Міські поселення, де сконцентровані величезні виробничі потужності, викликають широкомасштабне забруднення біосфери. Вони виробляють матеріальні життєві блага і створюють духовні цінності. Однак поряд з цим викидають в навколишнє середовище величезну кількість відходів, часто шкідливих і токсичних, що призводить до деградації природи, погіршення її якості, відтворювальних і відновних функцій, порушення екологічної рівноваги і т.д. Проблема відходів - це проблема перш за все великих міст, і чим більше місто, тим ця проблема гостріше. Місця складування відходів займають величезні території. Загальний обсяг твердих відходів в Україні становить 10-11 млнт поскаржився. Звалищами зайнято 2600 га земель. Вважається, що в середньому їх у містах утворюється приблизно 1 тонна на одну людину за рік.
Виробнича і побутова діяльність людини неминуче пов'язана з утворенням твердих відходів. Якщо газоподібні та рідкі відходи відносно швидко поглинаються природним середовищем, то асиміляція твердих відходів триває десятки і сотні років. Зокрема, помаранчева і бананової шкірки розкладаються півроку, папір і бавовна розкладається за 2-10 років, пакет від молока - до 5 років, недопалки від сигарет - до 12 років, синтетична тканина та шкіряне взуття - до 40 років, бляшана консервна банка - 90 років, алюмінієва - 500 років, поліетиленова плівка - 200 років, а скло для повного розкладання вимагає 1000 років і більше.
Визначимо основні терміни щодо відходів.
Відходи - будь-які речовини, матеріали і предмети, що утворюються в процесі людської діяльності і не мають подальшого використання за місцем утворення чи виявлення та яких їх власник повинен позбутися шляхом утилізації чи знищення.
Небезпечні відходи - відходи, що мають фізичні, хімічні, біологічні чи інші небезпечні властивості, які створюють або можуть створити значну небезпеку для навколишнього природного середовища і здоров'я людини та які потребують спеціальних методів і засобів поводження з ними.
Поводження з відходами - дії, спрямовані на запобігання утворенню відходів, їх збирання, перевезення, зберігання, оброблення, утилізації, видалення, знешкодження і захоронення, включаючи контроль за цими операціями та нагляд за місцями видалення.
Збір відходів - діяльність, пов'язана з вилученням, накопиченням і розміщенням відходів у спеціально відведених місцях чи об'єктах, включаючи сортування відходів з метою подальшої утилізації чи видалення.
Утилізація відходів (з лат. Отримати користь) - використання відходів як вторинних матеріальних чи енергетичних ресурсів.
Реутілізація феціклізація - отримання з використаної готової продукції шляхом її переробки нової продукції того ж або близького їй типу (наприклад, паперу з макулатури, металу з металобрухту і ін.). Використання твердих побутових відходів в якості вихідного продукту для іншого виробництва також є одним з видів реутилізацію.
Класифікація відходів
Відходи поділяють на:
- побутові (комунальні) - тверді і рідкі відходи, які утворюються в результаті життєдіяльності людей і амортизації предметів побуту;
- промислові - залишки сировини, матеріалів, напівфабрикатів, що утворилися при виробництві продукції або втратили повністю або частково вихідні споживчі властивості;
- сільськогосподарські - відходи, які утворилися в результаті сільськогосподарського виробництва;
будівельні - відходи, які утворюються в процесі зведення будівель, споруд (в тому числі доріг і інших комунікацій) і виробництва будівельних матеріалів;
- споживання - вироби та машини, що втратили свої споживчі властивості внаслідок фізичного або морального зносу;
- радіоактивні - невикористані прямі і непрямі радіоактивні речовини і матеріали, що утворюються при роботі ядерних реакторів, при виробництві і застосуванні радіоактивних ізотопів.
Відходи промислового і сільськогосподарського виробництва називають також виробничими відходами.
Зупинимося докладніше на проблемах, пов'язаних з твердими побутовими відходами.
У кожному будинку утворюється велика кількість непотрібних матеріалів і виробів, починаючи з старих газет, порожніх консервних банок, пляшок, харчових відходів, паперу і закінчуючи зношеної одягом, розбитим посудом і побутовою технікою, яка вийшла з ладу. Традиційно все це викидають, чим грубо порушують один з основних екологічних законів - круговорот речовин в природі. Ми на межі кризи: кількість сміття стає дедалі більше, а місця для звалищ стає все менше. Однак існують шляхи вирішення цих проблем, і в ряді випадків вони успішно впроваджуються в практику.
Загальний термін для всіх названих вище матеріалів, які ми викидаємо і зазвичай називаємо сміттям, - тверді побутові відходи - непридатні для подальшого використання харчові продукти і предмети побуту.
на Впродовж багатьох років кількість твердих побутових відходів неухильно росла: як через зростання населення, так і з-за зміни способу життя людей, що використовують все більше обгорткових і пакувальних матеріалів. Дослідження свідчать, що склад міських твердих побутових відходів приблизно такий:
- папір, картон - 20-40%;
- харчові відходи - 21-45%;
- залізо і його сплави - 10%;
- гума та шкіра - 1-4%;
- інші матеріали - 1-3%.
