В Японии в 1970 г. был принят закон об обработке и очистке отходов. Согласно этому закону промышленные отходы это такие отходы, которые возникают в процессе производственной деятельности. Бытовые отходы - это ненужные или потерявшие свою полезность предметы или вещества. По мнению японских ученых, основную часть бытовых отходов необходимо регенерировать в сырьевые и энергетические ресурсы.
Бытовые отходы, которые могут служить источником сырья для промышленности, - это всякого рода бытовые электроприборы, элементы питания, консервные банки, части автомобилей и мотоциклов, отслужившие свой срок. В середине 70-х годов лишь у 12 % автомобилей срок эксплуатации превышал 6 лет, тогда как в США - у 40 % автолюбителей.
Особое значение, придававшееся рециклингу ресурсов, объяснялось тем, что использование отходов в качестве вторичного сырья и замена им первичного в некоторых основных производствах значительно уменьшают загрязнение окружающей среды. Так, по сравнению с выплавкой стали из первичного сырья при выпуске 1 тыс. т стали из железного лома загрязнение воздуха сокращается на 86 %, воды - на 76 %, а количество твердых отходов снижается на 97%. По сравнению с производством бумаги из первичного сырья при выработке ее из макулатуры загрязнение воздуха уменьшается на 73 %, воды - на 25, а количество твердых отходов - на 39 %. Успехи, достигнутые Японией за сравнительно короткий срок (к середине 80-х годов) в области рециклинга ресурсов наряду с другими факторами позволили сократить объем импортных поставок сырья и энергоносителей.
242
Рециркуляция только в цветной металлургии уменьшила потребность в природных ресурсах на 35%. По данным центра "За чистую Японию", около 197 млн т (примерно 50%) отходов обрабатывающей промышленности могут эффективно применяться в качестве ресурсов. О том, какую экономию сырья дает утилизация отходов, можно судить по следующим данным. Использование каждой тонны вторичного алюминия заменяет более 5 т основного сырья и вспомогательных материалов, которые необходимы для производства 1 т первичного алюминия. Производство 1 т бумаги и картона из макулатуры высвобождает 4,7 - 5,6 м3 древесины и 165 - 200 м3 воды. Еще большая экономия сырьевых материалов достигается при использовании лома меди и медных сплавов. К тому же производство, например, алюминия, стали и бумаги из вторичного сырья позволяет экономить соответственно 96, 74 и 70% энергии по сравнению с производством из первичного сырья.
По существующему в Японии мнению, основные направления рециклинга ресурсов в самом общем виде сводятся к следующим:
- 1) созданию систем замкнутого цикла производства (системы такого типа представляют собой наиболее перспективный тип производства);
- 2) повторному использованию отходов с неизменным назначением без дополнительной переработки (например, бутылки);
- 3) утилизации отходов в качестве сырья для изготовления исходного продукта (например, макулатуры для производства бумаги, металлолома для выплавки стали);
- 4) использованию отходов как сырья для получения качественно нового продукта (например, как источника тепловой энергии, получаемой в результате сжигания отходов, или удобрений - в результате компостирования);
- 5) конечному использованию отходов при создании насыпных территорий, строительстве дорог, дамб, насыпей и др.
Специальная статья японского закона об обработке и очистке отходов предписывает всем гражданам страны не загрязнять парки, скверы, спортивные площадки и сооружения, дороги, реки, гавани и прочие общественные места. Аналогичные меры введены и в Сингапуре. Человек, мусорящий в общественных местах и схваченный на месте преступления, должен выслушать 15-минутную лекцию о вреде, наносимом такими действиями окружающей среде. Нарушитель порядка подвергается немедленному штрафу в 150 сингапурских долларов (88 дол. США) или же предстает перед судом по обвинению в засорении природы.
Крупномасштабные технологические исследования и разработки, осуществляемые в Японии, включают следующие направления:
- 1) переориентацию на безотходный образ жизни или на продукцию, дающую минимум отходов (сокращение кухонных отбросов, более широкое распространение готовых к употреблению продуктов, разработка видов сырья, обеспечивающих их оптимальную вторичную переработку);
243
- 2) разработку методов сбора и сортировки отходов, обеспечивающих экономическую эффективность их вторичного использования, возможность применения трубопроводов для такого сбора;
- 3) создание универсальных машин для смешанного и дифференцированного сбора отходов, совмещение перегрузки с разделением по видам;
- 4) при промежуточной обработке отходов - восстановление каждого вида вещества (железо, цветные металлы, стекло, бумага), метанизацию сельскохозяйственных отходов и получение топлива; получение энергии и широкое использование местных источников энергии (мелких и средних печей);
- 5) разработку методов сжигания, исключающих загрязнение окружающей среды.
