Статья победителя региональной программы «ЭКОпром. Ответственное производство и потребление: сохраним природные ресурсы для будущих поколений» 2020 в категории "Промышленная экология. Примеры образования отходов I-IV класса опасности в промышленном производстве. Описание текущей ситуации по утилизации промышленных отходов"
Бреховой Ангелины Андреевны
ФГБОУ ВО "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Существенным изъяном химических источников тока является содержание тяжелых металлов, таких как никель, кадмий, ртуть, свинец, а также щелочи и других опасных материалов, высокотоксичных для человека и окружающей среды. В соответствии с масштабами потребления, которые на данный момент составляют около 1 миллиарда в год, потенциальную опасность составляет и количество приобретенных ХИТ.
Существенным изъяном химических источников тока является содержание тяжелых металлов, таких как никель, кадмий, ртуть, свинец, а также щелочи и других опасных материалов, высокотоксичных для человека и окружающей среды.
На данный момент в Российской Федерации отработанные химические источники тока принадлежат к твёрдым бытовым отходам, отправляясь на полигоны и мусоросжигательные заводы. Результаты современных исследований [1] показывают, что батарейки являются наиболее токсичным компонентом бытового мусора и требуют особого обращения после использования. Потребление ХИТ в России, по предварительной оценке, составляет более одного миллиарда штук в год, и это количество ежегодно увеличивается [2]. Более точные данные привести невозможно, так как в Российской Федерации отсутствует система сбора отработанных ХИТ и учета масштабов их потребления. Тем не менее известно, что за год в России выбрасывается примерно 600 – 650 млн батареек разных типов, около 99 % которых попадает в состав ТКО, а оттуда на полигоны захоронения отходов, свалки и частично на мусоросжигательные заводы [3].
Из огромного многообразия типов ХИТ принято выделять три основных класса:
· Первичные – предназначены для одноразового использования и содержат определенное количество активных веществ, после их израсходования первичные батареи теряют работоспособность.
· Вторичные (аккумуляторы) – предназначены для многократного использования.
· Топливные – источники тока с подачей в зону реакции активных веществ извне (кислород, водород, метанол и др.).
В быту наиболее часто используются первичные марганцево-цинковые, воздушно-цинковые и литий-диоксимарганцевые, вторичные никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и литиевые источники.
В Федеральном классификационном каталоге отходов батарейки не выделены как отдельный вид отходов [4], из-за незначительного количества их образования и невозможностью включения отработанных ХИТ в проекты образования отходов и лимитов на размещение отходов (ПНООЛР). Если батарейки собираются у населения отдельно, а затем сдаются в специализированные организации для безопасного хранения или утилизации, тогда собранной массе ХИТ присваиваются групповые коды. Всего в ФККО отработанные ХИТ как отходы I и II класса опасности представлены 17 наименованиями, обозначенными в таблице 1.
В настоящее время в Российской Федерации обращение с таким потоком отходов, как ОХИТ, только начинает формироваться. Согласно статистическим данным, за последние 7 лет объем рынка переработки ХИТ в России значительно возрос [5]. С другой стороны, проблема их переработки заключается также в решении ресурсной задачи.
Отработанные ХИТ могут рассматриваться как вторичный высококонцентрированный источник цветных металлов, содержание которых составляет в основном от 35 % до 50 % [2]. Сейчас разработано достаточно много технологических схем, позволяющих успешно осуществлять извлечение из ХИТ металлов, но исследования в этой области продолжаются.
Все схемы переработки, реализованные в настоящее время в промышленном масштабе, основаны на пирометаллургических и (или) гидрометаллургических способах.
Пирометаллургический метод извлечения металлов включает в себя селективное испарение металлов при различных температурах и последующую их конденсацию [4]. При пирометаллургической переработке нет необходимости в предварительной обработке ХИТ, однако этот способ требует сложной газоочистки и характеризуется высокими энергозатратами.
Гидрометаллургические способы являются более экономичными и эффективными. Они характеризуются более низкими энергозатратами, высокой селективностью извлечения металлов и практически не нуждаются в газоочистке [4], но требуют предварительной обработки ХИТ, включая сортировку, измельчение, магнитную сепарацию.
