ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА № 1/2011 (11) Управління екологічною безпекою

21

УДК 658.567

ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ПОВОДЖЕННЯ З ТВЕРДИМИ ПОЛІМЕРНИМИ ВІДХОДАМИ В ЧЕРКАСЬКІЙ ОБЛАСТІ

Ящук Л.Б., к.х.н., доцент Черкаський державний технологічний університет бульвар Шевченко, 460, 18006, м. Черкаси, Україна Е-mail: yashchuk@yandex.ru

Охарактеризовано стан поводження і переробки полімерних відходів у Черкаській області. Приведені якісні

і кількісні характеристики утворення, переробки і утилізації відходів, що містять полімерні матеріали. Розгля-нуті перспективи використання вторинних ресурсів для випуску нових видів продукції.

Ключові слова: полімери, відходи, утилізація, вторинні матеріальні ресурси.

ECOLOGICAL ASPECTS OF HANDLING SOLID WASTE POLYMER IN CHERKASSY REGION Yashchuk L.B., CandSc., Assoc. Prof. Cherkassy State Technological University Shevchenko 460, 18006, Cherkassy, Ukraine' Е-mail: yashchuk@yandex.ru

This work characterizes the state of treatment and recycling of polymer waste in Cherkasy region. Cited qualitative

and quantitative characteristics of the formation, processing and disposal of wastes containing polymeric materials. The prospects of using secondary resources to produce new products.

Key words: polymers, waste, recycling, secondary material resources.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ ПОЛИМЕРНЫМИ ОТХОДАМИ В ЧЕРКАССКОЙ ОБЛАСТИ

Л.Б. Ящук, к.х.н., доц. Черкасский государственный технологический университет бульвар Шевченко, 460, г. Черкассы, 18006, Украина Е-mail: yashchuk@yandex.ru

В работе охарактеризованы состояние поведения и переработки полимерных отходов в Черкасской области.

Приведены качественные и количественные характеристики образования, переработки и утилизации отходов, содержащих полимерные материалы. Рассмотрены перспективы использования вторичных ресурсов для вы-пуска новых видов продукции.

Ключевые слова: полимеры, отходы, утилизация, вторичные материальные ресурсы. Вступ. Проблема раціонального використання

природних та вторинних ресурсів, охорони навко-лишнього природного середовища за своєю актуа-льністю та складністю займає одне з провідних місць у наукових і практичних дослідженнях. Важ-ливими є і питання екологічного та економічного характеру, включаючи управління поводженням відходів, використанням природних ресурсів та охорону навколишнього природного середовища.

Останнім часом серед найбільш гострих про-блем твердих відходів є утилізація полімерів. Кіль-кість відходів такого виду настільки велика, що деякі країни заборонили застосування поліетилено-вих виробів узагалі [1]. Полімери є дуже стійким сполуками, які завдяки своїй хімічній будові дуже повільно розкладаються, що спричиняє величезні їх об’єми у твердих побутових відходах (ТПВ).

Із загального об’єму полімерних відходів осно-вна маса припадає на ПЕТ (поліетилентерефталат) – 25%, на поліетилен низького (ПЕНТ) і поліетилен високого тиску (ПЕВТ) – по 15%, поліпропілен

(ПП) – 13%, полістирол (ПС) – 6%, полівінілхлорид (ПВХ) – 5% і на інші полімерні матеріали – 21%. Однак, на сьогоднішній день тільки 10% відходів полімерних матеріалів піддаються рециклінгу, а ті полімерні відходи, що залишаються в багатьох кра-їнах, включаючи і Україну, компостуються на пев-них полігонах, або накопичуються на місцевих сміттєзвалищах і несанкціонованих звалищах. Для багатьох міст України, таких як Київ, Харків, Дніп-ропетровськ, Донецьк, Одеса і Львів, які є велики-ми мегаполісами, це стало значною екологічною проблемою.

Виробництво виробів із пластику збільшується з року на рік, що можна пояснити його легкістю, економічністю та зручністю використання. Поліме-рні вироби стають все більш досконалими з точки зору їх експлуатаційних властивостей, одночасно розвиваються та ускладнюються методи поводжен-ня з полімерними відходами.

Збільшується кількість пластикових відходів, які не тільки засмічують навколишнє середовище, а

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА № 1/2011 (11) Управління екологічною безпекою

22

й забруднюють його. Доведено, що процес розпаду пластикових відходів у звичайних умовах займає до тисячі років [2, 3]. Проблема утилізації полімер-них відходів з кожним роком стає все актуальні-шою. Частка полімерних матеріалів у побутових відходах наближається до 20% (за масою), що складає сотні тисяч тонн на рік [2–4].