То, что прежде было эпизодом в общественном производстве (использование металлического лома или макулатуры), ныне превращается в деятельность целой отрасли национальной экономики: сфера рециркуляции из вспомогательной, занятой обслуживанием только основных секторов и старающейся подстроиться под них сегодня выдвигается на роль равноправного партнера, все больше диктующего свои требования, а иногда и во многом определяющего "правила игры" для своих смежников.
Сегодня рециркуляция отходов - не только обслуживающая сфера деятельности. Она имеет собственное конечное производство или выпускает полуфабрикаты. Так, обивка сидений автомобиля "тойота" полностью сделана из отходов пластика, наполовину из отходов сделана обивка для крыши этой машины. Шумозащитный слой сделан из отходов рентгеновской пленки, а далее идет слой, сырьем для которого послужили отходы пластика. Если прежде стандарты на отходы диктовались только требованиями охраны природы, то сегодня к отходам начинают предъявлять и требования кондиционности, возможности их использования для повторного цикла, соответствия определенной технологии.
Таким образом, основные отрасли промышленности становятся заготовительными для сферы рециркуляции. Эта сфера занимается переработкой не только производственных отходов, но и отходов потребления законченной продукции. Поэтому возможность продолжить производственный путь уже отслуживших товаров, их способность к рециркуляции - важное потребительское свойство современных изделий. Еще при их создании проектировщики начинают думать, как сделать возможными оперативную разборку и возвращение в производство составляющих деталей и узлов. Сегодня фирма "Дексо", которая обеспечивает электронное оборудование автомобилей "тойота", смогла во всеуслышание заявить:
244
"В наших изделиях отныне не содержится деталей, которые не могли бы быть использованы повторно!"
При проектировании часто удается решить те проблемы рециркуляции, которые не поддаются решению на самой стадии переработки отходов. Известны трудности переработки старых шин с металлокордом. В Японии эта проблема решена на стадии проектирования колес. Теперь выпускается новый тип шины, который легко поддается разборке на составные части. Количество промышленных отходов, используемых повторно (либо непосредственно в том виде, в каком они образовались, либо после промежуточной обработки), достигло в Японии 43 %. Объем отходов в день на душу населения в 1988 г. составлял 850 г, а ежедневная масса бытовых отходов в середине 80-х годов достигла 120 тыс. т. Согласно данным обследований, проведенных в начале 80-х годов в Киото, 60% всего объема твердых бытовых отходов составляли мелкая тара и упаковочный материал, причем 65% последнего - из-под пищевых продуктов.
В середине 60-х годов XX в. в Японии насчитывалось около 10 тыс. установок для переработки промышленных отходов и более 2 тыс. установок по переработке бытовых отходов мощностью около 200 тыс. т в сутки. Все большее значение приобретает получение компоста из бытовых отходов. В начале 80-х годов в Японии действовали 23 установки, предназначенные для компостирования, общей мощностью 385 т в сутки. Осознание фермерами того ущерба, который наносят химические удобрения (через 20 - 30 лет удобряемые почвы могут превратиться в неорганическую субстанцию), обусловило стремление применять органические удобрения. В результате число установок для компостирования резко возросло и, как ожидают, будет и дальше увеличиваться.
В начале 80-х годов рост степени утилизации промышленных отходов продолжился и достиг 58,5 %. Металлические отходы утилизировались на 97,5%, животного и растительного происхождения - на 83,3%, доменный шлак - на 75; текстильные - на 50,6; отработавшие масла - на 24,6; древесные - на 95; пластмасса - на 24,4; зола - на 42,9; резиновые - на 25,9; стекольные и керамические - на 37,9; отстойные вещества - на 24,8; кислотные - на 3; щелочные - на 29; строительные - на 10%.
