Основні висновки
- Механічна обробка вторинної сировини використовує фізичні методи, однак, це призводить до створення продуктів нижчої якості. Хоча це економічно вигідніше, такий підхід може негативно впливати на якість перероблених матеріалів.
- Хімічна переробка розкладає відходи на основні складові, мономери, що дозволяє переробляти більш широкий спектр відходів. До методів хімічної переробки належать піроліз, газифікація та сольволіз.
- Системи повернення та програми стимулювання сприяють переробці, але їх ефективність обмежена видами та обсягом вторинної сировини, яку вони можуть прийняти. Переробка відходів для отримання енергії та вторинна переробка літій-іонних акумуляторів також мають значний потенціал.
Не дивлячись на зусилля некомерційних організацій та екологів, які намагаються підвищити обізнаність, показники переробки у світі залишаються стабільними. Різноманітні відходи продовжують потрапляти на звалища. Хоча на неналежне поводження з відходами впливає ряд факторів, основною причиною є непослідовні процеси переробки та збору. Багато країн все ще використовують недорогі, але застарілі системи.
З огляду на розвиток технологій переробки, які саме методи мають найбільший вплив?
1. Механічна переробка
Механічна переробка передбачає обробку зібраних відходів за допомогою фізичних методів, таких як подрібнення, плавлення та формування. При цьому хімічний склад вторинної сировини залишається незмінним, тобто неможливо змішувати різні матеріали. Цей процес широко використовується для переробки паперу, скла, металу та пластику.
Багато державних та приватних підприємств застосовують механічну переробку, оскільки вона є економічно вигіднішою, порівняно з іншими способами. Іноді навіть в домашніх умовах створюють саморобні установки для подрібнення, плавлення та формування вторинної сировини.
Проте, одним із недоліків механічної переробки є те, що вона часто призводить до отримання продуктів нижчої якості. Фізичні процеси порушують структуру вторинної сировини. Наприклад, паперові пакети та пластикові пляшки, виготовлені з перероблених матеріалів, можуть бути менш міцними.
2. Хімічна переробка
Автор зображення: IBM Research/Flickr
Хімічна переробка розкладає відходи на їх основні складові елементи. Вона дозволяє отримувати окремі мономери, які потім використовуються для виробництва нової продукції. Вторинна сировина при цьому повністю змінює свою початкову форму, переходячи в інший стан речовини.
Найбільшою перевагою хімічної переробки є можливість обробляти значно ширший спектр відходів. Механічні методи не можуть переробити “забруднені” відходи. Більшість підприємств з переробки відходів відправляють на звалища кородовану, забруднену або нечисту вторинну сировину, наприклад пластикові пляшки із залишками напоїв або пакети від сирого м’яса.
ОЕСР повідомляє, що лише дев’ять відсотків пластикових відходів піддаються переробці. На сьогоднішній день існує три основних типи хімічної переробки.
Піроліз
Піроліз передбачає нагрівання вторинної сировини до високих температур (від 400 до 800 °C) в умовах відсутності кисню. Цей метод особливо ефективний для переробки складних видів пластику. В процесі відбувається розщеплення матеріалів до молекулярного рівня, перетворюючи їх на перероблену біомасу, синтетичний газ або деревне вугілля. Продукти піролізу за якістю майже не відрізняються від первинних матеріалів. Це відео демонструє, як хімічна переробка, на відміну від механічної, дозволяє зберегти якість перероблених матеріалів.
FHWA повідомляє, що американські автомобілісти щороку викидають понад 280 мільйонів автомобільних шин, однак виробники не можуть просто використовувати небезпечну гуму для переробки. Big Atom Tire Recycling вирішує цю проблему за допомогою піролізу. Компанія хімічним шляхом розщеплює використані шини на нафту та пластик, які можна використовувати для виробництва нових шин.
Газифікація
Газифікація – це термохімічний процес переробки, під час якого вторинна сировина нагрівається до температури від 800 до 1200°C при обмеженій кількості кисню. В процесі розкладається використаний пластик, біомаса та органічні відходи. На відміну від піролізу, ця система вимагає вищої температури для виробництва тепла, електроенергії та синтез-газу. Газифікація є ефективним способом отримання енергії з відпрацьованих матеріалів. Зменшення використання викопного палива у всьому світі можна досягти, якщо отримувати енергію з сонячних панелей та перероблених відходів.
