employee
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
employee
Voronezh, Russian Federation
, Russian Federation
student
Voronezh, Russian Federation
UDK 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
GRNTI 67.15 Технология производства строительных материалов и изделий
OKSO 08.04.01 Строительство
BBK 383 Строительные материалы и изделия
TBK 5017 Материаловедение
BISAC TEC021000 Materials Science / General
Glass disposal and its recycling is a very important area in the whole industry for dealing with industrial and household waste. It is necessary for the protection of the environment, the conservation of non-renewable natural chemical elements and resources. In most countries with developed economies, this problem is intensively solved. The recycling efficiency of recycled glass reaches significant volumes, since it is very beneficial from an economic point of view. The economic and environmental feasibility of recycling broken glass in recent years has been proven by the practice of its use both in our country and in foreign practice. The main problem in the collection of glass products is the lack of organization of such a process in our country and in the world as a whole. The data on volumes, types of glass cullet, sources of its formation, existing and promising methods of disposal are given. The events and legal framework are discussed that may allow reorganizing the process of collecting cullet. A scheme is proposed for the use of artificial porous foam glass fillers, which gives a broad idea of the expediency of their use.
waste recycling, disposal of glass breakage, glass cullet, municipal solid waste, bill, artificial porous foam glass fillers
Мусор, отходы, свалка, экология, опасность, здоровье – слова, которые выстраиваются в один значимый и небезопасный ряд при размышлении о только что разбитом стеклянном предмете. Многим, однако, бытовые отходы представляются чем-то малозначимым и безопасным. А что же на самом деле?
На территории страны действует около 240 комплексов, которые перерабатывают мусор; 50 комплексов по сортировке отходов и где-то десяток мусоросжигательных заводов. Самыми крупными мусороперерабатывающими заводами России являются: Новокузнецкий, Курский мусороперерабатывающие заводы, где сортировочный процесс включает в себя сочетание ручного и машинного труда. За 1 час на линии можно переработать до 25 тонн мусора; мусоросортировочный завод «Чистый город» в Красноярске, за год перерабатывают около 730 тысяч тонн бытовых отходов; Оренбургский мусороперерабатывающий завод, в год способен принять и переработать до 250 тыс. тонн отходов; Московские мусороперерабатывающие заводы: ГУП «Спецзавод №2» [1]. Проблема сбора и последующей переработки вторичного сырья становится одной из наиболее актуальных для российской экономики. В европейских странах это направление давно является высококонкурентным и пробиться на этот рынок новым игрокам очень сложно, в отличие от России, где еще не научились делать деньги из мусора [2–5].
В бытовом мусоре ТКО (твердых коммунальных отходах) содержится и минеральная (негорючая) часть, которая представлена металлом, керамикой и стеклом. Стекло, попадающее в ТКО чаще всего представлено стеклобоем, содержание которого составляет 7 %. Основной частью стеклобоя является тарное стекло. Сегодня существует государственный стандарт на тарный стеклобой.
ГОСТом предусмотрена классификация тарного стеклобоя по цвету (таблица 1) и разделение по сортам на 1 и 2 в зависимости от содержания примесей зеленого и коричневого стекла в неокрашенном [6].
Таблица 1
Маркировка стеклобоя по цвету
|
Марка стеклобоя |
Цвет стеклобоя |
|
БС ПСТ ПСЛ ЗС КС |
Бесцветный Полубелый тарный Полубелый листовой Зеленый Коричневый |
Для оценки возможности использования стеклобоя в производстве строительных материалов был проведен анализ и составлена схема образования и путей его утилизации (рис. 1). Установлено, что основными источниками образования боя стекла являются: твердые коммунальные отходы, пищевая и фармацевтическая промышленности, бой специального и оконного стекла [7–14].
Потребителями стеклобоя выступают: стекольная промышленность, промышленность строительных и теплоизоляционных материалов, дорожное строительство и прочие области.
Рис. 1. Диаграмма направлений использования стеклобоя
Лишь 3 % – это вторичная переработка боя стекла и производство новых изделий [7,15]. Доля стекла, попадающего в переработку достигает 20 %, а общий объём собранного стекла в 2009 году составил 3 277,2 тыс. тонн, объём стекла, попавшего в переработку в 2009 году, достиг 655,4 тыс. тонн.
