Проблемы утилизации шин в г. Владивостоке

Загрязнение планеты мусором — одна из важных экологических проблем. Причины его появления различны, но главной является деятельность человека. Одним из видовотходов, загрязняющих окружающую среду, являются вышедшие из эксплуатации автомобильные шины. По данным Всемирной организации здравоохранения, проблема загрязнения окружающей среды материалами отработанных автомобильных шин занимаетвторое место в мире,после изделий из полиэтилена.

Автомобильные покрышки не относятся к твердым коммунальным отходам, поэтому не могут быть отправлены в мусорные контейнеры. Они не подвергаются биологическому разложению, при складировании становятся местом обитания грызунов, кровососущих насекомых и, как следствие, источником инфекционных заболеваний. Данные отходы имеют IV класс опасности (малоопасные), но случае возгорания тонна шин выделяет около 450 кг токсичных газов I и II класса опасности и 270 кг сажи.

В России отработанные шины включены в «Перечень видов отходов производства и потребления, в состав которых входят полезные компоненты, захоронение которых запрещается», следовательно, подлежат утилизации[3].

Утилизация отходов — это процесс полной ликвидации или переработки мусора.

Проблема утилизации автопокрышек остро стоит во всех странах. Ежегодно в мире приходят в негодность около 7 млн тонн автомобильных шин, в России около 1 млн тонн. В пятерку городов России с самым большим автомобильным парком входит Владивосток. По данным Росстата на 2022 г. на территории этого городского округа с населением 601 270 человек зарегистрировано 422 600 легковых автомобилей, которые обеспечат за год около 7000 тонн отработанных шин [7].

Что делать со старыми шинами? Большинство автомобилистов не знает ответ на этот вопрос и поступают просто: образуют стихийной свалки у мусорных контейнеров, в оврагах, в лесопарковых зонах. Подчеркнем, что с 2021 года в России запретилииспользовать автомобильные покрышки для создания различных скульптур и ограждений [1].

Актуальность данной работы продиктована необходимостью формирования у людей экологического образа мышления, правовой культуры, понимания важности переработки автошин наиболее экологичным способом.

Работа вносит вклад в достижение цели нацпроекта «Экология»: эффективное обращение с отходами производства и потребления, включая ликвидацию несанкционированных свалок в границах городов [2].

Цель проекта - изучение причин возникновения в 64-ом микрорайоне г. Владивостока свалок из шин для выработки мер по улучшению экологической обстановки.

Задачи проекта:

– выяснить как утилизируются шины в г. Владивостоке;

– исследовать ситуацию загрязненности в 64 микрорайоне города;

– изучить мнение жителей микрорайона;

– разработать меры по улучшению экологической обстановки.

Гипотеза исследования основана на предположении, что наличие свалок вышедших из употребления автомобильных шин обусловлено недостатком информированности населения, его экологической и правовой культуры.

Цели и задачи проекта определили выбор следующих методов:

– изучение литературы и нормативно-правовых актов по теме исследования;

– натурные наблюдения с фотографированием;

– веб-картографирование;

– социологический опрос.

1.1. Анализ методов переработки шин

Для того чтобы понять, почему необходима утилизация изношенных шин, нужно рассмотретьих состав. Основная их составляющая — это резина (40 %), которая изготавливается, как из натурального каучука, так и синтетического. Последний -полимер, синтезируемый из побочных продуктов переработки нефти. Следующий по важности компонент- технический углерод (30 %), благодаря которому колесо становится устойчивым к истиранию. Альтернативным компонентом углероду выступает кремниевая кислота, преимущество которой — лучшее сцепление шины с влажной поверхностью дорожного полотна и стойкость к низким температурам. Очередной ингредиент- металлические и текстильные нити армирования (15 %). Смолы (6 %) применяются для улучшения эластичных свойств резины. Это особо востребовано в шинах зимнего использования. Остальные составляющие, включая секретные компоненты- специализированные химические вещества, улучшающие управляемость автомобилем, уменьшающие тормозной путь.

В настоящее время все известные методы переработки автомобильных шин можно разделить на две большие группы:

1. физико-химические методы: сжигание, пиролиз, технология «озонового ножа».
2. физико-механические методы: взрыво-циркуляционный метод, бародеструкционный метод, криогенный метод, дробление.

Сжигание — термический способ переработки шин, при котором покрышки используются как заменитель угля и мазута на цементных заводах. В процессе сжигания шин в специальных печах образуется большое количество углекислого газа и сажи, канцерогенные соединения уже I класса опасности, в том числе диоксины, фураны, окись серы и азота, свинец, ртуть, которые могут разноситься ветром на расстояние до 160 км.