Захоронению ныне подвергается менее 20% промышленных отходов. В основном это шлаки и отстойные вещества (72,2% объема захороненных отходов), зола, конструкционные материалы, щелочные, стекольно-керамические и пластмассовые отходы.
Результаты исследований, проводившихся в 70-е годы, показали, что в целом из металлолома выплавляется до 30% меди, олова, стали и других металлов. Органические отходы часто используются для кормов и удобрений, а неорганические, ранее в основном применявшиеся для дорожных покрытий, идут на изготовление
245
строительных материалов, например зола и шлаки ТЭС, работающих на угле, находят широкое применение в производстве шлакобетона и новых марок цемента (содержание золы в сырье доходит до 30%).
Большое значение в стране придается повышению степени комплексного использования отходов металлургических предприятий, поскольку помимо металлов из шлаков можно получить эффективный строительный материал, а также применять их в качестве удобрений (ввиду высокого содержания в них микроэлементов). Кроме того, утилизация шлаков позволяет сократить площади, занятые отвалами. Исследования показали, что практически все шлаки могут быть утилизированы.
Помимо шлаков серьезное внимание в стране уделяется утилизации образующейся в производственном процессе пыли, в том числе в металлургической промышленности (около 50 кг на каждую тонну стали). Методы рециклирования пыли различны. Например, один из них предполагает извлечение из нее цинка, который содержится в сравнительно большом количестве, другой - регенерирование пятиокиси ванадия. В целом на некоторых новейших сталелитейных предприятиях утилизация отходов достигает 98%.
В рамках движения за максимальное использование в хозяйстве вторичных сырьевых ресурсов с конца 70-х годов в стране отмечается интенсивное развитие и внедрение различных форм и методов утилизации бытовых отходов. И хотя по-прежнему значительная их часть (почти 70% против 18% промышленных отходов) сжигается, все большее развитие получает процесс вовлечения в оборот входящих в них наиболее ценных компонентов, а количество отходов, подвергаемых захоронению, из года в год снижается, что помимо прочего связано с нехваткой в Японии земельных участков для захоронения отходов и протестами жителей близлежащих поселений.
Бытовые отходы делятся на горючие (макулатура - 40%, кухонные отходы - 37%) и негорючие (стекло - 30%, пластмасса - свыше 20% и металлы - примерно 20%). В целом в структуре бытовых отходов 30 % составляет макулатура. Как уже отмечалось, степень утилизации макулатуры в Японии приближается к 52%. В то же время, по существующим оценкам, предельный уровень ее утилизации составляет 63%. Выгоды от использования макулатуры вполне очевидны.
Одна тонна макулатуры спасает от вырубки примерно 20 деревьев, что помимо экономии древесины способствует поддержанию экологического баланса. При выработке бумаги из макулатуры требуется лишь 1/3 затрат энергии, необходимой для производства бумаги из первичного сырья. Благодаря тому что сбор макулатуры производится в основном добровольцами на общественных
246
началах, значительно снижаются расходы на сбор бытовых отходов в целом.
Макулатура в Японии идет главным образом на производство гигиенических сортов бумаги, папиросной бумаги и бумаги для юмористических журналов. При производстве газетной бумаги доля макулатуры составляет 40 % всего необходимого сырья, в то время как в США и в Скандинавских странах практикуется выпуск газетной бумаги, полностью изготовленной из макулатуры.
Макулатура в Японии используется и для производства бланков, блокнотов, альбомов, а также разного рода упаковочных материалов. Кроме того, она находит применение и при изготовлении строительных материалов: например кровельных, отделочных и утеплительных. При этом макулатура составляет от 50 до 70 % необходимого сырья. В этих целях применяются и текстильные отходы, доля которых достигает 30 - 40 % сырья. Макулатура в некоторых случаях приходит на смену древесине и железу: при изготовлении частей автомобилей, небольших сумок, разного рода упаковок. Причем необходимые материалы получают путем комбинирования макулатуры и синтетических смол. Изготовленные из них товары вполне конкурентоспособны и обладают высокими потребительскими свойствами. Изделия из подобных материалов на бумажной основе декорируются простыми и дешевыми печатными методами.
Потребление бумаги в Японии составляет 150 кг в год на человека, используемая макулатура (9 млн т ежегодно) спасает от вырубки 180 млн деревьев, а за счет сэкономленной электроэнергии можно дополнительно выпустить 8 - 9 млн томов книг.
