Какие экологические проблемы типичны при производстве стройматериалов. Экология и охрана природы: Экологические риски при производстве строительных материалов

В последнее время возрастают требования к экологичности жилья. Высокие экологические свойства зданий позволяют продавать жилье быстрее и по более высоким ценам. Какие строения можно считать экологичными? Какие строительные материалы используются при их сооружении? Как повысить экологичность существующих стройматериалов?

Международный экологический стандарт

Термин "экология" в буквальном переводе означает "наука о доме". Значение производного от него прилагательного "экологичный" формально определить пока еще никто не смог, хотя все на интуитивном уровне понимают, что оно обозначает. То же самое происходит с понятием "экологичный дом". Каждый хотел бы жить в таком доме, но, опять-таки, коротко и ясно определить, что это, ни у кого не получается. Существует лишь набор свойств, которыми экологичный дом должен.

Чтобы построить экологичный (в последние годы этот термин все чаще заменяют на "зеленый") дом, необходимы экологичные строительные материалы. И опять-таки вместо четкого определения таких материалов их обычно характеризуют неким набором свойств, совокупность которых была определена сообществом специалистов и сформулирована в виде требований международного стандарта EcoMaterial 1.0/2009 "Система сертификации экологически безопасных материалов". Если свойства строительного материала соответствуют требованиям стандарта, то материал может получить право называться экологичным и на него можно наносить знак стандарта EcoMaterial . Разумеется, для получения такого права материал должен быть изучен независимой организацией EcoStandardgroup. Ее эксперты рассматривают радиологическую, электромагнитную безопасность материала, тестируют выделения вредных веществ при его эксплуатации, принимают во внимание возможность использования отходов для изготовления материала и многое другое.

В целом эксперты оценивают материал по 23 критериям, которые разделены на три блока:

Безопасность материала для здоровья человека;

Влияние материала в течение всего его жизненного цикла (от производства до утилизации) на окружающую среду;

Экологическая ответственность производителя материала, под которой понимают проводимые им мероприятия по охране окружающей среды.

Экологичность материала эксперты оценивают в баллах. Необходимый минимум для признания материала экологичным - 85 баллов.

В России первой "звания" EcoMaterial удостоена теплоизоляция ROCKWOOL, которой присвоено 137 баллов. Вслед за ROCKWOOL стандарт EcoMaterial получил теплоизолятор из штапельного стекловолокна URSA GLASSWOOL. А теплозвукоизоляционный материал URSA Pure One удостоен высшей оценки - ему выдан сертификат EcoMaterial Absolut. (При производстве Pure One не используются фенолформальдегидные связующие, он приятен на ощупь (как хлопок), не колется, практически не пылит.) Научный центр здоровья детей Российской академии медицинских наук (РАМН) рекомендует Pure One для использования при строительстве и реконструкции дошкольных, общеобразовательных и лечебно-профилактических учреждений. Пока это единственный изоляционный материал на основе минерального волокна, получивший столь высокую оценку экологичности в РАМН.

Примечание. В России существует немало строительных материалов, достойных знака EcoMaterial. Просто изготовители еще не успели представить их в EcoStandard.

Экологический ряд стройматериалов

Какие материалы в принципе могут быть признаны экологичными? Для оценки экологичности обычно используются следующие критерии:

1) экологичность сырья, то есть отсутствие в нем радиоактивных частиц, ядовитых веществ, вредных микроорганизмов;

2) воспроизводимость сырья в природе;

3) энергетические затраты на превращение сырья в готовый строительный материал (кирпич, блок, пакет, деревянную доску, брус и т.п.);

4) влияние здания, построенного с использованием этого материала, на условия обитания в нем;

5) долговечность материала, его способность противостоять разрушению под воздействием атмосферных факторов, микроорганизмов;

6) возможность рециклинга, то есть использования после сноса строения.

Основное влияние на экологичность жилища (термин, понимаемый на интуитивном уровне, но еще не определенный) оказывают ограждения - стены, потолок, пол. В наибольшей степени влияют на экологичность стены, поэтому рассмотрим в первую очередь экологичность тех строительных материалов, которые используются ныне для их возведения.

В настоящее время международным сообществом специалистов составлен так называемый ряд экологичности стеновых строительных материалов: на первом месте в этом ряду находится наиболее экологичный материал, на втором - менее экологичный и т.д. по убывающей.

Древнейшие стройматериалы - лидеры экологичности

Как это ни покажется необычным, странным, неприемлемым, на первом месте в ряду экологичности стеновых материалов находится... пшеничная солома . Более того, выращивать некоторые сорта пшеницы начали в первую очередь не ради зерна, а для получения стебля.

В России тоже началось "соломенное" строительство. Так, московское ООО "Середа" строит соломенные дома, организует обучающие семинары.