Характерною особливістю структурного складу побутових відходів є зростаюча частка в них відхо-дів споживання пляшок із поліетилентерефталату, що широко застосовуються для пакування різнома-нітних продуктів [5]. Зараз в Україні функціонує близько 160 підприємств різної форми власності, які реалізують або випускають свою продукцію у пляшках із ПЕТ, для чого виготовляють чи закупо-вують тару [6].

Аналіз попередніх досліджень. Загальний об-сяг утворених пластмасових відходів значно посту-пається обсягу вироблених пластмас. Це характер-но для тих галузей, де вироби з пластмаси повинні бути розраховані на тривалий термін служби. Ос-новну частину відходів із пластмаси складають вживані товари.

Одним із ключових завдань уряду будь якої-країни є захист здоров'я людини та навколишнього середовища і збереження природних ресурсів [7]. Тому багато урядів розробляють політику екологі-чно обґрунтованого поводження з відходами, зве-дення до мінімуму кількості відходів, що видаля-ються на звалища, застосовуючи метод механічної рециркуляції. Якщо рециркуляція пластмаси не є найбільш екологічно обґрунтованим способом отримання користі з відходів, її можна використо-вувати для рециркуляції у вихідну сировину або для рекуперації енергії, з тим щоб не втрачати іс-нуючу цінність з пластикових відходів.

У промислово розвинених країнах широко за-стосовуються дві основні технології рекуперації пластмасових відходів: спалювання відходів із ре-куперацією енергії і механічна рециркуляція [5, 7]. Однак, незважаючи на існування цих технологій, основним методом видалення пластмасових відхо-дів, як і раніше, є їх вивезення на звалища. У Євро-пейському Союзі існує такий розподіл груп пласт-масових відходів за напрямами їх утилізації: - механічна рециркуляція 6,0 %; - рекуперація енергії 13,4 %; - спалювання без рекуперації енергії 3,1 %; - видалення на звалища 76,0 %; - вивезення відходів за межі Європи 1,2 %; - хімічна рециркуляція 0,3 %.

У Західній Європі виділяють чотири основні групи пластмас: поліпропілен, полістирол, поліві-нілхлорид, поліетилен, які становлять близько 80 % усіх пластмасових відходів. У 2006 році пакувальні матеріали становили 55 % всіх пластмасових від-ходів, вироблених у Західній Європі.

Виходячи із фізико-хімічних властивостей по-лімерних матеріалів, вони широко застосовуються

у різних галузях народного господарства [2, 3]. На рис. 1 приведена частка використання полімерних матеріалах у різних галузях промисловості.

Рисунок 1 – Найпоширеніші сфери застосування полімерів

Комунально-побутові відходи з позицій викори-

стання як сировини для видалення полімерів розг-лядаються як "відходи, що вимагають особливого розгляду". Для забезпечення задовільної рецирку-ляції такі матеріали повинні сортуватися на окремі групи полімерів і проходити очистку.

Згідно з оцінками [8], в ТПВ містяться така кі-лькість пластмас: поліетилен складає 41 %, поліп-ропілен – 18 %, полістирол/спінений полістирол і полівінілхлорид – по 9 %, а складний поліефір – 7 %. Зазвичай пластмасові відходи є сумішшю різних матеріалів, які практично не піддаються ідентифі-кації.

До пластмас, що вимагають рекуперації після закінчення терміну служби, відносять: водопровід-ні та каналізаційні труби; ізоляцію кабелів; обрізки віконних рам і будівельних елементів; корпуси комп'ютерів і клавіатури; пляшки; пакувальні плів-ки; ПВХ низької і високої щільності, ПС, ПП, полі-тетрафторетилен, складний поліефір, пластмасові відходи комерційних і великих промислових підп-риємств [9].

Утворені в комунальному секторі пластмасові відходи за своїм обсягом поступаються лише про-мисловим відходам, до яких належать мішки, кон-тейнери для харчових продуктів і хімічної промис-ловості, пакувальна плівка, списане промислове обладнання, тара та інше. Все це свідчить про важ-ливість та актуальність проблеми переробки та утилізації вторинної сировини, що містить органі-чні полімерні сполуки та створення сучасних тех-нологій їх переробки.

Мета роботи. Узагальнення екологічних аспек-тів поводження з полімерними відходами, що утво-рюються в Черкаській області. Особлива увага приділяється переробці відходів ПЕТ в області та

будівництво27%

упаковка27%

сільське господарство

2%

товари широкого

вжитку4%

меблева промисловіст

ь8%

електроніка7%

автомобілебудування

8%інші галузі

17%

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА № 1/2011 (11) Управління екологічною безпекою

23

можливості подальшого використання полімерних напівфабрикатів, що утворюються при переробці відходів для виготовлення виробів різного призна-чення.