Подобного рода процессы способствуют усилению парникового эффекта и увеличению количества онкологических заболеваний. Чтобы обеспечить безопасное сжигание шин, необходимы дорогостоящие очистные сооружения, что делает такой процесс утилизации малорентабельным. Сжигание шин с целью получения топлива — самый неэкологичный из применяемых способов утилизации [4].

Пиролиз (термическое разложение) происходит в герметических печах заменой кислорода, как катализатора химической реакции, на водород, поэтому шины не воспламеняются, а плавятся. В результате пиролизного плавления образуются газ (15 %), масло (40 %), технический углерод (40 %) и металический остаток (5 %). Пиролизные масло и газ можно использовать в качестве топлива, твердый углеродный остаток применяется как черный краситель, сорбент или добавка при производстве шин. Из тонны шин получается около 600 литров пиролизного масла, 300 кг углерода, 50 кг металла и 10 куб. м газа. Таким образом, пиролизную переработку покрышек можно считать практически безотходной. В пользу такого метода утилизации говорит невысокая концентрация токсичных выделений, таких, как диоксид серы (SO2), оксид азота (NO), оксид углерода (СО) и твердый углеродный остаток. Тем не менее, пиролиз требует затрат на очистные сооружения [5].

« Озоновый нож» — новый метод по переработке автомобильных шин. Озон , контактируя с поверхностью резины, приводит к быстрому ее окислению, т. е. к разрушению межмолекулярных и внутримолекулярных связей. Разрушение покрышек происходит путем рассыпания их на: резиновую крошку, металлический корт, текстильную составляющую. Технология требует низких энергетических затрат, но способ не может считаться экологически чистым, поскольку сопряжен с использованием значительных концентраций озона, который является эффективным канцерогеном [9].

При взрывоциркуляционной технологии переработки предварительно разрезанные шины замораживаются до — 70°C, а затем подрываются в специальной камере, где охлажденная хрупкая резина разрушается на мелкие частицы. После данной процедуры резиновая крошка, текстиль и корд отделяются друг от друга методом сепарации. Такая технология требует дорогостоящего оборудования, что экономически выгодно только для крупных предприятий с большими объемами сырья.Преимущество взрыво-циркуляционного метода: замкнутость производственного цикла без образования вторичных загрязнителей, что обеспечивает его экологическую безопасность[6].

Бародеструкция — это измельчение покрышек гидравлическим прессом под высоким давлением. Конечным продуктом является резиновая крошка и металлокорд. При этой технологии необходимо применять многоступенчатую очистку измельченной резиновой крошки от включений металла и текстиля. Бародеструкция является длительным и энергозатратным процессом, оборудование обходится дорого, поэтому не смотря на экологичность такого способа утилизации шин, данный метод широко не используется [11].

Криогенный метод заключается в том, что шины замораживают с помощью жидкого азота, а затем разрушают, разделяя покрышки на компоненты — резину, металл и текстиль. Процесс проходит при температурах -60°C... -90°C, когда резина находится хрупком состоянии. Использование ударных механических средств обусловливает невысокую скорость и шумность утилизации. Для решения указанных проблем механический способ заменяют на бесконтактный электромагнитный. Взаимодействие тока и магнитного поля приводит к возникновению электродинамической силы, разрушающей хрупкую резину. Предлагаемая технология — это экологически чистое производство с невысоким потреблением электроэнергии, но высокой стоимостью хладагента. Стоимость жидкого азота составляет 2/3 от всех затрат [8].

Рис. 1. Состав вторичного продукта при дроблении шин

Резиновая крошка имеет широкий спектр применения [12], в частности, она используется:

– для изготовления покрытий детских игровых и спортивных площадок (Рис. 3). Из двух легковых автопокрышек можно сделать один квадратный метр спортивного покрытия;

– как наполнитель в покрытии « искусственная трава ». В среднем, на 1 стандартное футбольное поле уходит около 80 тонн резиновой крошки;

– в строительстве дорог для изготовления лежачих полицейских и специального износоустойчивого асфальта, срок службы которого увеличивается в 2–3 раза;

– в качестве наполнителя для различного спортивного инвентаря (матов, матрасов и боксерских груш);

– при изготовлении резиновой обуви;

– в производстве аксессуаров для автомобиля (коврики, бамперы, брызговики);

– при заделывании стыков при ремонте мостов, что позволит заменить импортные материалы отечественными.