На втором месте в экологическом ряду стоит сырая (необожженная) глина . В жилищах, стены которых сооружали из этого материала, когда-то проживала большая часть населения Земли, в настоящее время живет не менее четверти. И, что самое интересное, доля глиняных домов в последние годы начала расти, в первую очередь - в наиболее развитых странах.

Примечание. В развитых странах быстро увеличивается строительство жилья из соломы и необожженной глины. Очевидно, скоро мода на такие дома придет и в Россию.

Недавно были проведены исследования влияния глиняного жилища на здоровье. Достоверно установлено, что даже получасовое пребывание человека в "глиняной" комнате приводит к улучшению его самочувствия. Учитывая это, а также дешевизну глины, в настоящее время во многих, причем отнюдь не самых бедных, странах (Англия, Германия) начинает развиваться глиняное домостроение. А в столице Австрии Вене из глины построено семиэтажное (!) здание.

На третьем месте в экологическом ряду стоит древесина. Экологичность жилищ из нее не требует комментариев. Однако древесина даже для нашей, отнюдь не безлесной, страны - весьма дорогой строительный материал, так что в деревянных домах пожить удается далеко не всем россиянам.

Стремление жить в домах, хотя бы приближающихся по экологичности к деревянным, побуждает использовать для производства стеновых материалов древесину в виде отходов - опилок, стружки, дробленки. В этих целях созданы арболит (в буквальном переводе с французско-греческого "деревянный камень"), получаемый из смеси дробленки с портландцементом, ксилолит (тоже "дерево-камень" в буквальном переводе с греческого), получаемый из смеси опилок, другой тонкодисперсной древесины и магнезиального цемента.

Гипсовые строительные материалы

На четвертом месте в экологическом ряду стоит гипс . В природе он находится в виде мощных отложений, встречающихся во многих странах. Из этих отложений можно вырезать кирпичи, блоки, превращая таким экономным способом природное сырье в стеновой строительный материал, готовый к употреблению. Однако гипсовые отложения, как правило, имеют много трещин, вырезать из них кирпичи без изъянов не удается.

Поэтому гипс используется как сырье для строительных материалов: его куски в специальных устройствах, называемых гипсоварочными котлами, нагревают до 180 - 200 град. Цельсия. При такой температуре три четверти воды, содержащейся в минерале, испаряются, а образовавшийся продукт, будучи смолотым, приобретает способность при обычной температуре вступать в реакцию с водой и становиться вяжущим, то есть образовывать подвижную вначале массу, называемую тестом, самопроизвольно превращающуюся в твердое тело. Из гипсового теста можно делать и кирпичи для стен, и штукатурку, и другие изделия, причем самых разнообразных форм.

Пористая структура гипсового камня способствует его ускоренному высыханию, что позволяет сократить время стабилизации температурно-влажностного режима во вновь построенных зданиях. Равновесная влажность гипсовых штукатурных растворов при 20 град. Цельсия и относительной влажности воздуха 50% равна 4 - 10%, тогда как цементных штукатурок - более 15%.

Гипсовые материалы создают благоприятный для организма человека климат. К тому же они не горят и поэтому используются в качестве противопожарных преград. Экологичность конечного продукта и меньшие энергетические затраты привели к тому, что в развитых странах количество гипса, производимого в расчете на одного жителя, составляет около 60 кг, в России - 13 кг. В нашей стране чаще используется портландцемент - крайне антиэкологичный вяжущий. Многие элементы жилого дома, которые можно было бы изготавливать из гипса, производят из железобетона. Примерами служат ненесущие комнатные перегородки, стяжки для выравнивания межэтажных перекрытий, штукатурка.

Более того, даже стены малоэтажных зданий можно воздвигать не из железобетона или кирпича, а из гипса. Доказательством этого могут служить трехэтажные дома в г. Октябрьском (Башкортостан), построенные накануне Великой Отечественной войны для нефтяников. Они успешно эксплуатируются до сих пор.

В нашей стране с середины прошлого века объемы использования гипса замерли на низком уровне из-за плохого качества выпускаемой на его основе продукции, а также из-за развития крупнопанельного домостроения, основанного на портландцементе.

Около 20 лет назад в Россию "пришла" немецкая промышленная группа "Кнауф", построившая несколько заводов, на которых из российского природного гипса начала изготавливать широкую номенклатуру гипсовых изделий великолепного качества. И производство гипсовых стройматериалов в России стало прирастать довольно высокими темпами: если в 2000 г. потребление гипса составляло около 2 млн т, то уже в 2007 г. оно выросло до 4,5 млн т.

Примечание. В настоящее время объемы производства строительных материалов из гипса быстро увеличиваются. Только с 2000 по 2007 г. объемы добычи гипса в России выросли более чем вдвое.