Матерали і результати досліджень. Викорис-тання полімерних матеріалів із кожним роком зрос-тає, а виходячи з цього, збільшується і кількість полімерних відходів. Захоронення або вивіз на смі-тник мало придатні для утилізації відходів поліме-рних матеріалів. Відповідно, площі, зайняті під смітники, повинні безперервно збільшуватися, а це призводить до виведення з господарського обігу значних територій, довгостроковим забрудненням навколишнього середовища і є нераціональним з енергетичної точки зору. Однак цей метод і сьогод-ні широко застосовується в Україні.

В Черкаській області функціонує 21 сміттєзва-лище твердих побутових відходів, які експлуату-ються службами виробничих управлінь житлово-комунального господарства та 519 сміттєзвалищ, що експлуатуються сільськими та селищними ра-дами, щорічне поповнення яких становить близько 200 тис. т. твердих відходів. Відходи, що надходять на полігони Черкаської області, мають різний хімі-чний та компонентний склад, кількісна характерис-тика їх наведена на рис. 2.

Рисунок 2 – Зведений усереднений склад

твердих побутових відходів в Черкаської області

Відсоткові співвідношення компонентного складу ТПВ дуже умовні, тому, що на них вплива-ють ступінь благоустрою житлового фонду, сезони року і кліматичні умови. У складі ТПВ постійно збільшується вміст паперу, пластмаси (різного виду ПЕТ-пляшки, плівка і інші упакування). Особливо великі сезонні коливання харчових відходів – від 30% весною до 45% і більше влітку та восени. Крім того, щорічно на 3 – 4 % збільшується вміст буді-вельних відходів, які викидаються безпосередньо на міському майданчику для сміття.

У 2010 році на території Черкаської області бу-ло утворено близько 6000 т полімерних відходів, з них переробці піддано лише 36%, а 64% було виве-зено на звалища і полігони області [10, 11]. З кож-ним роком кількість полімерних відходів зростає на 10 – 15%, про це свідчить динаміка утворення від-ходів за 2002 – 2010 роки (рис. 3).

Як видно з рис. 3, ринок із переробки відходів поступово зростає, але не так стрімко. Проблемою цього слугує дуже слабка матеріально-технічна база. Обладнання для переробки полімерних відхо-дів є дороговартісним, виготовляється на трьох заводах в Україні: УкрНІІПластмаш, ЗАТ “Пласт-модерн” та Український інститут вторинних ресур-сів “Сальміт”.

Рисунок 3 – Динаміка утворення полімерних ві-

дходів у Черкаській області (2002-2010 роки) (в тоннах)

Самим багатотоннажним видом полімерних від-

ходів у загальній масі промислового споживання є поліетиленові. У 2010 р. вони у склали близько 80% від загальної кількості полімерних відходів. Рециклінг відходів ПЕ становить 40%, а решта ви-возяться на полігони. На другому місці за обсягами утворення серед відходів споживання є поліпропі-ленові. Їх частка в 2010 році склала 10,5%. Рецик-лінг таких відходів оцінювався у 2004 р в 64,2%, а залишок їх вивозився на полігони. Утворення від-ходів ПВХ знизилося від 16,7 (2008 р) до 4,7% (2010 рік). Рециклінг такого виду відходів в серед-ньому складає 20%. Частка відходів політетрафто-ретилену у 2010 році склала 4,2 %, а частка їх пере-робки є найбільшою серед усіх інших (70%). На рисунку 4 зображено кількісне співвідношення по-лімерних відходів, утворених у Черкаській області відповідно до даних Міністерства охорони навко-лишнього середовища України за 2010 рік [12].

Рисунок 4 – Кількісне співвідношення полімерних відходів, утворених в Черкаській області

Кількість полімерних відходів, що утворюються на території Черкаської області, щорічно зростає., проте переробляється і захоронюється набагато менше від цієї кількості.

органічні відходи

40%

папір 33%

полімери8%

метал4%

скло3%

текстиль1%

дерево2%

інші9%

ПЕ80%

ПП10%

ПВХ5%

ПЕТ4%

інші1%

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА № 1/2011 (11) Управління екологічною безпекою

24

В області офіційно зареєстровано 29 суб’єктів із переробки полімерів. Така кількість підприємств не забезпечує повною мірою переробку утворених відходів [10]. В таких районах як Жашківський, Христинівський, Лисянський, Корсунь-Шевченківський, Чорнобаївський, Чигиринський, Кам’янський, Городищенський, Катеренопільский зовсім відсутні організації зацікавлені у зборі та подальшій переробці полімерних відходів. А це означає, що всі полімерні відходи систематично вивозяться на полігони і звалища цих районів.