Рис. 2. Фото с сайта www.ecostar-tech.ru

Рис. 3. Фото с сайта www.ecostar-tech.ru

Металлический корд тоже отделяется от шины и используется в виде армирующего компонента в составе бетонных смесей. К этому списку можно добавить еще и текстильный корд. В процессе пиролиза он уничтожается, а при измельчении покрышек в крошку сохраняется и применяется при изготовлении армированного бетона и шифера.

Дробление — наиболее рациональный с экологической точки зрения методпереработки изношенных автомобильных шин. Причиной тому является отсутствие выбросов в окружающую среду вредных веществ, по сравнению, например, с пиролизом и сжиганием. Преимуществом также является простота процесса и его безопасность, так как не используются токсичные и взрывоопасные вещества, как в случае с бародеструкционным, криогенным и методом «озонного ножа».

Проведенный выше анализ способов переработки изношенных автомобильных шин выявил наиболее оптимальный метод, преимущества которого сводятся не только к экологичности, но и спросу на получаемый продукт. Все эти требования легко обеспечиваются путём использования физико-механического способа — дробления.

Одна изцелей национального проекта «Экология», срок реализации которого до конца 2024 года, это- эффективное обращение с отходами производства и потребления, включая ликвидацию всех выявленных на 1 января 2018 года несанкционированных свалок в границах городов [2].

Согласно этому проекту,регионы Дальнего Востока внедряют экономику замкнутого цикла(ЭЗЦ), которая предполагает новый подход к производству и потреблению. Другими словами — то, что в обычной экономике считается отходами, в ЭЗЦ является ресурсом. В соответствии с проектом «Экология», к 2024 году доля отходов, направляемых на переработку, должна составить 60 %.

В Приморском краена территории опережающего развития «Надеждинская» в 32 км. от г. Владивосток в 2024 году заработает экологическийтехнопарк. Там планируется перерабатывать пластик, стекло, бумагу, картон и старые автошины.

В Приморье с 2009 года переработкой автопокрышек в резиновую занимается компания «ЭкоСтар Технолоджи». За это время объем перерабатываемой резины увеличился в три раза. Мелкодроблёная резина идет на производство безопасных покрытий детских и спортивных площадок, для засыпки искусственного газона на футбольных полях и для изготовления брусчатки.Укомпании есть завод — единственный наДальнем Востоке, где шины перерабатывают в резиновую крошку . За день завод может переработать до 10 тонн шин . ВРоссии предусмотрена система надзора за сдачей шин, находящихся на балансе предприятий, поэтому компания принимает автопокрышки у юридических лиц напрямую, а с физическими лицами работает через экологический проект«Свалкам-нет», реализуемый совместно с администрацией г. Владивостока. В рамках этого проекта у горожан появилась возможность сдавать резину на утилизацию в лицензированных пунктах замены шин.

2. Методы исследования

Объект исследования: использованные автомобильные покрышки.

Предмет исследования:влияние использованных автомобильных шин на окружающую среду и проблемы их утилизации.

В работе использованы такие методы исследования, как изучениелитературы и нормативно-правовых актов,натурные наблюдениясфотографированием, веб-картографирование и социологическийопрос.

2.1. Натурные наблюдения с фотографированием

Для достижения цели проекта требуется не только собрать объективную информацию об экологической обстановке исследуемой территории, но и представить ее в наглядном виде. У фотографии в поле исследовательской деятельности есть три ключевых функции. Она — источник информации, средство обоснования научных гипотез, источник доказательств.

Этот метод обеспечивает точность привязки экологической информации к участкам исследуемой территории, облегчает оценку экологической обстановки и способствует формулированию выводов и рекомендаций по ее улучшению.

Карты данного типа могут быть использованы специалистами санитарно-эпидемиологического надзора, природоохранных организаций при принятии конкретных решений по улучшению качества окружающей среды.

2.3. Социологический опрос

Опрос — это количественный метод, направленный на получение объективной информации, позволяющий проверить гипотезу на целевой аудитории.

В качестве метода сбора информации удобно использовать онлайн-опрос, осуществляемый на основе использования интернет-технологий. Анонимность онлайн-среды обеспечивает высокий уровень доверия этому методу.

3. Результаты исследования и обсуждение

3.1 . В 2022 году проводилисьнатурные наблюдениясфотографированием несанкционированных свалок шин на улицах 64-го микрорайона г. Владивостока.

3.2. Спомощью картографического ресурса Интернет-сервиса Мои Карты от компании Google создана карта с отметками свалок и их фотографиями, отражающая остроту экологической проблемы. К карте можно перейти по ссылке: https://www.google.com/maps/d/edit?hl=ru&mid=1ibZgxYne-rzFlu5kg7qihV9wXN2BC48&ll=43.11621366755617 %2C131.9541937456907&z=16

Содержимое карты обновляется: объекты добавляются, удаляются или редактируются.

