європі щороку на звалищевикидається понад 2 млн. тонн зношених шин. На жаль, методом подрібнення утилізують близько 10% шин, 20% йде як паливний матеріал [3, с. 699]. В Україні це питання стоїть ще гостріше. За даними науково-дослідного інституту шинної промисловості, проблема відпрацьованих шин досягла в нашій країні досить широких масштабів: щорічно виходить з експлуатації близько 1 млн. тонн і тільки в Москві щороку утворюється до 60 тис. тонн зношених шин. Водночас на спеціалізованих підприємствах переробляється лише мізерна частка цього матеріалу – менше ніж 17 %. Ще до 20% зношених шин спалюється. Справа в тому, що утилізацією шин займається досить невелика кількість підприємств: з економічної точки зору, завод з переробки шин є не надто вигідною інвестицією. При цьому у переважній більшості українські підприємства з переробки зношених шин є малопотужними.
Зношені шини є потужним джерелом забруднення нашої атмосфери і не тільки автомобільні шини не можуть розкладатися; шини не є вогнетривкими, а при займанні виділяють у повітря шкідливі канцерогени. Висока екологічна небезпека зношених шин зумовлена, з одного боку, токсичними властивостями матеріалів, з яких вони виготовлені, з іншого — властивостями понад сто хімічних речовин, що виділяються у навколишнє середовище під час експлуатації, обслуговування, ремонту та зберігання шин [3]. У найбільших кількостях виділяються продукти розкладання каучуків (мономіри), реакційні та токсичні хімічні сполуки (ароматичні вуглеводні - бензол, ксилол, стирол, толуол), попередники канцерогенів (аліфатичні аміни), канцерогени (сірковуглець, формальдегід). У повітря також надходять сполуки хлору, сірки таазоту; оксиди металів. Однак у відпрацьованих шинах можна знайти і позитивні сторони – це набір корисного для переробки матеріалу: метал, каучук та текстильний корд.
Сьогодні проблема з відпрацьованими шинами дуже актуальна, адже переробка цього на перший погляд «сміття» несе в собі великий екологічний та економічний потенціал. Вже досить давно провідні компанії світу ведуть розробки та дослідження у галузі переробки відпрацьованих шин. Сьогодні нам доступні технології, що дозволяють отримувати з шин енергію (спалюючи їх) та подрібнений порошок для подальшого застосування, наприклад, для будівництва автомобільних доріг.
Метою даного дослідження є вирішення проблеми з утилізацією та переробкою відпрацьованих автомобільних шин в Україні шин, а також можливі методи для досягнення цієї мети.
Вивезення основної маси відпрацьованих автомобільних шин на сміттєзвалища, у тому числі й ті, що утворюються стихійно, призводить до негативних наслідків, серед яких — несприятлива екологічна ситуація в зонах сміттєзвалищ, виділення токсичних речовин під час займання, неефективне використання ресурсів, порушення міжнародних екологічних норм. Такий стан справ пов'язаний із відсутністю системи організованого збору шинних відходів. Більше половини зношених покришок утворюється у приватному секторі (переважно радіальні шини з металокордом). При цьому рядовий автокористувач не готовий брати на себе витрати на транспортування шин до пункту прийому та їх подальшої утилізації. Діючі ж в Україні переробні підприємства в основному працюють із сировиною, яка надходить від промислових компаній. Ситуацію посилює ще той факт, що якість відпрацьованих покришок має відповідати ГОСТу 8407-89 «Сировина вторинна, гумова. Покришки такамери шин» [2].
Залежно від характеру змін, що відбуваються з гумою, технології переробки зношених автопокришок, що існують сьогодні, можна розділити на п'ять груп: використання цілих шин для різних цілей; спалювання відпрацьованих шин із отриманням енергії; подрібнення шин з метою отримання гумової крихти та порошку; виробництво регенерованого промислового матеріалу; піроліз автопокришок. У колишньому СРСР проводилися розробки щодо утилізації автомобільних шин, адже саме тоді інженери винайшли та впровадили цілу низку установок, які могли переробляти зношені шини, правда лише з текстильним кордом. До 1990 року функціонувало понад 10 заводів із виробництва регенерату з відпрацьованих шин, у своїй кожен завод мав у своєму складі лінію подрібнення. Для переробки шин використовували технологію подрібнення при позитивних температурах на валковому та млиновому обладнаннях.
Найпопулярнішим способом переробки автомобільних шин у сучасній Україні є механічне дроблення, до якого вдаються 19 підприємств, що діють у нашій країні. До альтернативних методів утилізації вдаються ЗАТ «Завод переробки покришок № 1» (кріогенне дроблення) та ТОВ «Екоінвест-Груп» (бародеструкційне дроблення). Близько 60% переробки шин в Україні припадає на Волзький регенератно-шиноремонтний завод, Чехівський регенератний завод, компанія «KCT екологія» та Завод переробки шин № 1 [5].
Основним способом поводження зі зношеними шинами є їхнє спалювання. Значно меншу частину шин переробляють піролізом чи механічною обробкою, які потребують великих витрат. Піроліз брухту зношених шин ускладнюється тим, що каучуки є поганими провідниками тепла і деградація макромолекул потребує значнихкількостей енергії. Найбільш поширеним методом піролізу є піч, що обертається, в якій відходи повинні знаходитися протягом 20 хвилин або більше. Наявність великих градієнтів температури всередині печей, що обертаються, призводить до різноманітного набору речовин.
