Упаковка и окружающая среда

План

 

1. Упаковка и окружающая среда

2. Жизненный цикл упаковки

3. Способы переработки различных  видов упаковки

3.1 Восстановление

3.2 Вторичная переработка

3.3 Переработка отходов в целях  получения энергии

Заключение

Литература

 
1. Упаковка и окружающая среда

 

Природные ресурсы используются по-разному, но в конечном итоге все возвращается в окружающую среду в виде отходов. Хотя иногда отходы утилизировали путем  извлечения полезных веществ, повторного использования и рециркуляции, чаще всего отходы направляли в воду, на свалки и сжигали. В настоящее время мы гораздо больше знаем о последствиях использования ресурсов и воздействии на окружающую среду различных способов удаления отходов.

К основным сферам возникновения отходов  относят:

сельское хозяйство и садоводство;

горнодобывающая промышленность;

строительство и снос зданий;

очистка сточных вод и водоемов;

производство и торговля, то есть промышленные предприятия и офисы;

сфера обслуживания, например, оптовая  и розничная торговля, больницы, транспорт, образование и т.д.;

бытовые отходы.

Общая масса всех отходов Великобритании составляет более 400 млн.

т/год. Использованная упаковка составляет около 8,5 млн. т/год (около 2%), из которых 3,4 млн. т/год - это бумага.

Аналогичные соотношения наблюдаются  и в других развитых странах, однако бытует представление, что отходы - это в основном использованная упаковка. Хотя она и не составляет существенной части отходов в целом, она очень заметна там, где люди живут и работают. Многие аспекты образа жизни, известного как "используй и выброси", вполне приемлемы, но общество очень обеспокоено объемом накапливающейся использованной упаковки.

Наряду с отходами домашнего  хозяйства использованная упаковка образуется в сферах оптовой и  розничной торговли, производства и  обслуживания, в путешествиях, на досуге, в образовании, здравоохранении - в общем, при любой деятельности. Это создает одну из проблем управления отходами, связанную с упаковкой, - отходы упаковки возникают в сравнительно небольших количествах в большом количестве мест.

 

2. Жизненный цикл упаковки

 

Оценка жизненного цикла (ОЖЦ) - это  экспертиза (перечень или опись) ресурсов, используемых при изготовлении, использовании  и утилизации изделий, и оценка их воздействия на окружающую среду. ОЖЦ  может применяться и к технологиям.

Первый  этап - это определение масштабов  исследования. На этом этапе устанавливаются  границы, через которые материальные ресурсы и энергия поступают  в данный цикл, а продукты и отходы, выделяющиеся в воздух и воду, а  также твердые отходы данный цикл покидают. Исследование может охватывать добычу сырья, производство, транспортировку и использование изделий до момента выбрасывания или вторичной переработки. Такая экспертиза вполне конкретна и основывается на фактах, причем должна выполняться в соответствии со стандартами ISO.

Второй  этап - это оценка воздействия на окружающую среду. Критерии, используемые при экспертизе, объективны, но оценить  это воздействие сложно, поскольку  величины порогов воздействия по ряду причин в разных местах могут  быть различны. Пример - водоемы, куда сливают сточные воды, которые могут быть весьма различны - от неглубокой реки до эстуария.

Стандарты ISO по ОЖЦ были разработаны в рамках международного сотрудничества, координируемого Обществом по экологической токсикологии и химии (SETAC) и Комиссией ЕС (КЕС). Были выпущены следующие стандарты:

ISO 14040: 1997 - ОЖЦ. Принципы и основы;

ISO 14041: 1998 - ОЖЦ. Цели, масштабы определения и анализ состояния;

ISO 14042: 2000 - ОЖЦ. Оценка воздействия в жизненном цикле;

ISO 14043: 2000 - ОЖЦ. Понятие жизненного цикла;

ISO/TS 14048: 2000 - ОЖЦ. Формат хранения данных;

ISO/TR 14048: 2000 - ОЖЦ. Примеры применения ISO 14041 к целям, масштабам определения и анализу состояния.

Оценка жизненного цикла полезна  для определения и количественной оценки точек жизненного цикла, где происходит значительное воздействие на окружающую среду, а также для оценки влияния изменений жизненного цикла (например, при замене одной технологии другой). Пример ОЖЦ приведен в совместной работе фирм Tetra Pak, StoraEnso и Шведской федерации предприятий лесного хозяйства с анализом минимизации количества картона и изменений в технологии печати, нанесения полимерного экструзионного покрытия, системы дистрибьюции, извлечения и вторичной переработки, причем все эти изменения уменьшали экологическое воздействие в жизненном цикле литровой картонной упаковки для молока.