"Извините! Мы немного побеспокоим вас!" - этими словами обычно будят жителей японских городов сборщики макулатуры. Записанные на магнитофон слова, периодически повторяясь, разносятся по неуспевшим проснуться узким улицам. Сборщики торопятся застать жителей дома, торопятся собрать свой улов: отслужившую бумагу, старые газеты и журналы.
В связи с широким распространением бытовой электротехники увеличился объем отслуживших приборов. В 1983 г. в общем объеме отходов было 5 млн цветных телевизоров, а в 1987 г. - уже 6 млн шт. Приблизительно на том же уровне находятся и темпы сменяемости другой электроаппаратуры. Технологический процесс рециркуляции заключается в удалении кинескопа, дроблении и последующей каскадной сепарации (обдувка, просеивание, прочесывание, магнитная и гравитационная сепарация), что позволяет в конечном счете раздельно получить ферриты, медь, алюминий, пластик, резину, медную проволоку, золото, серебро и др. Холодильники разбираются на компрессор, медьсодержащие узлы, алюминиевые детали и после дробления сепарируются с выделением чугуна и стали, цветных металлов и более легких материалов.
247
Сходным образом рециркулируются и стиральные машины, уровень рециркуляции телевизоров - 6 - 9%, холодильников - 80 - 86, стиральных машин - 86 - 92%.
В качестве еще одного примера можно привести рециркуляцию сухих элементов питания (батареек). Она опирается на нормативный акт, запрещающий выброс батареек, имеющих в своем составе высокотоксичные вещества. Существует четкая система сбора батареек у населения. В частности, в большинстве магазинов стоят специальные контейнеры для отслуживших батареек. Работают заводы по их переработке. Вся система является социально обоснованной. С одной стороны, у населения и сборщиков мусора существуют внутренние запреты не допускать бесконтрольного складирования батареек, а с другой стороны, гражданское сознание населения и его самодисциплина достаточны для того, чтобы безвозмездно складировать батарейки в специально отведенные контейнеры.
Утилизация энергии из отходов, и прежде всего бытовых, получила в Японии заметное развитие в качестве одного из направлений энергосберегающей политики. Теплотворная способность бытовых отходов (масла, резиновых, пластиковых, древесины, текстильных, макулатуры и т.п.) весьма близка к теплотворной способности каменного угля.
В 1983 г. в Японии действовало 73 энергоагрегата, работающих на сжигании отходов, суммарной мощностью около 215 тыс. кВт. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой на мусоросжигательных установках, составляет в среднем 5,8 иен за 1 кВт·ч против 13 иен за 1 кВт·ч энергии, вырабатываемой АЭС, 14 иен - ТЭС, работающей на угле, и 17 иен - ТЭС, работающей на сжиженном природном газе.
К группе трудно перерабатываемых отходов относятся прежде всего пластмассы, которые ввиду особенностей химического состава представляют собой серьезный источник загрязнения земли, воды и воздуха (при сжигании) (см. главу 25).
Вследствие высокого удельного веса в отходах поливинилхлорида, при сжигании которого образуется токсичный хлористый водород, во многих городах практикуется отдельный сбор пластмассовых отходов в целях их захоронения совместно с негорючими отходами. В качестве одного из первых практических шагов предлагается полностью отказаться от поливинилхлорида для производства продукции массового спроса, в первую очередь упаковочного материала, и шире применять в бытовых целях другие, менее токсичные (при сжигании) пластмассы.
В настоящее время в Японии распространено два вида сбора отходов: с помощью автомашин, разъезжающих по городу, и сборщиков, главным образом стариков, детей и женщин, обходящих определенные группы домов (делающих это бесплатно). Уже в 1985 г.
248
групповой сбор бытовых отходов осуществляли более чем в 80% населенных пунктов, в том числе в 90 % крупных городов.