"Кнауф" впервые в России начала производство гипсовых сухих строительных смесей - материалов, которыми завершают процесс отделки поверхностей, придают им законченный вид. Новыми для России строительными материалами стали и гипсоволокнистые плиты - изделия, получаемые из смеси гипса с измельченной макулатурой. Эти плиты - великолепный материал для отделки потолков, стен. Пригодны они и в конструкциях пола в качестве подосновы линолеума , ковровых покрытий.

Сегодня "Кнауф" изготавливает в России широкий спектр строительных материалов из гипса - пазогребневые плиты, гипсокартонные листы, разнообразные строительные смеси, огнезащитные плиты "Кнауф - Файерборд" и многое другое. Появились у группы "Кнауф" и российские конкуренты.

Гипс использовали бы еще в больших объемах, если бы был устранен его основной недостаток - низкая водостойкость. Поэтому во всем мире, в том числе и в России, проводятся исследования, направленные на повышение водостойкости гипса, и уже предложено немало способов достижения этого, однако большая часть их почти не реализуется.

Наиболее простым на сегодня способом повышения водостойкости гипсовых изделий является их обработка гидрофобизаторами - веществами, снижающими как их смачиваемость водой, так и впитываемость воды. Такими гидрофобизаторами являются "Пента-811", "Пента-814", "Софэксил 40", "Софэксил - Защита М", "Протекс - Гидро" и ряд других.

Российские ученые создали так называемые композиционные гипсовые вяжущие низкой водопотребности. Они представляют собой смеси гипсового вяжущего с гидравлическим компонентом. Этот компонент получают совместной активацией (тонким измельчением) портландцемента, аморфного кремнезема и суперпластификатора С-3. Назвали его органоминеральным модификатором.

Гипсовые изделия, полученные из обыкновенного строительного гипса с добавлением такого модификатора, пригодны для эксплуатации в открытой атмосфере. Производит модификатор ООО "Эволит" (г. Москва). А компания "Петромикс" (г. Санкт-Петербург) начала производство самонивелирующегося ровнителя "Петромикс ГПС" для пола. Это сухая смесь, состоящая из высокопрочного альфа-гипса марки Г-16, микрокремнезема и гидрофобизатора. Пол, выполненный из такой смеси, столь же прочен, сколь и бетонный, но дешевле и, разумеется, экологичнее. Он может выдерживать без разрушения заливание водой в течение четырех часов.

Инновационные строительные материалы под названиями "Ротгипс - МП", "Ротгипс - МШ", "Ротгипс - Плюс" разработало ООО "Прикамская инновационная компания". Эти материалы обладают высокими скоростью твердения, прочностью, устойчивостью к агрессивной атмосфере. Предназначаются они для изготовления гипсовых изделий, с помощью которых можно придавать выразительность фасадам зданий, ремонтировать их.

Кирпич и известь экологически приемлемы

Кирпич керамический (глиняный) в экологическом ряду ставят на пятое место. В виде готового изделия этот материал экологичен, но для того, чтобы его произвести, необходимо исходное сырье (глину) нагреть до температуры около 1000 град. Цельсия и выдержать при ней несколько часов. Подобная технология никак не может быть признана экологичной, потому что для ее реализации требуется много топлива, при сжигании которого образуются большие количества оксидов азота, серы, углерода, сажистых веществ, золы, шлака. Также следует отметить, что запасы глин, которые пригодны для получения кирпича, вблизи заводов, как правило, выработаны, поэтому нередко приходится завозить их за сотни километров, что отнюдь не добавляет экологичности глиняному кирпичу.

Однако есть и способы повышения экологичности данного материала. Один из них - добавление к глине так называемых флюсов (плавней), которые понижают температуру ее спекания. Уже найден плавень, который уменьшает эту температуру почти на 300 град. Цельсия.

Другой способ - биотехнологический. Еще в Советском Союзе ленинградский ученый, профессор Е.В. Виноградов обнаружил, что силикатные бактерии (есть в природе и такие) способны поедать кварцевые примеси в глине, превращая ее из тощей в жирную.

Ради того чтобы снизить теплопроводность, изготавливают кирпич с пустотами внутри. Такой кирпич называют пустотным или пустотелым. А недавно научились делать из глины стеновые материалы, названные "теплой керамикой". Ее в России начали производить в виде блоков большого формата - до 14 НФ (1 НФ - это нормативный формат стандартного кирпича размером 250x120x65 мм) под фирменным названием POROTHERM.

Теплопроводность POROTHERM - 0,13 - 0,21 Вт/мК (сопоставимые показатели у древесины) достигается за счет образования оптимальных по форме многочисленных вертикальных пустот, причем объем каждой из них значительно меньше, чем в традиционном пустотном кирпиче. (Известно, что воздух тем лучше сохраняет теплоту, чем меньше объем замкнутого пространства, в котором он заключен. Лучше всего воздух удерживает теплоту в ячейках, диаметр которых близок к длине свободного пробега молекул.) Общий же объем пустот достигает 53%, что намного выше, чем у пустотелого кирпича.

