Более половины россиян считают рост количества мусора наиболее острой экологической проблемой, согласно результатам опроса фонда «Общественное мнение». Каждый второй в этой связи вспомнил про загрязнение водоемов – и это понятно, лето на дворе.
По нацпроекту «Экология» через 5 лет в России весь мусор должен будет сортироваться, а более трети твердых коммунальных отходов отправляться на переработку для повторного использования в качестве сырья. И только 50% мусора попадет на полигоны для захоронения.
Проблема утилизации отходов актуальна для всего мира: по оценкам ООН, только 61-62% твердых бытовых отходов обрабатываются на контролируемых объектах. Поэтому ученые разрабатывают новые технологии переработки и утилизации мусора. О них мы и расскажем в очередном дайджесте технологий сохранения энергии.
Сжечь пластик
Ученые из Вятского государственного университета разработали новый способ утилизации медицинского пластика. Чаще всего этот мусор сжигают, но при обычном сжигании образуется большое количество продуктов неполного окисления: угарный газ, формальдегид, фенолы и канцерогенные диоксины.
Поэтому ученые предложили сжигать медицинские полимерные изделия в электростатическом поле. Согласно экспериментальным данным, такой подход позволяет на 20-30% сократить выделение угарного газа и одновременно увеличить скорость горения отходов.
Ученые сконструировали модель мусоросжигающей печи, которая позволяет моделировать различные режимы горения и способы сжигания, используемые в реальных промышленных тепловых установках.
По наблюдению ученых, электростатическое поле, направленное по потоку горючей смеси, при малых напряжениях вытягивает факел горения, что приводит к увеличению области химического взаимодействия. В результате химические реакции протекают более эффективно.
А когда поле направлено против потока горящей смеси, пламя прижимается к топливу, что приводит к более интенсивному образованию горючего газа из полимера. Факел пламени значительно увеличивается, обтекая образец. В итоге свежий окислитель интенсивнее перемешивается с продуктами разложения полимерного материала и повышается полнота сгорания.
Извлечь металлы из батарей
Ученые предложили новый метод извлечения и разделения металлов из использованных щелочных батареек, чтобы сделать их переработку экологичнее.
Соединения калия, цинка и марганца, которые используются в батареях, могут загрязнять почву и грунтовые воды, угрожая окружающей среде и здоровью людей. Извлекая эти металлы, можно уменьшить экологические риски и получить стабильный источник ценных материалов.
Для извлечения металлов из щелочных батареек ученые разработали гидрометаллургический процесс, который проходит при комнатной температуре, повышая его энергоэффективность, и включает трехэтапное извлечение, чтобы получать более чистые растворы. После первых испытаний коэффициент извлечения достиг 99,6% для цинка и 86,1% для марганца.
Получить стекло из шелухи
Ученые Пермского Политеха предложили безотходную комплексную технологию утилизации золы рисовой шелухи и получения из нее полезных материалов, которые можно применять в различных сферах – от строительства и ремонта до защиты поверхностей от коррозии.
После производства риса остается большое количество шелухи – до 40 млн тонн в год в одном только Китае, поэтому вопрос ее утилизации действительно актуален. Шелуха плохо подвергается естественному биологическому разложению и загрязняет окружающую среду, накапливаясь на полигонах.
Однако зола из рисовой шелухи – это ценный ресурс оксида кремния, из которого получаются востребованные продукты, например, различные виды стекол. Поэтому исследователи фокусируются не на уничтожении золы рисовой шелухи, а на использовании всех ее компонентов.
Наличие в шелухе примесей остаточного углерода и оксидов кальция и магния не позволяет перерабатывать материал в чистый оксид кремния. Ученые предложили решение, при котором углерод удаляется путем окисления. Получается чистое жидкое стекло, а оксиды магния и кальция отделяются не в виде отходов, а в виде гранулированного пеностекла. Которое можно применять для теплоизоляции, для изготовления легких техногенных грунтов и как заполнитель в композиционных материалах. Углерод тоже используется в технологии, но только для образования газов, которые вспенивают изнутри стекло при производстве пеностекла.
Сортировать отходы
Ученые из Уральского федерального университета разработали оптический сепаратор для автоматической сортировки твердых коммунальных отходов.
Оптический сепаратор представляет собой программно-аппаратный комплекс из конвейерной ленты с пневматическими клапанами и оптическими сенсорами. Система распознавания может определять тысячу видов материалов по цвету, размеру и химическому составу!
Исследователи отмечают, что оптические сепараторы устанавливаются в качестве каскадного оборудования и автоматизируют весь сортировочный процесс. Важное преимущество в том, что сепаратор адаптирован под специфику российского мусора, которая не предполагает предварительной сортировки.
Внедрение новых технологий помогает сократить объемы отправляемого на свалки мусора и извлекать из него ценные ресурсы, которые можно использовать повторно. Однако реализация подобных проектов требует значительных инвестиций, развития инфраструктуры и изменения моделей потребления и утилизации отходов на уровнях государства и бизнеса. Именно комплексный подход с участием общества позволит добиться ощутимых результатов в решении проблемы накопления и переработки отходов и обеспечить устойчивое развитие нашей планеты.