Некоторые схемы переработки отработанных источников тока представляют собой комбинацию пиро- и гидрометаллургических методов. В этом случае, как правило, гидрометаллургической переработке предшествует пирометаллургическое извлечение ртути или кадмия из источников тока (в зависимости от их типа). Обычно различные типы химических источников тока перерабатывают отдельно после предварительной сортировки по электрохимическим системам.
Основная доля отработанных ХИТ приходится на марганцево-цинковые, литий-содержащие и никель-содержащие источники.
Основным типом потребляемых батареек сегодня являются марганцево-цинковые источники тока. На сегодняшний день такие батарейки перерабатывает 3 предприятия:
· Мегаполис-ресурс (Челябинск),
· НЭК (Ярославль),
· Меркурий (Санкт-Петербург).
Все три предприятия направлены на переработку пальчиковых батареек.
Основной проблемой при переработке таких ХИТ является содержание в них ртути. В результате пирометаллургической переработки марганцево-цинковых ХИТ возможно получение очищенных от ртути полупродуктов: цинково-марганцевый порошок, железный скрап, скрап цветных металлов, масло и ртуть.
Литий-содержащие ХИТ – это самый популярный тип аккумуляторв, так как в современном мире используется повсеместно. Основные товарные позиции – получение кобальта, никеля, марганца и железа. Переработка является высоко-рентабельной.
Никель-содержащие ХИТ. Никель, получаемый в результате переработки, м. б. вторично использован либо в металлургии, либо возвращен в рециклинг никелевых АКБ (аккумуляторная кислотная батарея) в виде гидрата закиси никеля или никеля сернокислого. Данные продукты в России производятся в недостаточном количестве, и предприятия вынуждены их закупать в Китае или в Европе (в частности, в Чехии) [6], поэтому спрос на материал есть.
При производстве электрического и электронного оборудования используется огромное количество металлов, поэтому отходы такого рода являются высококонцентрированными источниками вторичного сырья. Учитывая данные аспекты, вопросы сбора, утилизации и переработки использованных батареек и аккумуляторов чрезвычайно актуальны в настоящее время. Вместе с тем, утилизация этих отходов является одной из самых сложных проблем переработки вторичного сырья.
Сегодня в РФ нет аналогов Европейского законодательства по обращению с ОХИТ. В Распоряжении Правительства РФ № 1589-р «Об утверждении перечня видов отходов производства и потребления, в состав которых входят полезные компоненты, захоронение которых запрещается» входят батареи аккумуляторные, но только те, которые напрямую связаны с образованием отходов электронного и электрического оборудования [7]. И с 1 января 2021 года захоронение таких отходов будет запрещено.
Система сбора и переработки отработанных ХИТ должна быть закреплена на Федеральном, региональном и местном уровне. Предлагаемая система включает в себя следующе пункты:
1. Ограничение содержания таких металлов, как ртуть, кадмий и свинец, в продаваемых источниках токах и обязательную маркировку источников тока, содержащих эти металлы (как это сделано в ряде зарубежных стран).
2. Обязанность торговых точек, имеющих в ассортименте продаваемых товаров источники тока, осуществлять прием отработанных ХИТ у потребителей независимо от типа и торговой марки (бесплатно, или же с выплатой залога), а также информировать потребителей об опасности отработанных ХИТ для здоровья человека и окружающей среды и о системах их сбора. Продажа источников тока, таким образом, должна осуществляться при наличии специального разрешения.
3. Возможность использования залоговой системы при продаже источников тока.
4. Обязанность муниципальных органов организовать центр(ы) по сбору, сортировке и последующей переработке отработанных источников тока.
5. Обязанность всех потребителей сдавать отработанные источники тока. Потребителичастные лица сдают их в точках продажи и муниципальные пункты сбора. Крупные потребители (организации) могут сдавать отработанные источники тока непосредственно в муниципальный центр по сбору и переработке (в основном сортировке).
6. Обязанность импортеров (производителей) финансировать сбор, сортировку и последующую переработку отработанных ХИТ. Плата, вносимая импортером[8].
Для начала функционирования система сбора ХИТ должна включать не менее 1 тыс. пунктов сбора, организованных в торговых точках, в ДЕЗах, у входов в метрополитен и автозаправочных станциях. Часть торговых точек, при законодательном закреплении использования залоговой стоимости, должны реализовывать ее выплату.