3.3 . В ходе исследования был использован сервис «Google Forms», который позволил не только провести опрос, но и оформить статистику по ответам в виде диаграмм (Рис. 4), обновляемых в режиме реального времени. Обычно в опросах выборочная совокупность составляет 300–400 человек, поскольку после 400 респондентов ошибка выборки не меняется.

Анкета состояла из пяти вопросов и охватывала представителей разных возрастных групп.

Рис. 4. Результаты социологического опроса

Анализ результатов опроса показал, что наибольшую активность показали респонденты в возрасте от 40 до 60 лет. Этому возрасту свойственна поддержка гражданских инициатив, в частности, экологических программ.

Ответы на вопрос «К какому классу опасности относятся изношенные автомобильные шины?» продемонстрировали слабые знания опрошенных в классификации отходов. Почти половина респондентов (48 %) считает их высокоопасными и только 8 % дали правильный ответ. Еще хуже обстоит дело с информированностью населения об экологическом проекте «Свалкам-нет», 78 % из числа опрошенных не знают о существовании этого проекта.

Переработку, как способ утилизации шин, поддержали 94 % респондентов, справедливо считающие сжигание и захоронение на полигонах неэкологичным способом утилизации. Болезненным для автовладельцев считается вопрос «Кто должен вывезти шины на утилизацию?». Чуть меньше половины (42 %) опрошенных знают, что это- их ответственность. Остальные возлагают эту задачу на управляющую компанию (14 %) и Приморского экологического оператора (44 %). Таким образом, 58 % респондентов не знают о том, что автомобильные покрышки не относятся к твердым коммунальным отходам и, следовательно, не попадают в зону ответственности вышеуказанных организаций.

Выводы

Изучение и анализ различных способов утилизации шин позволили установить, что наиболее рациональным как с экономической, так и с экологической точки зрения способом является метод механической переработки — дробление. Продукты такой переработки пригодны для использования в различных производственных сферах и поэтому востребованы на рынке. Именно экономика замкнутого цикла создаст условия для безотходного производства, остановит рост мусорных полигонов и предотвратит истощение ценных ресурсов.

В ходе работы над проектом выяснено, что в г. Владивостоке на единственном пока заводе применяется именно механический способ утилизации потерявших свои потребительские свойства шин. Экологический технопарк, строительство которого идет в пригороде Владивостока, в 2024 году возьмет на себя нагрузку в том числе и по переработке шин.

В результате опроса жителей микрорайона было выявлено, что респонденты плохо осведомлены о существующей проблеме. Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, чтоналичие свалок автомобильных шин обусловлено недостатком информированности населения, его экологической и правовой культуры населения.

Практическая значимостьданной работы заключается в привлечения внимания жителей микрорайона к проблеме свалок автошин, использовании результатов исследования для экологического и правового просвещения.

Предложенный проект является одним из звеньев городского проекта «Свалкам-нет» по улучшению экологической ситуации в городе. В случае реализации данного проекта количество складируемых шин на свалках уменьшится, возрастёт уровень благоустройства города.

1. Кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях от 30.12.2001 № 195-ФЗ (ред. от 02.08.2019), статья 8.2.
2. Указ Президента РФ от 07.05.2018г.№ 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года».
3. Распоряжение Правительства РФ от 25.07.2017 N 1589-р «Об утверждении перечня видов отходов производства и потребления, в состав которых входят полезные компоненты, захоронение которых запрещается».
4. Бернадинер И. М., Александрова Е. Ю. Использование RDF и отработавших автомобильных покрышек в цементной печи // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. — 2018(№ 2).
5. Бобович Б. Б. Утилизация автомобилей и автокомпонентов: учебное пособие/ Б. Б. Бобович.- Москва: ИНФА-М, ФОРУМ, 2020. — 168 с.
6. Москвин, А. А. Переработка изношенных автомобильных покрышек в России / А. А. Москвин // Рециклинг отходов. — 2009. — № 3.
7. Транспорт в России. 2022: Стат. сб./Росстат. — М., 2022–101с.
8. https://www.waste.ru/modules/section/item.php?itemid=303
9. https://molotokrus.ru/kakie-suschestvuyut-sposoby-pererabotki-avtomobilnyh-shin/
10. https://rcycle.net/rezina/kroshka/proizvodstvo-iz-shin
11. https://studbooks.net/1238558/ekologiya/barodestruktsionnaya_tehnologiya_pererabotki_ispolzovannyh_avtomobilnyh
12. https://rcycle.net/rezina/kroshka/primenenie-dlya-proizvodstva-tovarov-i-izdelij