Второй фактор, обеспечивающий высокие теплоизоляционные свойства POROTHERM, заключается в том, что структура его керамических стенок пористая. Это достигается добавлением в исходное глиняное сырье так называемых выгорающих добавок - мелких частиц древесины, пенополистирола, макулатуры. При обжиге они сгорают, образуя внутри керамического тела микропоры.

Кирпич силикатный получают, выдерживая в автоклавах при температуре около 180 град. Цельсия в течение 10 - 12 часов "прекирпичи" - заготовки, получаемые прессованием смеси, состоящей из кварцевого песка (90%), гашеной извести (8%) и воды (2%). Совокупный расход энергии на производство силикатного кирпича значительно ниже, чем на получение кирпича глиняного, а конечный продукт столь же экологичен.

Однако до сих пор в России керамического кирпича производится больше, чем силикатного. Главные недостатки силикатного кирпича - он менее водостоек и может разрушаться при интенсивных пожарах. Однако гидрофобизирование позволяет сделать силикатный кирпич более водостойким, а специальные противопожарные мероприятия - огнестойким.

На шестое место по экологичности ставят известь . Под таким обобщающим названием понимают в настоящее время несколько близких по химическому составу вяжущих веществ, основные из которых - известь негашеная и известь гашеная. Их химический состав может быть отображен формулами CaO и Ca(OH)соответственно. Известь негашеную получают обжигом известняка - горной породы, основным компонентом которой является кальцит. Его химический состав может бытьотображен формулой СаСО.

В качестве вяжущего используют гашеную известь. Ее получают, смешивая негашеную известь с водой. Ныне известь применяется для производства силикатного кирпича, газосиликата. А еще 200 лет назад, до появления портландцемента, гашеная известь была основным вяжущим веществом, использовавшимся для возведения каменных и кирпичных сооружений различного назначения, и вяжущим великолепным. До наших дней дошел не только "водопровод, сработанный еще рабами Рима", но и стены крепостных сооружений, мосты, дворцы многовековой давности.

Примечание. Распространенное предубеждение относительно низкой экологичности силикатного кирпича ошибочно. По экологическим свойствам силикатный и керамический кирпичи практически не отличаются друг от друга.

Одним из свидетельств экологичности извести являются новгородские храмы, построенные еще в те времена, когда портландцемента не было. Эти сооружения удивляют посетителей тем, что в них легко дышится: при их сооружении в качестве кладочных и штукатурных использовались известково-песчаные растворы. Они обладают высокой воздухо- и паропроницаемостью, в них не поселяются микроорганизмы.

Методы повышения экологичности бетона

Основной материал, из которого в настоящее время строят как промышленные предприятия, мосты, гидротехнические сооружения, так и жилые дома, - это железобетон. Обеспечивая строениям высокую прочность, железобетон как стеновой материал для жилищ не выдерживает критики с позиции экологов. По экологичности бетон и железобетон находятся лишь на седьмом месте в экологическом ряду стройматериалов. Экологичность железобетонных жилищ весьма точно характеризует выдержка из одного документа Организации Объединенных Наций: "Тюрьма - это место лишения свободы, а не здоровья. Поэтому камеры для заключенных из железобетона строить не рекомендуется". Кроме того, производство портландцемента (вяжущего для бетона) ужасающе энергоемко, сопровождается выбросом в атмосферу громадных количеств теплоты, углекислого газа, токсичных оксидов азота, серы.

Бетон отнюдь не вечен: изделия, изготовленные из него, постепенно разрушаются под влиянием агрессивной атмосферы и осадков. Наряду с этим многие бетонные сооружения, например знаменитые "хрущевки", морально устарели. Их сносят, возникают отходы - бетонолом (в странах ЕС, к примеру, ежегодно образуется по 0,9 т бетонолома на одного жителя). Поэтому в настоящее время очень важной проблемой является утилизация отходов бетона. Наиболее эффективным ее направлением считается рециклинг, то есть использование бетонолома для изготовления новых бетонных изделий.

Рециклинг прежде всего позволяет заменять в свежем бетоне инертные заполнители - песок и щебень, для добычи которых нужны карьеры - "язвы в теле Земли". Бетонолом дает возможность экономить и некоторое количество цемента, потому что в бетонном изделии, даже старом, часть цементных зерен с водой так и не прореагировала. При переработке бетонолома его подвергают дроблению, в процессе которого цементные зерна могут быть разрушены с обнажением их непрореагировавшей части. Поэтому неспроста бетон, приготавливаемый с использованием бетонолома, назвали "зеленым". Называют его и биопозитивным. Во многих странах рециклинг бетона начали стимулировать материально.