Звільнення від відходів ведеться в декількох напрямках:
- складування або захоронення відходів (полігонів твердих побутових відходів);
- знищення відходів шляхом їх спалювання;
- переробка відходів (утилізація та реутілізація), в тому числі компостування;
Полігони - це природоохоронні споруди, призначені для складування твердих побутових відходів і забезпечують захист від забруднення атмосфери, ґрунтів, підземних і поверхневих вод, запобігають поширенню патогенних мікроорганізмів за межі майданчика складування цих відходів. На полігонах можлива утилізація органічною складовою відходів шляхом уловлювання біогазу. Захист від забруднення грунтів і грунтових вод здійснюється шляхом обладнання спеціального проти фільтраційного екрана, укладеного по всьому дну і бортах полігону, системи перехоплення, відведення і очищення фільтрату, а також системи контролю якості грунтових вод. Захист від забруднення ґрунтів і повітря здійснюється шляхом щоденного перекриття заповнених робочих ємностей полігонів шарами грунту, організації системи збору, відведення та утилізації біогазу, обладнання робочих ємностей переносними сітками, які перехоплюють легкі фракції (папір, плівки), які розносяться вітром. Після закінчення експлуатації полігонів їх покривають ізолюючим шаром грунту згідно з проектом рекультивації.
Компостування є найпростішим способом знешкодження і переробки твердих побутових відходів. Якщо на полігонах знешкодження відбувається протягом 50-100 років, то при компостуванні цей процес триває 6-18 місяців в залежності від кліматичних умов. Компостування - це складний аеробний біологічний процес, який супроводжується інтенсивним виділенням тепла. В результаті компостування синтезується гумус, який є основним компонентом грунту, який можна використовувати як органічне добриво. В основі отримання компосту лежить природний біологічний розклад (перегнивання) органічної речовини в присутності повітря. При компостуванні відходів втрачається до 20% (по вазі) органічних речовин.
Реутілізація. тобто вторинна переробка відходів, - очевидний вихід з положення щодо відходів. У невеликих масштабах скло, папір і алюмінієві банки переробляються вже десятки років.
Як відомо, основна проблема переробки сміття - поділ його на фракції (папір, дерево, метал, пластик, органіка, гума, скло і т.д). В Україні ця проблема залишається актуальною. Цивілізовані країни в цьому напрямку пішли далеко вперед. Зокрема, в Німеччині в будь-якому магазині зобов'язані приймати не тільки склотару, а й пластикову, а також металеву упаковку, частка переробки яких внаслідок цього різко зростає, а кількість відходів відповідно різко зменшується. В Італії на вулицях стоять баки і урни, які мають чотири секції: для скла, паперу, пластику та металу. В результаті переробки цих матеріалів отримують тисячі видів продукції: від будівельних матеріалів до велосипедів і електромобілів, майже всі деталі яких виготовлені з матеріалів вторинної переробки. У Швейцарії, наприклад, попередньо сортують 80% всього сміття.
Існує багато способів вторинної переробки різних типів сміття. Найчастіше застосовують такі технології:
- макулатуру подрібнюють в паперову масу (пульпу), з якої виготовляють різну паперову продукцію;
- скло дроблять, плавлять і роблять з нього нову тару або використовують замість гравію або піску при виробництві бетону та асфальту;
- пластмасу переплавляють і виготовляють з неї матеріал для різних огороджень, настилів і інших споруд під відкритим небом;
- метали плавлять і переробляють в різні деталі; отримання алюмінію з брухту дає можливість заощадити до 90% енергії, яка витрачається для його виплавки з руди;
- харчові відходи компостують для отримання органічних добрив (див. вище);
- текстиль подрібнюють і використовують для додання міцності макулатурної паперової продукції;
- старі покришки переплавляють і виготовляють нові гумові вироби.
Окремо зупинимося на пластиці. Різноманітні види пластичного матеріалу, який називають пластмасами, або пластиками, оточують нас всюди. Просто вони виявилися незамінними для упаковки - вартість незначна, а споживчі властивості (легкість, міцність, вологостійкість і т.д.) унікальні. Це викликало одну з найактуальніших екологічних проблем - проблему утилізації пластикової тари. Звичайні пластики, або полімери, практично не розкладаються в природних умовах. Вони переповнюють контейнери, переважають на всіх смітниках, руйнують не тільки красу природи, але і деякі живі організми - як на суші, так і у водоймах. Існує альтернатива - використання біопластіків, які розкладаються. Нові пластики, які розкладаються, не шкодять навколишньому середовищу і не залишають за собою ніяких слідів, крім води і мізерної кількості перегною і вуглекислого газу.
За визначенням Міжнародної організації стандартизації, пластики, які розкладаються, - це полімери, які розщеплюються під впливом бактерій, грибків і водоростей. Швидкість їхнього розкладання залежить від виду полімерів, типу чинників, що розкладають, концентрації каталізаторів, вологості, освітленості, температури і інших причин.
Біопластики, які розкладаються, виробляють з органічних матеріалів (целюлози, каучуку, зерна, молока) або отримують в результаті різних біотехнологічних процесів (фібра, целулоїд та інші матеріали).
Досить перспективні бі on гумки на основі кукурудзи, які на 2/3 складаються з целюлози. Така упаковка розкладається повністю. Нещодавно була представлена плівка, виготовлена з кукурудзи, повністю розкладається в ґрунті, перетворюючись в добриво. Матеріал, який отримують з кукурудзяного крохмалю, розкладається, як і всі продукти органічного походження, не токсичний навіть при спалюванні. Ці матеріали вже починають використовувати для обгортання журналів, харчової упаковки в супермаркетах і в індустрії "fast food". Особливо широко їх використовують для пакування молочних продуктів і в виробництві звичайних пакетів-сумок.
Все більше застосовується їстівна упаковка харчових продуктів з казеїну - білка, який утворюється при згортанні молока. Казеїну легко надати листову форму, а більш тонкі плівки наносяться безпосередньо на продукти, ефективно захищає їх від пошкодження і забруднення. Харчові казеїнові плівки зберігають вологість продуктів, і їх можна використовувати для упаковки широкої гами молочних продуктів від сиру до йогуртів. Хоча сьогодні не обійтися без пластиків, які активно забруднюють навколишнє середовище, біопластики є розумною альтернативою в збереженні планети і здоров'я її жителів.