Більшість процесів спалювання відбуваються несанкціоновано — громадянами чи організаціями, аби позбутися відходів чи отримання тепла (енергії). Підприємства, які спалюють легально відпрацьовані шини, часто не мають належних ресурсів для забезпечення необхідних рівнів очищення газових викидів. Крім цього, як зазначалося, значна частка шин потрапляє на звалища, де часто відбувається самозаймання.
Зношені шини використовуються для побудови штучних рифів, які можуть стати місцем проживання різних морських організмів. Фірмою «Гудер», наприклад, неподалік берегів Австралії було побудовано такий риф. На його монтаж пішло 15 тис. шин. У Німеччині створено таким чином до 200 нерестовищ для риби [3, с. 700]. Відпрацьовані шини є захистом від селів і обвалів ґрунту — для цього схили покривають шинами, засипають ґрунтом і засівають травою. Останньою розробкою німецької компанії «Органік» є новітня технологія конструкції звукоізолюючих огорож на автомагістралях. У шинах вирізають одну із сторін, потім ці сторони з'єднують і заповнюють ґрунтом. В результаті утворюється похилий спуск, який можна озеленити. Одночасно конструкція є ще одним засобом безпеки.
Спалювання відпрацьованих шин сприймається дуже неоднозначно представниками екології. В результаті горіння шин виділяється оксид сірки, а також деякі сполуки цинку. Яскравим прикладом горіння великої кількості відпрацьованих шин є серйозна пожежа, яка сталася на одномускладі в Канаді (14 млн. шин). У димі над пожежею експертами було виявлено деякі канцерогенні субстанції та трохи шкідливого діоксину. Слід зазначити, що пожежу гасили цілих 17 днів. Внаслідок викиду отруйних димів довелося евакуювати населення.
Однак вчені відзначають, що продукти спалювання шин у печах можуть не забруднювати атмосферу і в технічному відношенні немає проблем в організації повного та безпечного згоряння шин у існуючих печах, слід лише обладнати печі спеціальними фільтрами очищення викидів. Однак побудова печей та очисних конструкцій для вилову шкідливих газів та з'єднань важких металів потребує серйозних матеріальних витрат. Існує інформація, що використання шин як паливо вимагає близько 20–25 або навіть 30–35 доларів США на тонну. Такий вид спалювання шин є не дуже перспективним, також і з енергетичної точки зору: з урахуванням ККД при спалюванні невеликої шини кількість енергії приблизно дорівнює отриманої від спалювання 3 л нафти. За даними енергетичних компаній, енергія, накопичена в шині, дорівнює енергії, що отримується при спалюванні 27. 30 л нафти (21 л витрачається на виготовлення сировини та 6 л на процес переробки) [3, с.702].
Слід сказати, що основним стимулом становлення системи управління утилізацією зношених шин у Європі стала заборона звалищ у зв'язку із розробкою політики управління відходами на національному рівні. Виробники шин також стикаються з зростаючим тиском широкого загалу в галузі захисту навколишнього середовища, а також з боку інших зацікавлених сторін, які сконцентрували свою увагу на несанкціонованих звалищах. З усіх цих причин на користь шинної промисловості займати активну позицію і бути відповідальним за утилізацію зношених шин.
Сьогодні вВ рамках Європейського Союзу існують три різні системи для управління утилізацією зношених шин: відповідальність виробника, податкова система, ліберальна система (вільний ринок). Деякі країни нині перебувають у процесі переходу від однієї системи до іншої.
Враховуючи досвід Європейського Союзу у вирішенні проблеми утилізації, в Україні, на нашу думку, слід розпочати такі державно-приватні заходи: заборона вивезення шин на звалища, забезпечення екологічної безпеки всього ланцюжка процесу утилізації, сприяння ефективним та стійким економічним рішенням у галузі виробництва шин.
Зараз у всьому світі актуальною проблемою є переробка зношених автомобільних покришок. Із загальної кількості всіх покришок сьогодні переробляється лише близько 20%. Тому пошук шляхів утилізації старих шин – проблема планетарного масштабу. Щороку в Україні близько 1 млн покришок вичерпують свій термін служби. Ця цифра зростає пропорційно до зростання автопарку країни. Вітчизняні підприємства з утилізації покривають лише близько 17% цього обсягу шин, які потрапляють на міські звалища.
Однак поряд із суто фіскальними заходами боротьби зі старими шинами в Україні, варто і на законодавчому рівні сприяти створенню Асоціації переробників, заборонити вивіз шин на звалища та всебічно сприяти побудові нових утилізаційних підприємств.
Серед зазначених напрямів переробки шин ми вважаємо, що саме отримання з відпрацьованих шин гумової крихти та порошку є перспективним напрямом утилізації, оскільки це не призводить до вторинного забруднення навколишнього середовища як піроліз та спалювання, з одного боку, а також дозволяє отримати цінні гумовмісні компоненти На відміну від інших методів.
Реальнітермін служби асфальтобетонних покриттів в умовах інтенсивного руху автотранспорту становлять у багатьох випадках не більше 4-5 років, а нерідко 2-3 роки. Такі малі терміни служби покриттів змушують дорожні організації проводити багаторазові ремонтні роботи в процесі експлуатації дороги, витрачати значні матеріальні, трудові та фінансові ресурси не на розвиток дорожньої мережі та будівництво нових доріг, а на підтримку необхідних транспортно-експлуатаційних показників вже існуючих. Продовження термінів служби асфальтобетонних покриттів за рахунок підвищення якості бітумів дозволить суттєво знизити витрати на ремонтні роботи та звільнити сотні мільйонів грошей на покращення стану дорожньої мережі загалом.