В настоящее время изыскиваются способы повышения экологичности железобетона . Основное направление здесь - поиск методов снижения доли портландцемента, необходимого для производства изделия, поскольку именно он вносит наибольший антиэкологический "вклад".

Один из способов - использование химических добавок - веществ, которые при введении их в исходные цементные смеси повышают прочность бетонных изделий. А если повышения прочности не требуется, то химические добавки позволяют снизить расход цемента, что приводит к повышению экологичности изделия.

Второй способ, который начал активно развиваться в последние годы, - введение в цементные смеси химических веществ, названных наномодификаторами . Их, в отличие от традиционных химических добавок, надо вводить в ничтожно малых (десятые и даже сотые доли процента) количествах. Поэтому их называют еще нанодобавками.

Третий способ - армирование бетона не стальной прутковой арматурой, а тонкими волокнами - углеродными, полипропиленовыми, полиамидными, базальтовыми. Равномерное диспергирование таких волокон в исходных цементных смесях, называемое дисперсным армированием, позволяет заметно повысить прочность бетонных изделий. А количество волокон, необходимых для того, чтобы повысить прочность, невелико. Бетоны, армированные такими волокнами, экологичнее железобетона и вследствие меньшего расхода портландцемента, и потому, что в них нет стальной арматуры.

Четвертый способ - снижение расхода цемента за счет введения в исходную смесь заполнителей , которые займут большую долю объема в изделии, оставив для цементной матрицы меньший объем (а следовательно, и массу).

В настоящее время наиболее эффективным из таких заполнителей является пенополистирол, используемый в виде гранул диаметром 2 - 5 мм. Бетон с такими гранулами назван полистиролбетоном и в настоящее время становится одним из самых востребованных стеновых материалов, поскольку он легок, имеет хорошие теплоизоляционные свойства и достаточную прочность. Гранулы пенополистирола в нем защищены от возможного пожара негорючей матрицей, по этой же причине не разрушаются и от солнечного света. Из него можно изготавливать блоки, применим он и для монолитного строительства.

Полистиролбетон оказался настолько эффективным строительным материалом, что группе московских специалистов в 2010 г. была присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники "За создание композиционных полистиролов нового поколения при массовом строительстве энергоэффективных зданий". Отечественный полистиролбетон, разработанный лауреатами этой премии, оказался более дешевым, чем австрийский аналог - "Аустроплан".

Пятый способ - магнитная обработка воды затворения. Наверное, основным недостатком обычного портландцемента является то, что его зерна вступают в реакцию с водой лишь на треть их объема, а две трети остаются инертным заполнителем. Поэтому долгое время ведутся поиски способов повышения глубины взаимодействия воды с цементом, то есть более полного протекания химической реакции между данными веществами. Давно уже было установлено положительное влияние на эту реакцию магнитного поля. До недавнего времени поле должной интенсивности можно было создавать лишь с помощью электромагнитов. Их использование усложняло технологию изготовления бетонных изделий, не всегда обеспечивало воспроизводимость результатов, требовало квалифицированного обслуживающего персонала, расхода электроэнергии, поэтому не получило всеобщего признания.

К настоящему времени в нашей стране освоено производство суперсильных постоянных магнитов, поэтому отпала необходимость в электроэнергии, специальном персонале. Выявлены и причины, по которым не возникает эффект омагничивания. Поэтому сейчас сложилась благоприятная ситуация для широкого внедрения данного способа повышения экологичности бетонного производства.

Экология изучает закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы охраны биосферы.

На современном этапе развития общества значитель­но увеличились производство материалов и объем про­мышленных отходов, истощаются естественные источ­ники сырья, расширяется применение искусственных материалов при традиционных технологиях их обработ­ки. В биосфере возникают изменения, угрожающие су­ществованию жизни на Земле. Они обусловили появле­ние экологической проблемы с ее техническими, экономическими и социальными аспектами.

Назрела необходимость выработать оптимальное со­гласование производственных и природных процессов в биосфере как в единой замкнутой системе.

Стендовые испытания

Рис.3 Схема выбора материалов на начальном этапе подготовки производства

Производственная деятельность человека должна гармонично вписываться в структуру природных процессов превращения вещества и преобразования энергии. В настоящее время масштабы промышленного производства выросли настолько, что соблюдение принципов экологической безопасности стало объективной необходимостью.

Разработка месторождений полезных ископаемых, деятельность горно-обогатительных комбинатов и угле­добывающей промышленности приводят к нарушению почвенного покрова Земли и уничтожению его плодо­родного слоя. Однако основным источником загрязнения почв являются отходы промышленного производства. На сегодняшний день выход продукта в технологической цепи «сырье - изделие» редко превышает 10 %, а чаще составляет всего 1-3 %. Это свидетельствует о том, что причина экологического кризиса в несовершенстве техно­логии получения и переработки материалов, а не в бурном развитии науки и техники. Почва загрязняется отхода­ми химических заводов, нефтеперерабатывающих пред­приятий, заводов по производству и переработке плас­тмасс и резины, газовых и коксохимических заводов, предприятий по переработке древесины, текстильных и бумажных фабрик, предприятий по производству сма­зочных материалов, моющих средств и др.