На підприємства із збору та утилізації полімер-них відходів, в основному, потрапляють промисло-ві відходи. Найчастіше – це забруднені поліетиле-нові відходи, що утворюються на м'ясокомбінатах, молокозаводах, кондитерських фабриках, холодо-комбінатах, хімічних підприємствах.

У області існує ціла низка дрібних організацій, які займаються аналогічною діяльністю з провід-ними переробними підприємствами Черкаської області, але в менших обсягах, причому найчастіше їх діяльність обмежується збором, сортуванням і постачанням вторинної сировини переробникам.

Дуже часто на них існує система збору з подаль-шою відправкою до інших міст, де вони і перероб-ляються.

У Черкаській області розташовані три великих підприємства з випуску полімерних виробів. Це ЗАТ "Черкасивторресурси", Золотоніське коопера-тивне заготівельно-виробничо-торгівельне об'єд-нання, ВАТ "Уманьпиво". Ці підприємства осна-щені обладнанням для вторинної переробки, тому значну частину відходів намагаються переробляти самостійно. Потужності з переробки відходів на цих підприємствах на даний час перевищують об-сяги утворення власних відходів, тому вони нерід-ко використовують ресурси як базові Черкаської і та сусідніх областей, тобто приймаються відходи з боку інших підприємств.

Кількісні показники утворення та переробки ро-зглянутих вище відходів показані на рис. 5. Кіль-кість утворених відходів досить значна, а кількість перероблених складає лише від 10 до 40% залежно від виду полімера. Всі інші відходи без користі ви-даляються на звалища та полігони.

Рисунок 5 – Якісні характеристики поводження з полімерними відходами у Черкаській області,

(в тоннах). Найбільшим переробником полімерів у Черкась-

кій області є ЗАТ "Черкасивторресурси", яке займає провідне місце серед переробних підприємств. За обсягом переробленої полімерної продукції займає шосте місце по Україні. Завод, крім виробництва поліпропілену, переробляє даний полімер у різні вироби – (покрівельна черепиця, лотки для яєць та інша упаковка, полімерні труби, утеплювачі для сільськогосподарських споруд, штучні квіти і навіть новорічні ялинки).

Розширення масштабів переробки пластмасової вторинної сировини стримується низкою факторів. Основні процеси переробки вимагають відсортуван-ня пластмас від інших відходів, а також сортування їх за видами і очищенням. Це призводить до зрос-

тання витрат виробництва, які можуть досягати 40 – 50% загальних витрат на отримання вторинної продукції.

На території ВАТ "Уманьпиво" розташований цех, що займається переробкою технологічних від-ходів виробництва як власних, так і взятих на пере-робку від інших виробників Черкащини.

До великої виробничої компанії належить і Золо-тоніське кооперативне заготівельно-виробничо-торгівельне об'єднання. Діяльність цього підприємс-тва здійснюється в трьохосновних напрямках: - створення високоякісних виробів технічного

призначення різних категорій складності і товарів народного споживання з пластмас;

2600

14001200

8001040

898,8

224520

1560

501,2

896

280

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

ПЕ ПП ПВХ ПЕТ

Утворено Перероблено Захоронено

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА № 1/2011 (11) Управління екологічною безпекою

25

- виготовлення технологічного оснащення, вироб-ництво верстатів і обладнання; - будівництво, ремонт, реконструкція, реставрація

житлових і споруд. Основу багатопрофільної діяльності фірми, на

даний час, складає переробка пластмас. Золотонісь-ке кооперативне заготівельно-виробничо-торгівельне об'єднання є провідним виробником ПЕТ-преформ в області. Дана компанія переробляє власні технологічні відходи. Класична схема оборо-ту пластику на підприємстві є використанням вто-ринних відходів ПЕТ-тари, купленої у заготівельни-ків, плівкових виробів (браковану плівку), відходів споживання (плівка з торговельних мереж, складів).

Висновки. В Україні має бути започатковано формування нових підходів та сучасної ідеології поводження з відходами на основі ресурсозбере-ження. Це стосується скорочення обсягів утворення відходів на стадії виробництва, поліпшення техно-логічних процесів, контролювання і оцінювання залучених у виробничий процес природних ресур-сів, продукції і відходів на всіх етапах циклу.