 

3. Способы переработки различных  видов упаковки

3.1 Восстановление

 

Восстановление может быть выполнено  несколькими способами:

разделение типов мусора в точке выбрасывания (например, в домашних условиях с последующим централизованным сбором отходов), после чего отдельные типы вторичного сырья могут быть использованы повторно;

сбор отходов в виде смешанного несортированного мусора, отправляемого  на сортировку, после чего сырье может быть использовано повторно;

сбор отходов в виде смешанного несортированного мусора, отправляемого  для разделения на установку, которая  может утилизировать его без  разделения - например, на мусоросжигательную установку для получения энергии или на установку для производства компоста.

Повторное использование упаковки на основе бумаги и картона в виде пакетов, ящиков или другой тары в  исходном виде широко не применяется. Примером может служить жесткий  ящик из сплошного картона, который после того как его содержимое (например, складные сфальцованные картонные коробки) извлечено упаковщиком, можно сложить; затем этот ящик можно возвратить на участок изготовления упаковки для повторного использования.

3.2 Вторичная переработка

 

Вторичная переработка определяется как некоторая промышленная переработка материала для достижения целей первоначального использования или иных целей. К последним может относиться, например, органическая переработка (получение компоста). Переработку отходов в целях получения энергии в официальные определения вторичной переработки обычно не включают.

Отношение ко вторичной переработке  обычно доброжелательное, и все согласны с тем, что необходимо максимально  ей способствовать. К сожалению, термин "вторичная переработка" или "сбор отходов"; как мы уже отмечали выше, эти операции должны предшествовать вторичной переработке. Извлеченный отсортированный материал затем отправляют на перерабатывающее предприятие - предприятие по переработке отходов (для отходов бумаги и картона им может выступать бумажная или картонная фабрика).

Вторичная переработка бумаги и  картона - это крупное производство.

Отходы бумаги и картона (макулатуру)  собирают, сортируют и превращают в макулатурную массу путем механической обработки в воде.

В зависимости от вида и источника макулатуры существует много сортов макулатурного сырья, которые отражают их пригодность для повторного использования - например, белая бумага, не содержащая древесную массу (очень дорогая), газетно-журнальная (средней стоимости) и "смешанная макулатура - бумага и картон" (самая дешевая). Если макулатурное сырье - бумага и картон с нанесенной на них печатью - используется в производстве упаковки, то переработка не подразумевает удаление краски. В европейском отраслевом классификационном перечне приводится 57 видов макулатурного сырья; аналогичные перечни существуют в США и Японии.

Извлеченное вторичное волокно составляет 46% волокнистых полуфабрикатов, используемых в мировой целлюлозно-бумажной промышленности (в настоящее время - более 170 млн. т/год). Это очень важный ресурс, и его доля, вероятно, будет возрастать, хотя использование таких волокон (в процентах от потребления) будет, в конечно итоге, ограничиваться определенными факторами.

Доля  волокна, извлеченного из макулатуры, и доля макулатурной массы в производстве бумаги и картона в США и Европе в 2001 г. составляют:

 

Рынок	Вторичное волокно, %	Доля  вторичного волокна в производстве, %
США Европа (страны ЕС)	48,3 (прогноз на 2012г. - 55) 52,1 (прогноз на 2012г. - 56)	37 41,8

 

Значительная доля извлеченного на этих рынках вторичного волокна и  макулатурной массы идет на экспорт (прежде всего в Китай), который  в 2001г. составил 16 и 6% общего количества вторичного волокна в США и  странах ЕС соответственно.

Инфраструктуры по вторичной переработке отходов работают уже более 100 лет (макулатуру собирали специальные сборщики и направляли ее на бумажные и картонные фабрики).

Следует учитывать три важных обстоятельства, связанных с вторичной переработкой бумаги.

Некоторые волокна вследствие способов применения соответствующих изделий не извлекают - это относится к бумаге, загрязненной остатками пищевых продуктов, к туалетной бумаге, сигаретной бумаге, бумажным и картонным изделиям, применяемым в строительстве, к печатной продукции длительного использования (книгам, картам, архивным документам и т.п.). По некоторым оценкам, доля бумаги, не подлежащей вторичной переработке, включая книги, некоторые не могут быть в короткие сроки вторично переработаны, составляет 15-20% (по некоторым оценкам - до 30%).

Волокна не могут использоваться повторно бесконечно, так как бумагообразующие свойства волокон при каждом цикле переработки  ухудшаются, длина волокон при  каждом цикле переработки уменьшается, что является основной причиной относительно высоких потерь волокна. Способность волокон образовывать межволоконные связи при каждом цикле вторичной переработки также снижается. Переработка вторичного целлюлозосодержащего сырья - важный аспект технического развития.

По  некоторым оценкам, количество циклов, которые может выдержать волокно без потери бумагообразующих свойств, составляет от 5 до 10 в зависимости от типа выпускаемых бумажно-картонажных изделий и условий их хранения и применения. Понятие "количество циклов" носит несколько теоретический характер, поскольку данные логистики свидетельствуют, что даже при большой доле возвращающегося с рынка вторичного сырья (около 50%) до третьего цикла переработки "доживает" лишь 6% исходных волокон (вследствие потерь на производстве, составляющих около 20%, и образования не подлежащих вторичной переработке отходов - до 50% за цикл).