Эксперты Всемирной организации здравоохранения считают, что загрязнение воздуха стимулирует распрос­транение заболеваний верхних дыхательных путей и яв­ляется одной из причин рака легких.

В начале XXI века невосполнимые потери пресной воды вплотную приблизились к ее естественному воспроиз­водству. Основная причина состоит в том, что современ­ные предприятия промышленности тратят только на технологические нужды не менее 10-12 % объема пре­сной воды от ее мирового кругооборота. Еще около 30 % воды уходит на разбавление промышленных стоков при их обезвреживании (не всегда и не полностью эффек­тивном). К серьезному загрязнению Мирового океана приводят различные техногенные катастрофы (аварии нефтетанкеров, неконтролируемый вынос в моря огромной массы промышленных стоков, захоронение на дне океана контейнеров с опасными веществами, и др.).

Рост городов обусловил так называемое «бытовое за­грязнение» биосферы. Только на одного городского жи­теля приходится до 1 кг твердых отходов (металл, бума­га, пластмасса, стекло) и до 10 л сточных вод в сутки.

Значительную проблему представляет интенсивное загрязнение окружающей среды, связанное с развити­ем автомобильного транспорта.

Выход из создавшейся ситуации возможен при пере­ходе на безотходные технологии, которые обеспечивают получение готового продукта производства без отходов либо с последующей их утилизацией в том же или в дру­гих видах производств. Однако в действительности мож­но реализовать лишь малоотходные технологии, позво­ляющие получить его с неполностью утилизируемыми отходами.

Внедрение в производство малоотходных технологий связано с расширением областей применения вторично­го сырья - таких материалов и изделий, которые после использования (изнашивания) могут применяться по­вторно в производстве как исходное сырье. В настоящее время созданы основы малоотходных технологий почти для всех отраслей промышленности. Современным эко­логическим требованиям отвечает такой подход к созда­нию материалов и изделий, когда одновременно с раз­работкой изделия предлагается и технология повторного использования продукта после истечения срока его службы. Но в этом случае вредное воздействие на био­сферу перемещается в отрасли, где происходит реализа­ция технологий утилизации. Таким образом, малоотход­ные технологии нельзя считать универсальным средством защиты от техногенных загрязнений.

Более полному достижению экологической чистоты производства способствуют такие меры, как снижение энерго- и материалоемкости продукции, разумное регу­лирование ее потребления и соответствующее ограничение производства, безвредная утилизация неисполь­зованных отходов.

Природопользование - теория и практика воздей­ствия человечества на природную среду в процессе его хозяйственной деятельности. Природные ресурсы не беспредельны, поэтому развитие производства необхо­димо регулировать с учетом запасов сырья и наличия экологически обоснованных технологий его переработ­ки. Объемы потребления материалов должны соответ­ствовать критериям экономической целесообразности производства, что не всегда связано с увеличением его количественных показателей. В России разработаны и реализуются федеральные и региональные программы комплексного использования минерально-сырьевых, земельных, лесных и водных ресурсов. Основные нор­мативы природопользования закреплены специальны­ми законодательными актами.

Контрольные вопросы

1. Чем необходимо руководствоваться при выборе материалов?

2. Что является основными свойствами изделия

3. Из чего складывается показатель-материалоемкость продукции?

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет - Институт природных ресурсов

Направление (специальность) - Химическая технология и биотехнология

Кафедра - ТОВ и ПМ

Экологические проблемы производств полимеров

по дисциплине «Инновационное развитие химической технологии органических веществ»

Исполнитель

Е.В. Зенкова студент гр.5а83

Руководитель

Л.И. Бондалетова старший преподаватель, к.х.н.

ТОМСК 2012 г.

Введение

.Экологические проблемы в химии и технологии полимерных материалов

.Классификация полимерных отходов

3.Методы утилизации и обезвреживания полимерных материалов

.Очистка сточных вод и газовых выбросов

4.1Методы очистки сточных вод

4.2Методы очистки газовых выбросов полимерных производств

5.Основные принципы разработки безотходных технологий

Заключение

Введение

Производство полимеров представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности. Мировое производство полимеров в 2010 г. составило 250 млн. т. и возрастает в среднем на 5-6 % ежегодно. Их удельное потребление в развитых странах достигло 85-90 кг/чел. в год и продолжает увеличиваться. Такой интерес производителей полимеров, прежде всего, связан с возможностью получения разнообразных технически ценных материалов на их основе.