Оцінивши ситуацію, що склалася в Черкаській області з твердими полімерними відходами, можна зазначити, що офіційно зареєстрованих суб’єктів із переробки полімерів є недостатньо для забезпечення переробки основної кількості відходів, що утворю-ються.

У дев’яти районах області відсутні організації, зацікавлені у зборі та подальшій переробці полімер-них відходів. Взявши до уваги динаміку утворення ПЕТ-тари в області, можна стверджувати, що дана цифра буде щороку зростати. Кількість використа-ної ПЕТ-тари зростає щороку в середньому на 8 – 12%. Кількість, яка піддається рециркуляції, до-сягає лише 40%, а 60% вивозиться на сміттєзвали-ща.

Для вирішення проблеми накопичення полімер-них відходів доцільно застосовувати нові технології щодо переробки та утилізації відходів, щоб звести до мінімуму небезпеку нанесення шкоди здоров'ю людини.

ЛІТЕРАТУРА

1. Технічні та економічні проблеми вторин ної переробки та використання полімерних матеріалів. / Д.Ф. Андрейцев, Т.Є. Артем’єва, С.А. Вільніц. – М., 2002. – 83 с.

2. Вторинні ресурси: проблеми перспективи, те-хнологія, економіка. навч. посібник / Г.К. Лобачов, В.Ф. Жовтобрюх. – Волгоград, 1999. – 180 с.

3. Одес В.І. Вторинні ресурси: господарський механізм використання. – М., 1998. – 115 с.

4. Любешкін Є.Г. Вторинне використання полі-мерних матеріалів. – М., 2005. – 192 с.

5. Рециклінг вторинних полімерів: навч. посібн. /Г.П. Овчиннікова, С.Є. Артеменко. – Саратов, 2000. – 21 с.

6. Інше життя упаковки: Монографія / І.М. Смиренний, П.С. Біляєв, А.С. Клинков, О.В. Єфре-мов. – Тамбов: Першина, 2005. – 178 с.

7. Використання пластмасових відходів за кор-доном / В.Т. Пономарьова, М.М. Лихачова, З.А. Ткачик // Пластичні маси. – 2008. – № 5 – С. 44–48

8. Штарк Л. Використання промислових і побу-тових відходів пластмас / Переклад з нім. під ред. В.А. Брагінського. – Л., 1999. – 176 с.

9. Бобовіч Б.Б. Утилізація відходів полімерів: навч. посібн. – М., – 1998. – 62 с.

10. Промисловість Черкащини у 2001 – 2009 ро-ках: Статистичний збірник – Черкаси. Головне управління статистики у Черкаській області. – 2009. – 255 с.

11. Екологічна ситуація в Черкаській області // Державний комітет статистики України. Головне управління статистики у Черкаській області. – 2010. – 188 с.

REFERENCE

1. Andreytsev D.F. Technical and Economical Problems of the Second Time Process and Using of the Polymers. – М., 2002. – 83 pp. [in Ukrainian].

2. Lobatchov G.K. The Secondary Resources. Problems of the Technology, Economy. – Volgograd. 1999. – 180 pp. [in Ukrainian].

3. Odes V.I. Одес The Secondary Resources, economical Mechanism of its Using. М., 1998. – 115 pp. [in Ukrainian].

4. Luybeshkin Y.G. The Second Time Using of the Polymers М., 2005. – 192 pp. [in Ukrainian].

5. Ovchinnikova G.P. Recycling of Second Time Processed Polymerts полімерів. – Saratov, 2000. – 21 pp. [in Ukrainian].

6. The Other Life of the Packing. Monography. Smyrennuy I.M. Bilyayev P.S. Klinkov A.S. Yefremov O.V. – Tambov, 2005. – 178 pp. [in Ukrainian].

7. Ponomaryoova V.T. The Using of the Plast-mass // Waste Materials. – 2008. - № 5 – P. 44–48 [in Ukrainian].

8. Shtark L. The Using of the Industrial and Do-mestic Plasstmass wasts. – L., 1999. – 176 pp. [in Ukrainian].

9. Bobovich B.B. The Utilization of the Polymer Wastes – М., 1998. – 62 pp. [in Ukrainian].

10. Industry of the Cherkasy Region in 2001 – 2009 Statistics–Cherkasy. The Main Department of Sta-tistics in Cherkassy. – 2009. – 255 pp. [in Ukrainian].

11. The Ecological Situation in Cherkasy Region // The State Committee of Statistics of Ukraine. The Main Department of Statistics in Cherkasy Region. – 2008. – 188 pp. [in Ukrainian].

Рекомендовано до друку д.т.н., проф. Масловим О.Г.