Сольволіз
Сольволіз – це низькотемпературний термохімічний процес, при якому вторинна сировина розчиняється у спеціальному розчиннику при температурі від 100 до 300 °C. Цей метод ефективний для переробки поліефірів або поліуретанів, які зазвичай відправляють на звалища через неможливість їх переробки механічними методами.
Сольволіз також може обробляти біоматеріали та органічні відходи. Основними продуктами сольволізу є паливо, олігомери та мономери. Ці перероблені матеріали є універсальними: виробники можуть використовувати їх для виготовлення якісної пластикової продукції, етилового спирту та мастильних матеріалів.
Хоча піроліз, газифікація та сольволіз перевершують механічну переробку, лише деякі підприємства можуть інвестувати в ці технології, оскільки вони є дорогими у придбанні та обслуговуванні. Може знадобитися не одне десятиліття, щоб вони стали стандартними технологіями переробки у світі.
3. Реверсивні автомати
Автор зображення: Donald_Trung/Wikimedia Commons
Автомати зворотного приймання (RVM) стимулюють переробку, заохочуючи людей здавати вторинну сировину, таку як скляні пляшки, пластикові пляшки та алюмінієві банки, в обмін на винагороду. Зазвичай видають купони, знижки або готівку. Після вставки вторсировини в автомат, він автоматично сортує відходи. Основним обмеженням RVM є їх вимога до типу перероблених матеріалів. Оскільки більшість підприємств використовують механічні методи переробки, вони не можуть приймати забруднену сировину, яка потім може опинитися на звалищі.
Роздрібні компанії використовують подібний підхід, заохочуючи споживачів переробляти певні товари. Наприклад, компанія Apple пропонує знижки або спеціальні пропозиції за здачу старих гаджетів.
4. Відходи в енергію (WtE)
Технологія перетворення відходів в енергію (WtE) переробляє побутові, промислові та сільськогосподарські відходи за допомогою високотемпературного спалювання. В процесі утворюється тепло та електроенергія. У великих масштабах технології WtE можуть зробити альтернативні джерела енергії більш доступними.
Хоча WtE та газифікація використовують подібні процеси та виробляють однакові побічні продукти, вони відрізняються технологією. Газифікація нагріває відходи в умовах обмеженого кисню, тоді як WtE безпосередньо спалює вторинну сировину. WtE не може виробляти синтетичний газ.
5. Переробка літій-іонних батарей
Зі зростанням залежності суспільства від електричних пристроїв, таких як смартфони, скутери та електромобілі, попит на літій-іонні акумулятори постійно зростає.
Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) повідомляє про різке збільшення попиту на електромобілі з 330 до 550 ГВт-год у 2022 році. Незважаючи на те, що літій-іонні батареї є менш шкідливими, ніж викопне паливо, їх масове виробництво сприяє розвитку видобутку корисних копалин.
Найкращим підходом є використання більш стійких систем переробки. Підприємства з переробки акумуляторів повинні використовувати ці методи, щоб виробники літій-іонних акумуляторів могли зменшити свою залежність від первинних матеріалів.
Пірометалургія
Пірометалургія відноситься до методів піролізу. Вона передбачає нагрівання перероблених акумуляторів у контрольованих умовах з високою температурою з невеликою кількістю або без кисню. Після розкладання, підприємства можуть витягувати різні метали. Основним недоліком пірометалургії є виділення оксиду азоту та сірки під час нагрівання, тому ці викиди потребують контролю.
Гідрометалургія
Гідрометалургія є протилежністю пірометалургії. Це низькотемпературний процес, при якому перероблені акумулятори розчиняються у спеціальному розчині. Після розкладання, підприємства також витягують метали. Основною проблемою гідрометалургії є виробництво стічних вод, які необхідно утилізувати безпечним способом.
Пряма переробка
Пряма переробка – це механічний процес, при якому розряджені акумулятори переробляються та відновлюються. Це є економічно вигідним та доступним методом. Варто зазначити, що відновлені акумулятори більше не можуть виконувати свої початкові функції, а лише використовуватись як резервні джерела живлення.
Технічний прогрес продовжить оптимізувати системи переробки
Показники переробки у світі не покращаться миттєво. Домогосподарства, приватні організації, некомерційні організації та державні органи повинні працювати над впровадженням ефективних технологій переробки та інтегрувати їх в місцеву політику поводження з відходами. Передові системи сортування недостатньо використовуються. Ефективні системи переробки пом’якшують шкоду від зростаючої проблеми відходів, але важливо зосередитися на відмові від одноразових пластикових виробів.