Благодаря уникальным физико-химическим, конструкционным и технологическим свойствам полимерные материалы (ПМ) на основе различных пластмасс и эластомеров находят широкое применение в различных областях народного хозяйства и медицине.

Жизнедеятельность общества неизбежно связана с образованием отходов на всех стадиях производства и переработки полимерных материалов. Поэтому актуальность проблемы их утилизации, а так же вреда приносимого здоровью людей и окружающей среде, по-прежнему остается острой.

1. Экологические проблемы в химии и технологии полимерных материалов

Полимерные материалы, как правило, являются многокомпонентными системами, так как для их создания используют кроме полимера различные компоненты (ингредиенты). Получение полимерных материалов, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям применительно к различным отраслям промышленности, сельскому хозяйству, быту - является задачей технологии производства полимерных материалов. Многокомпонентность полимеров часто приводит к тому, что их производство, а также практическое использование в ряде случаев осложняется нежелательным процессом выделения из материала вредных низкомолекулярных веществ. В зависимости от условий эксплуатации их количество может составлять до нескольких массовых процентов. В контактирующих с полимерными материалами средах можно обнаружить десятки соединений различной химической природы.

Создание и применение полимеров непосредственно или опосредованно связано с воздействием на организм человека, на окружающую производственную среду и среду обитания человека, а также на окружающую среду в целом. Последнее особенно важно после использования полимеров и изделий из них, когда отработанные материалы подвергаются захоронению в почве, а вредные вещества, высвобождающиеся при разложении полимерного материала, загрязняют почву, сточные воды, ухудшая тем самым состояние окружающей среды. Проблемы экологии производства и применения полимерных материалов.

К каким же последствиям приводит загрязнение, например, земли? В первую очередь к прямому сокращению естественной среды обитания живых существ. Во-вторых, загрязнение какого-то района создает опасность для соседних с ним территорий из-за миграции загрязнений, например, через подпочвенные водоносные горизонты. В-третьих, загрязнение воздуха вредными газами, включая метан и двуокись углерода, создающую парниковый эффект, может привести к глобальным изменениям окружающей среды.

Производство полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида приносит немалые экологические проблемы для окружающей природной среды. Это использование различных токсичных мономеров и катализаторов, образование сточных вод и газовых выбросов, обезвреживание которых сопряжено с большими энергетическими, сырьевыми и трудовыми затратами и не всегда добросовестно выполняется производителями.

Рассмотрим некоторые примеры, связанные с экологией производства основных полимеров.

Производство полиэтилена и других полиолефинов относиться к категории пожароопасных и взрывоопасных (категория А): этилен и пропилен образуют с воздухом взрывчатые смеси. Оба мономера обладают наркотическим действием. ПДК в воздухе этилена составляет 0,05* 10-3 кг/м3, пропилена - 0,05* 10-3 кг/м3. Особенно опасно производство полиэтилена высокого давления (ПЭВД), поскольку оно связано с применением высокого давления и температуры. В связи с возможностью взрывного разложения этилена во время полимеризации реакторы оборудуют специальными предохранительными устройствами (мембраны) и устанавливают в боксах. Управление процессом полностью автоматизировано. При производстве полиэтилена низкого давления и полипропилена особую опасность представляет применяемый в качестве катализатора диэтилалюминийхлорид. Он отличается высокой реакционной способностью. При контакте с водой и кислородом взрывается. Все операции с металлоорганическими соединениями должны проводиться в атмосфере чистого инертного газа (очищенный азот, аргон). Небольшие количества триэтилалюминия можно хранить в запаянных ампулах из прочного стекла. Большие количества следует хранить в герметически закрытых сосудах, в среде сухого азота, либо в виде разбавленного раствора в каком-либо углеводородном растворителе (пентан, гексан, бензин - чтобы не содержали влаги). Триэтилалюминий является токсичным веществом: при вдыхании его пары действуют на легкие, при попадании на кожу возникают болезненные ожоги. В этих производствах используется также бензин. Бензин - легковоспламеняющаяся жидкость, температура вспышки для разных сортов бензина колеблется от - 50 до 28 оС. Концентрационные пределы воспламенения смеси паров бензина с воздухом составляют 2-12 % (объемных). На организм человека это оказывает наркотическое действие. ПДК бензина в воздухе = 10,3*10-3 кг/м3. Порошкообразные полиолефины образуют взрывоопасные смеси. ПДК полипропилена составляет: 0,0126 кг/м3. При транспортировании порошкообразных полиолефинов происходит образование аэрозолей и неизбежно накапливание зарядов статического электричества, что может привести к искрообразованию. Транспортирование полиолефинов по трубопроводу производят в атмосфере инертного газа. Сходным полимером является поливинилхлорид. Производство и использование винилхлорида относят также к категории взрывоопасных и пожароопасных (категория А). Винилхлорид в газообразном состоянии оказывает наркотическое действие, продолжительное пребывание в помещение, в атмосфере которого содержится большое количество винилхлорида, вызывает головокружение и потерю сознания. ПДК в рабочих помещениях составляет 3*10-5 кг/м3. При концентрации 1*10-4 кг/м3 вызывает раздражение слизистых оболочек, а запах начинает ощущаться даже при 2*10-4 кг/м3. Вдыхание паров при открытом испарении мономера вызывает острое отравление. Другие мономеры, используемые при производстве политетрафторэтилена, политрифторхлорэтилена, поливинилфторидов также не менее токсичны.