Достаточно часто можно слышать, что стеклобоя в стране нет. Чтобы обоснованно ответить на это, нужно рассмотреть не только существующие, но и потенциальные источники стеклобоя. По Центрально-Черноземному региону выявлено наличие 73 полигонов ТКО. Распределение полигонов по областям ЦЧР представлено на диаграмме (рис. 2). Лидирующими областями стали Воронежская и Белгородская области, а это значит, что при желании возможна организация сортировки и выделения стеклобоя. На сегодня уровень переработки стеклобоя в России составляет лишь 5–7 %, в то время как в странах Евросоюза перерабатывается до 60 % ТКО.
Рис. 2. Распределение полигонов ТКО по областям Центрально-Черноземного региона
Одним из весомых компонентов ТКО является бой стекла, который представляет весьма стойкий загрязнитель окружающей среды, поскольку практически не разлагается, представляет собой опасность для людей и животных.
Элементарные расчеты показывают, что каждый житель ежегодно выбрасывает 400 кг ТКО, при содержании стеклобоя 8 %, это составит 32 кг на человека. В северных регионах, откуда стеклобой не вывозится, наверняка накоплены его значительные объемы.
Для улучшения процесса сбора и переработки стеклобоя, а также интенсификации его использования в Российской Федерации был разработан новый порядок сбора и переработки мусора, а именно Госдумой утвержден законопроекта «Об отходах производства и потребления» в 2014 году, а также в 2016 году было подготовлено постановление «Об утверждении порядка обращения с твердыми коммунальными отходами». Но эту законодательную базу так называемой «мусорной» реформы не удалось реализовать так быстро, как хотелось бы и ее отложили на 1 января 2019 года.
Основные нововведения данной реформы, это:
- Введение нового понятия твердых коммунальных отходов (ТКО);
- В каждом субъекте РФ выбирается единый оператор, который будет осуществлять вывоз и переработку ТКО;
- Вывоз ТКО становится коммунальной услугой, а не жилищной;
- Вменено в обязанность всем “производящим” мусор гражданам и организациям заключать договор с региональным оператором (согласно статье 24.7 Закона “Об отходах производства и потребления”).
- Формирование единого тарифа на вывоз ТКО.
- Ужесточение борьбы с незаконными свалками.
Оператор, осуществляющий вывоз и переработку ТКО, также займется выкупом земельных участков для размещения объектов капитального строительства, необходимых для осуществления деятельности в области обращения с твердыми коммунальными отходами. Кроме того, «Российский экологический оператор» будет приобретать здания и сооружения, оборудование по обработке, утилизации отходов и специальную технику [16].
По мере повышения спроса на высококачественный стеклобой все большее значение приобретают современные технологии его подготовки.
Одним из значительных потребителей стеклобоя является производство строительных материалов и в наибольшей степени производство пеностекла и изделий на его основе. Стеклобой наиболее применим для получения зернистых материалов – гранулированного пеностекла, щебня и гравия из пеностекла, песка. Эти материалы имеют высокие эксплуатационные характеристики: негорючи, нетоксичны, биостойки, обладают низкой теплопроводностью, водостойки, пароводонепроницаемы, безусадочны и долговечны [9, 10, 17–19].
Поскольку эти пористые заполнители являются относительно новыми, то для их продвижения на рынке составлена схема возможных направлений использования (рис. 3). Рекомендуется применять искусственные пористые заполнители из пеностекла в: дорожном строительстве, производстве строительных материалов, холодильной технике, строительстве.
В структуре потребления стеклобоя российскими компаниями преобладает бесцветнооемстекло (БС), доля которого охватывает около
56 % общего объема потребления. Значительную долю в структуре потребления составляет стекло зелёного цвета (20 %) и коричневого (15 %).
Структура рынка стеклобоя по цвету может быть представлена следующим образом (рис. 4).
Проблема вторичного использования стекла стоит и в России, и во всем мире очень остро: стеклянные отходы способны нанести окружающей среде значительный ущерб, их накапливание на полигонах только в России и Украине засоряет около 16 тыс. га ежегодно [15].
Основные сложности, с которыми сталкивается решение вопроса вторичного использования стеклобоя в нашей стране, являются:
- неорганизованность (отсутствие организованного) сбора стеклянного боя, недостаточное количество сырья для обеспечения крупных перерабатывающих предприятий;
- сложность и трудоемкость процесса сбора, очистки, сортировки стеклянного сырья;
- хранение сырья для переработки требует наличия значительных складских площадей;
- отсутствие государственного стимулирования в данной области.
Позитивным моментом в отношении вторичной переработки стеклянных изделий является то, что в процессе такой переработки не создаются никакие отходы, которые необходимо утилизировать. Процесс переработки представляет собой полностью замкнутый безотходный цикл [15].