Не  все волокна одинаковы - волокна  в макулатуре включают волокнистые  полуфабрикаты, полученные химическим или механическим способами, а также  волокна, уже прошедшие один или  несколько циклов вторичной переработки. Волокна различаются и по видам древесины, из которых они были получены. По техническим причинам не все волокна могут использоваться во всех видах бумажных изделий. Разделение макулатурной бумаги и картона и продажа их предприятиям проводят с учетом различий между волокнами. По европейской классификации выделяют девять групп отходов, которые в свою очередь подразделяют на 67 конкретных видов; в других регионах используются аналогичные или иные классификации, причем в каждой из них учитывается цена (отражающая качество волокна) и, следовательно, его ценность для изготовителя бумаги. Многие полагают, что макулатура - это нечто однородное, однако к ней относится целый ряд отходов, каждый из которых имеет свои особые характеристики, цену и значение. Наиболее ценная макулатура - белая, без печати и не содержащая древесной массы, то есть в которой присутствуют лишь беленая целлюлоза без примеси древесной массы или вторичных волокон. Картонная макулатура, получаемая с промышленных и торговых предприятий, обычно чистая, то есть без нежелательных посторонних примесей, и ее можно регулярно собирать в довольно больших количествах. Отходами, получаемыми от населения после использования ими продуктов и изделий, управлять труднее. Их можно сортировать по месту их образования (например, газеты и бумажные отходы с односторонней печатью - в домашних условиях, а коробки из гофрокартона - в магазинах). Смешанная макулатура менее ценна и с большей вероятностью содержит нежелательные примеси, краску, клеи, другие материалы, которыми ламинирована бумага. В худших случаях в несортированной смешанной макулатуре, получаемой от конечных потребителей, присутствует битое стекло и другие инородные тела. Показано, что чем больше собирается отходов, тем больше в них доля несортированного мусора от потребителя. Это снижает стоимость собственно сбора отходов, но одновременно и снижает ценность отходов для вторичной переработки специфических материалов.

Деинкинг (обесцвечивание) - это процесс удаления краски из собранной бумаги с нанесенной на нее печатью. Сначала волокно диспергируют в воде, а затем обрабатывают поверхностно - активными веществами (ПАВами), с помощью которых с поверхности бумаги и волокон удаляются частицы краски. Волокно отделяют от частиц краски с помощью флотационного процесса, основанного на различи в смачиваемости этих двух материалов. На заключительном этапе для увеличения белизны материала может выполняться мягкая отбелка. Этот процесс в производстве упаковочных материалов широко не используется, хотя некоторые из них могут содержать обесцвеченное волокно.

Макулатура (бумага и картон) может быть подвергнута  органической вторичной переработке, поскольку целлюлозные волокна  биологически разлагаемы. Органическая вторичная переработка может  быть "аэробной" (компостирование) или "анаэробной" (биометилизация) и ведется в регулируемых условиях с использованием микроорганизмов. С ее помощью часть отходов упаковки биологически разлагается с получением стабилизированного органического осадка или метана. Эта макулатура может разлагаться микроорганизмами (в частности, бактериями, использующими продуцируемые микроорганизмами ферменты для превращения органического материала в СО₂, воду и гумус или компост) на встречающиеся в природе вещества. Компост широко применяется в сельском хозяйстве для улучшения почв (в частности, в садоводстве).

3.3 Переработка отходов в целях  получения энергии

 

В прошлом сжигание отходов считалось  гигиеничным способом уменьшения их объема. После вступления в силу нормативов на выбросы в атмосферу, муниципальные мусоросжигатели были закрыты, и большую часть отходов стали направлять на свалки.

Хотя в последние годы появилась  технология безопасного сжигания отходов, такие установки требуют крупных  капиталовложений. Кроме того, в обществе существует глубокое недоверие к сжиганию мусора из-за нехватки знаний и информации.

В отходах бумаги и картона "запасена" солнечная энергия, так как источником волокна является древесина. Эта  энергия может быть извлечена  в мусоросжигателях (EFW, Energy From Waste). Минимальная энергетическая ценность (теплота сгорания) бумаги и картона составляет 10 мДж/кг, то есть 2 т макулатуры при сжигании эквивалентны примерно 1 т нефти или 1,5 т угля. Тем не менее не стоит рассматривать сжигание отходов бумаги и картона в отрыве от утилизации несортированных муниципальных отходов. Нет никакого смысла отделять бумажные и картонные отходы, непригодные для вторичной переработки, от смешанных комунально-бытовых (КБО) и сжигать их отдельно. Поэтому мы должны рассматривать вопрос утилизации КБО сжиганием с получением энергии как часть целостного подхода к утилизации КБО.