IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Повторная переработка твердых бытовых отходов (ТБО) сулит следующие выгоды:

• экономятся невозобновляемые ресурсы природы (нефть, газ, руды и т.д.), которые используют при добыче первичного материала;
• экономится энергия, потому что обычно для процессов переработки отходов ее потребление значительные меньше, чем для процессов добычи первичных материалов;
• уменьшается загрязнение окружающей среды: это связано с захоронением отходов на свалках (эмиссия, утечка, загрязнение почв);
• уменьшается эмиссия газов (СО, CO₂, NO_x, CH₄) , которые создают эффект "теплицы";
• уменьшается экологическая нагрузка от синтетических веществ, которые природа не способна ассимилировать, на окружающую среду;
• уменьшается площадь земли, необходимой для мест захоронения отходов (которая потом длительно не используется для хозяйственных целей).

Проведем анализ энергетической составляющей использования ТБО.

Для производства 1 тонны какого-либо продукта необходимо затратить определенное количество энергии, топлива, при этом при сжигании топлива выделится углекислый газ (минимум 5 кг СО₂/кг топлива).

В нижеследующей таблице 1 рассмотрим некоторые «продукты производства» и, соответственно, затраты на них (по таблице удельных расходов).

Таблица 1 Удельные затраты на производство некоторых видов продукции

Продукт	Затраты энергии МДж/кг	Затраты топлива, кг у.т./кг	Выделившийся СО2, кг/кг топлива
Алюминий	317	10,5	5
Полиестр	233	7,93	5
Натрий	181,82	6,18	5
Медь (лист)	168,18	5,72	5
Полипропилен	136,36	4,64	5
Медь (проволока)	118,18	4,02	5
Цинк (лист)	94,17	3,23	5
Покрышки резиновые	84,44	2,96	5
Сталь нержавеющая (лист)	76,67	2,73	5
Стальной лист холоднокатаный	60,17	2,21	5
Свинец	54,14	1,97	5
Стеклянные изделия	33,62	1,16	5

Вычислим, сколько энергии (э) и топлива (т) будет затрачено при производстве тонны продукции, а также, сколько выделится углекислого газа (СО₂), например, для алюминия,

э=317*1 000=317 000 МДж

 

т=10,5*1 000=10 500 кг у.т.

 

СО₂=10 500*5=52 500 кг.

результаты сведем в таблицу 2:

 

Таблица 2 Затраты на производство некоторых видов продукции

Продукт	Затраты энергии МДж	Затраты топлива, кг у.т.	Выделившийся СО2, кг
Алюминий	317 000	10 500	52 500
Полиестр	233 000	7 930	39 650
Натрий	181 820	6 180	30 900
Медь (лист)	168 180	5 720	28 600
Полипропилен	136 360	4 640	23 200
Медь (проволока)	118 180	4 020	20 100
Цинк (лист)	94 170	3 230	16 150
Покрышки резиновые	84 440	2 960	14 800
Сталь нержавеющая (лист)	76 670	2 730	13 650
Стальной лист холоднокатаный	60 170	2 210	11 050
Свинец	54 140	1 970	9 850
Стеклянные изделия	33 620	1 160	5 800

Ежегодно в г. Екатеринбурге образуется 740 000 тонн ТБО [1].

Полимеры составляют - 7%=51 800 тонн.

Металлы цветные - 2%=14 800 тонн.

Стекло - 3%=22 200 тонн.

Кожа, резина - 1%=7 400 тонн.

Подсчитаем, сколько энергии, топлива было затрачено на некоторую продукцию до того, как она оказалась на свалке. Если принять, что отходы металлов в нашем городе состоят из:

Алюминия;

Натрия;

Меди (лист);

Меди (проволока);

Цинка (лист);

Стали нержавеющей (лист);

Стального листа холоднокатаного;

Свинца;

то складываем значения затраченной энергии МДж, топлива кг у.т. и выделившегося углекислого газа кг и каждое полученное значение умножаем на количество отходов в виде цветных металлов в нашем городе:

металлы:

э_∑=317 000+181 200+...+54 140=1 070 330 МДж

Э=э_∑*к=1 070 330*14 800=1,58*10^¹⁰ МДж

 

т_∑=10 500+7 930+...+1 970=36 560 кг у.т.

 

Т= т_∑*к=36 560*14 800=541 088 000 кг у.т.

 

СО_2∑=52 500+39 650 +...+9 850=182 800 кг

 

[СО_2∑]=СО_2∑*к=182 800*14 800=2 705 440 000 кг,

где к - количество данного отхода в т.

Примем, что количество резины в общей массе равно 1%.

Согласно НИЦПУРО, доля пропилена в общей массе полимеров равна 7,4%, то есть 3 833,2 тонн [2].

Рассчитанные величины занесем в таблицу 3.

Таблица 3 Затраты энергии, топлива и количество выделившегося углекислого газа на продукты, содержащиеся в отходах г. Екатеринбурга

Продукт	Затраты энергии МДж	Затраты топлива,   т у.т.	Выделившийся СО2, т
Металлы	1,58*10^10	541 088	2 705 440
Стекло	746 364 000	25 752	128 760
Резина	624 856 000	21 904	109 520
Полипропилен	522 695 152	17 786	88 930

В тоже время, для того, чтобы выплавить алюминий из вторсырья, требуется всего 5 % от энергии, необходимой для изготовления алюминия из руды, таким образом, первоначальные затраты энергии 317 МДж/кг, 5% от этого равняется 15,85 МДж/кг, соответственно, экономия - 301,15 МДж/кг; для производства пластика (примем полипропилен) требуется 40 % первоначальной энергии: 54,544 МДж/кг (от 136,36 МДж/кг), экономия 81,82 МДж/кг.

Затраты энергии на производство полипропилена, оказавшегося на полигоне ТБО, для г. Екатеринбурга составляют 522 695 152 МДж, таким образом, вовлекая в оборот эти отходы, мы экономим 60 % первоначально затраченной энергии, т.е. 313 617 091 МДж (затрачиваем 209 078 061 МДж).

Таким образом, как видно из таблицы 3, наиболее существенная экономия ресурсов и максимальное снижение выбросов углекислого газа будет получена при повторном использовании металлов.

Библиографический список

1. Стратегический проект "Управление отходами", 2007г., г. Екатеринбург
2. По материалам Федерального государственного учреждения «Научно-исследовательский центр по проблемам управления ресурсосбережением и отходами»

Код для цитирования: Скопировать