Возможность выбора вариантов сдачи отработанных ХИТ (бесплатно, с выплатой залоговой стоимости или замены на новые источники тока) повысят эффективность сбора.
Пункт сбора, предполагающий бесплатную сдачу ХИТ, представляет собой место размещения специального контейнера, оформленное соответствующими информационными материалами. Пункт сбора ХИТ с выплатой залоговой стоимости (или выдачи новых ХИТ) размещается в специализированных магазинах.
Организация сбора ХИТ должна обязательно включать информационные программы, направленные, прежде всего, на информирование населения о необходимости сбора отработанных источников тока. В целях охвата значительного количества потребителей информирование должно проводиться посредством социальной рекламы на телевидении, объявлений по громкоговорящей связи в универсамах, торговых центрах и метрополитене, рекламных плакатов и щитов в местах массового скопления людей.
Места расположения контейнеров для сбора ХИТ должны быть обязательно оформлены информационнорекламными плакатами.
Дальнейшую сортировку собранных ХИТ необходимо осуществлять в специализированном Центре по сбору отработанных ХИТ, откуда отсортированные ХИТ будут отправляться на переработку. По предварительной оценке, в процессе переработки до 80% источников тока (доля самых распространенных, марганцево- цинковых), могут быть использованы действующие металлургические производства.
Сейчас, в России отработанные ХИТ эффективно перерабатываются только на двух предприятиях - в Челябинске и Ярославле. Предполагается, что к 2024 году будет открыто семь подобных производств по всей стране, создана инфраструктура для обращения с отходами I-II классов опасности, в частности батарейками [4]. Однако до сих пор документа, определяющего порядок сбора и утилизации батареек, нет.
По мнению экспертов, в России может быть создано три типа точек по сбору использованных батареек. Во-первых, это боксы, установленные в жилых домах, которые могут собирать около 35% всех бывших в употреблении батареек. Во-вторых, активные школьники и студенты, которые, как показывает практика, с энтузиазмом участвуют в акциях по сбору таких отходов. В-третьих, сбор в торговых точках, куда люди приходят для покупки новых батареек. Причем производители, как правило, не против предоставлять покупателям скидки за правильную утилизацию использованных источников.
Список литературы и источников
1. Горбунова В. В. Минимизация воздействия отработанных химических источников тока на окружающую среду: дис. канд. техн. наук: 03.02.08, 05.26.03 / В. В. Горбунова, РХТУ им. Д. И. Менделеева. — М., 2011. — 119 с.
2. Тарасова Н.П., Горбунова B.B., Иванова C.A., Зайцев В.А. Экологические проблемы отработанных химических источников тока // Безопасность в техносфере, 2011. № 4. С. 34-39.
3. В.Г. Зиленина, О.В. Уланова. Сравнительный анализ обращения с отработанными источниками тока в россии и европейских странах. / Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика. 2016. № 31
4. Марченко, Н. В. Металлургия тяжелых цветных металлов [Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / Н. В. Марченко, Е. П. Вершинина, Э. М. Гильдебрандт. – Электрон. дан. (6 Мб). – Красноярск : ИПК СФУ, 2009. – (Металлургия тяжелых цветных металлов : УМКД № 1821/1003–2008 / рук. творч. Коллектив Е. П. Вершинина). – 1 электрон. опт. диск (DVD).
5. В.Г. Зиленина, О.В. Уланова, К. Дорнак. Предпосылки утилизации отработанных химических источников тока в контексте внедрения принципов расширенной ответственности производителя в России. Экология и промышленность России. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-11-58-63
6. Елена Есина, Александр Никитин, Андрей Кузнецов, Виктория Маркова, Ксения Вахрушева. Обращение с отходами Iи II класса опасности (текущая ситуация и перспективы) / ЭПЦ «БЕЛЛОНА», АНО содействия охране окружающей среды «Экспертно-правовой центр «ЭкоПраво»
7. ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. РАСПОРЯЖЕНИЕ от 25 июля 2017 года N 1589-р Об утверждении перечня видов отходов производства и потребления, в состав которых входят полезные компоненты, захоронение которых запрещается
8. Горбунова В.В. Минимизация воздействия отработанных химических источников тока на окружающую среду : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 03.02.08, 05.26.03 / Горбунова Вера Владимировна; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева]. - Москва, 2011. - 16 с.