Рис. 3. Сферы применения заполнителей из пеностекла
Рис. 4. Структура рынка стеклобоя по цвету в России
Бой стекла можно утилизировать методом переплавки. Для того чтобы осколок бутылки или оконного стекла стал частью нового изделия, он должен пройти следующие этапы:
- сбор отходов стекла. Небольшие предприятия организовывают различные пункты приема стеклобоя у населения. Принимается любой вид стекла вне зависимости от его цвета и состава. Более крупные организации заключают договора с коммунальными структурами для централизованного вывоза больших объемов отходов со свалок или специальных хранилищ;
- первичная мойка. После доставки стеклобоя на производство, его помещают в агрегат, где происходит первичная мойка стекла очищается от грязи и крупного мусора;
- сортировка. Наиболее трудоемкий процесс, потому что производится вручную. По конвейеру медленно движется помытое стекло, а специальные работники производят сортировку его по цветовому признаку;
- измельчение. Отсортированное стекло попадает дробильные машины, где происходит их измельчение и сортировка по фракциям через специальные сита;
- переплавка. Готовый измельченный материал попадает в печи, где происходит нагрев и образование однородной стекломассы.
На государственном уровне следует организовать взаимосвязь сбора, сортировки, переработки или вторичного использования стеклянных отходов, а также поддержать инвестициями предприятия, которые внедряют новые технологии по переработке стекла [4, 10].
Уникальным теплоизоляционным материалом в настоящее время является пеностекло, применяется для тепло- и звукоизоляции, выпускается в виде: блоков (плит), гранул, щебня, песка. Преимущества пеностекла: негорючесть; водонепроницаемость; надежность и долговечность; химическая стойкость; экологичность; устойчивость к грызунам. Сочетание высоких теплоизоляционных физико-механических свойств при пожарной безопасности, долговечности и экологической чистоте, ставит пеностекло практически вне конкуренции с другими материалами.
На сегодняшний день, одним из крупнейших российских и европейских производителей современной звуко- и теплоизоляции - пеностекла, является компания «АйСиЭм Гласс Калуга». Производственная мощность завода 300 000 м3 в год.
Компания выпускает пеностекольный щебень, имеет все необходимые протоколы испытаний, технические условия, сертификат соответствия ГОСТ-Р, декларацию о соответствии техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности, санитарно-эпидемиологическое заключение, техническое свидетельство и техническая оценка, экспертную оценку о соответствии материала стандартам LEED, BREAM [20].
Данная компания, является примером получении прибыли при использовании стеклобоя, в качестве основного сырья для производства теплоизоляционного материала.
На сегодняшний день стеклобой является важной составной частью нашей жизни и вместе с тем – универсальным материалом. Оно используется в быту, в научных исследованиях, в современной архитектуре.
Стеклобой становится незаменимой частью для использования в качестве основного компонента для производства теплоизоляционных материалов.
Таким образом, грамотная утилизация отходов стекла помогает сохранять чистоту нашей планеты, а повторное применение стеклотары представляет собой наиболее оптимальный способ рециклинга. Однако из-за того, что одним из свойств стекла является хрупкость, именно стеклобой превращается в отходы, которые требуют не только своевременной, но и грамотной утилизации.