Широко распространен в стране дифференцированный сбор, осуществляемый с помощью пакетирования: различные виды отходов жители складывают в отдельные полиэтиленовые или бумажные пакеты разного цвета, бесплатно распространяемые среди населения. Обычно определенные виды отходов собирают специальные службы в установленные дни, а иногда и часы. Частота сбора бытовых отходов зависит от их вида. Как правило, горючие и смешанные отходы собирают 2 раза в неделю, негорючие отходы - 1 раз в неделю, а отходы, поступающие во вторичную переработку, так же как и специфические отходы (например, использованные сухие гальванические элементы, люминесцентные лампы), - 1 раз в месяц. Все это облегчает и удешевляет их дальнейшую переработку, позволяет применять раздельную доставку каждого вида отходов, что повышает эффективность утилизации.
С начала 70-х годов власти в обязательном порядке требуют отделять горючий мусор от негорючего. Первый, составляющий 72 % всего мусора, оставшегося после первичной переработки, отправляется в мусоросжигатели, после чего его масса и объем сокращаются на 80%. По утрам жильцы каждого дома в Токио выстраивают ряды стандартных пластмассовых баков с завертывающимися крышками, набитых мусором. Баков бывает несколько, иногда их размечают цветом или на них делают соответствующие надписи. Жители должны разделять мусор на несколько категорий: сгораемый, несгораемый и крупногабаритный; особые баки устанавливают для использованных бутылок - отдельно для коричневых, черных, зеленых и бесцветных.
Уговорить граждан сортировать мусор было непросто. В ход шли плакаты, агитмашины, даже специальные рекламные ролики по телевидению. Школьникам раздавались красочные брошюрки-комиксы с рассказом о приключениях мальчика-мусорщика. Шли в ход и угрозы. Сборщики мусора обещали возвращать его клиентам, если он не будет расфасован соответствующим образом по бакам, делать достоянием гласности имена нарушителей установленного порядка. Это привело к ожидаемому результату - домохозяйки тщательно соблюдают технологию, разработанную в бюро городской уборки.
Точно по расписанию по улице проходит голубая мусороуборочная машина. Таких машин в Токио 3400. Рабочие в касках и резиновых перчатках ловко и быстро опорожняют баки в ее открытый зев. Наполнив крупный кузов, машина направляется к берегу Токийского залива, где расположено 13 мусоросжигательных заводов, цепочкой протянувшихся вдоль залива на участках земли, отвоеванной у моря. Ежегодно сжигание токийского мусора
249
позволяет за счет получаемого тепла произвести около 300 млн кВт·ч электроэнергии.
Японский опыт убеждает, что для успешного осуществления рециркуляции ресурсов необходимо, чтобы в стране действовала система правовых (законы), организационных (сбор, складирование, передача и переработка отходов), экономических (ценообразование, материальные стимулы, кредитная система, ссуды), социальных (воспитание, общественная активность, формирование общественного мнения) и технологических мер. Важно, чтобы эта система действовала почти в автоматическом режиме как самоорганизующаяся и саморазвивающаяся, что обеспечивается разделением функций между большими, средними и малыми предприятиями, многообразием их организационных форм, финансовых условий, технических возможностей. Такая система предоставляет большие возможности для эластичного управления, а в многообразии форм заключается залог ее устойчивости.
По сути дела, вся японская экономика представляет собой четко выраженную производственную систему, направленную на минимизацию отходов и максимизацию их рециркуляционного использования. Фактически каждый житель, каждая отрасль промышленности участвуют в этом процессе.
Проблема утилизации бытового мусора и производственных отходов становится проблемой общечеловеческой. Если мы хотим сохранить нашу планету для потомков красивой, удобной для жизни, здоровой экологически, а не в виде всемирной свалки, то за решение всех этих вопросов надо браться уже сейчас, объединяя усилия всех людей. Ведь было бы обидно, справившись с угрозой ядерной катастрофы, задохнуться в собственном мусоре.
Научно-технический прогресс предоставляет возможность перехода к безотходным технологиям, в которых за счет выбора исходного материала и изменения технологического процесса все продукты производства либо оказываются полезными, либо после очистки повторно используются (например, загрязненная вода). В результате устраняются источники загрязнения окружающей среды и достигается экономия ресурсов. Поэтому безотходные технологии одновременно являются и ресурсосберегающими.
- Что такое отходы?
- Что такое безотходные технологии?
- Какова величина отходов в современном производстве?
- Как можно избавиться от твердых отходов?
- Как сортируются отходы в ФРГ?
- Как осуществляется рециркуляция отходов в Японии?
250