1. The largest waste processing plants in Russia [Samye krupnye musoropererabatyvayushchie zavody Rossii]. URL: https://theecology.ru/interesting/musoropererabatyvajushhie-zavody-rossii (date of application: 05.06.2009) (rus)
2. Problems of glass processing in Russia [Problemy pererabotki stekla v Rossii]. URL: http://www.megamagnat.ru/business_ideas/361.html (date of application: 05.06.2009). (rus)
3. Oparina L.A. Fundamentals of resource and energy conservation in construction [Osnovy resurso- i energosberezheniya v stroitel'stve]: textbook. Ivanovo: From PressSto, 2014. 256 p. (rus)
4. Chuprova L.V., Mishurina O.A. Ecological and economic aspects of glass waste disposal [Ekologicheskie i ekonomicheskie aspekty utilizacii othodov stekla]. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2016. No. 11-2. Pp. 222–225. (rus)
5. Chernyshov E.M., Akulova I.I., Potamoshneva N.D., Baranov E.V. Managing the disposal of industrial waste in the production of building materials in the formation of regional industrial clusters in the region [Upravlenie utilizaciej tekhnogennyh othodov v proizvodstve stroitel'nyh materialov pri formirovanii territorial'no- promyshlennyh klasterov regiona]. Bulletin of the Southwestern State University. 2011. N 5-2 (38). Pp. 19–32. (rus)
6. GOST R 52233-2004. Glass containers. Cullet. General specifications. [GOST R 52233-2004. Tara steklyannaya. Stekloboj. Obshchie tekhnicheskie usloviya] Moscow: publishing house of standards, 2004. 6 p. (rus)
7. Modern experience of glass processing. [Sovremennyj opyt pererabotki stekla]. URL: https://vtorothodi.ru/pererabotka/vtorichnaya-pererabotka-stekla (date of application: 05.06.2009) (rus)
8. Melkonyan R.G., Vlasova S.G. Environmental and economic problems of the use of cullet in glass production [Ekologicheskie i ekonomicheskie problemy ispol'zovaniya stekloboya v proizvodstve stekla]: a training manual. Yekaterinburg: Publishing House Ural. un-that. 2013. 100 p. (rus)
9. Minko N.I., Kalatozi V.V. The use of cullet in the technology of materials for construction purposes [Ispolzovanie stekloboya v tekhnologii materialov stroitelnogo naznacheniya]. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2018. No. 1. Pp. 82–88. (rus)
10. Baranov E.V., Shelkovnikova T.I., Cherkasov S.V., Pryazhentseva E.A. Cullet - technogenic raw materials for the production of building materials [Stekloboj - tekhnogennoe syre dlya proizvodstva stroitelnyh materialov]. High technologies in construction. 2018. No. 1. Pp. 38–42. (rus)
11. Jani Y., Hogland W. Waste glass in the production of cement and concrete – a review. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2014. Vol. 2. Issue 3. Pp. 1767–1775
12. Bumanis G., Bajare D., Locs J., Korjakins A. Alkali-silica reactivity of foam glass granules in structure of lightweight concrete. Construction and Building Materials. 2013. Vol. 47. Pp. 274–281.
13. Shakhova V.N., Vitkalova I.A., Torlova A.S., Pikalov E.S., Selivanov O.G. Obtaining facing ceramics using unsorted battle of container glass [Poluchenie oblicovochnoj keramiki s ispolzovaniem nesortirovannogo boya tarnyh stekol]. Ecology and Industry of Russia. 2019.Vol. 23. No. 2. Pp. 36–41. (rus)
14. Your business: processing of cullet. Selection of equipment for glass processing. Glass processing-business plan from A to Z (2018). [Svoj biznes: pererabotka stekloboya. Vybor oborudovaniya dlya pererabotki stekla. Pererabotka stekla – biznes-plan ot A do YA (2018g)]. URL: https://businessizakon.ru/svoj-biznes-pererabotka-stekloboya-vybor-oborudovaniya-dlya-pererabotki-stekla-pererabotka-stekla-biznes-plan-ot-a-do-ya.html (date of application: 05.06.2009) (rus)
15. Mir stekla. Recycling [Mir stekla. Vtorichnaya pererabotka]. URL: https://www.mirstekla-expo.ru/ru/ui/17006/ (date of application: 05.06.2009) (rus)
16. Association StekloSouz Russia [Associaciya StekloSoyuza Rossii]. URL: http://steklosouz.ru/news/show&id=5427 (date of application: 05.06.2009) (rus)
17. Petukhova R.V., Sadchenko N.P. Foam glass universal thermal insulation material [Penosteklo universal'nyj teploizolyacionnyj material]. Glass of the world. 2002. No. 3. Pp. 69–71. (rus)
18. Ketov P.A. Development of environmentally friendly energy-efficient building cellular material that meets the principles of green building [Razrabotka ekologicheski bezopasnogo energoeffektivnogo stroitelnogo yacheistogo materiala, sootvetstvuyushchego principam zelenogo stroitelstva]. Vestnik MGSU. 2018. Vol. 13. Issue 3. Pp. 368–377. (rus)
19. Musafirova G.Ya., Musafirov E.V., Lyshchik M.V. Block foam glass based on cullet, dolomite flour and liquid glass [Blochnoe penosteklo na osnove stekloboya, dolomitovoj muki i zhidkogo stekla]. Technique and technology of silicates. 2017. T. 24. No. 1. Pp. 7–11. (rus)
20. Plant for the production of foam glass Iciem glass Kaluga [Zavod po proizvodstvu penostekla AjSiEm Glass Kaluga]. URL: http://www.eco-penosteklo.ru/proizvodstvo (date of application: 05.06.2009). (rus)