В этой связи необходимо обеспечивать контроль экологической безопасности процесса создания полимеров и полимерных материалов, их эксплуатации и уничтожения отходов ПМ после их использования человеком.

2. Классификация полимерных отходов

По источникам образования все полимерные отходы делят на три группы:

технологические отходы производства;

отходы производственного потребления;

отходы общественного потребления.

Технологические отходы полимерных материалов возникают при их синтезе и переработке. Они делятся на неустранимые и устранимые технологические отходы. К неустранимым относят кромки, обрезки, литники, обломки, грат и т. д. Таких отходов образуется от 5 до 35 %. Неустранимые отходы представляют собой высококачественное сырье, по свойствам не отличающееся от исходного первичного полимера. Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии. Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессах синтеза и переработки, т. е. это - технологический брак, который может быть сведен к минимуму или совсем устранен. Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия, используются в качестве добавки к исходному сырью и т. д.

Отходы производственного потребления накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, не используемых в различных отраслях промышленности (шины, тара и упаковка, отходы сельскохозяйственных пленок, мешки из под удобрений и т. д.). Эти отходы являются наиболее однородными, малозагрязненными и поэтому представляют наибольший интерес с точки зрения их повторной переработки.

Отходы общественного потребления накапливаются у нас дома, на предприятиях питания и т. д., а затем попадают на городские свалки. В конечном итоге они переходят в новую категорию отходов - смешанные отходы. Отходы эти составляют более 50 % от отходов общественного потребления. Количество таких отходов непрерывно растет и составляет в России около 80 кг на душу населения. Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причина этого заключается в несовместимости термопластов, входящих в состав бытового мусора, что требует постадийного выделения материалов.

Объемы промышленных и бытовых отходов в виде вышедших из употребления изделий из полимеров значительны и постепенно увеличиваются, с учетом прогрессивных материалов упаковки предметов технического и бытового назначения: пищевых продуктов, освежительных напитков, лекарственных средств; выхода из эксплуатации полиэтиленовой пленки, парниковых хозяйств, кормопроизводства; мешков из-под минеральных удобрений, бытовой химии, капроновых сетей, предметов домашнего обихода, соцкультбыта, детских игрушек, спортинвентаря, ковровых напольных покрытий, линолеума, транспортной тары, емкостей; отходов производства и эксплуатации кабеля, полимерных труб и др.; ПЭТ-тары и упаковки и других изделий на основе ПЭТФ.

Кроме этого, массовый импорт промышленных, продовольственных товаров, медицинских средств, косметики и др. в полимерной упаковке увеличивают объемы образования этих отходов.

Указанные отходы специфичны, так как не поддаются гниению, саморазрушению, аккумулируются, занимая земельные площади, загрязняя населенные пункты, водоемы, лесонасаждения. При сжигании выделяют ядовитые газы, на свалках являются благоприятной средой для жизнедеятельности грызунов, насекомых.

Таким образом, промышленные и бытовые отходы полимерных изделий представляют экологическую опасность.

сточный вода утилизация полимерный

3. Методы утилизации и обезвреживания полимерных материалов

Какие же подходы используют для борьбы с загрязнением природы, связанным с производством полимеров?

.Термические методы утилизации и обезвреживания отходов полимерных материалов. Казалось бы, что самым естественным могло бы быть окисление этих органических веществ при высоких температурах или попросту их сжигание. Однако при этом уничтожаются в принципе ценные вещества и материалы. Продуктами сжигания в лучшем случае являются вода и углекислый газ, а это значит, что не удается вернуть даже исходных мономеров, полимеризацией которых получали уничтожаемые полимеры. Кроме того, как уже говорилось выше, выделение в атмосферу больших количеств углекислого газа CO2 приводит к глобальным нежелательным эффектам, в частности к парниковому эффекту. Но еще хуже, что при сжигании образуются вредные летучие вещества, которые загрязняют воздух и, соответственно, воду и землю. Не говоря уже о многочисленных добавках, в том числе красителей и пигментов, в окружающую среду выделяются разнообразные соединения, включающие тяжелые металлы, используемые в качестве катализаторов при синтезе полиэтилена, крайне вредные для здоровья людей.

Термические методы обработки полимерных отходов условно можно разделить:

на термодеструкцию полимерных материалов с получением твердых, жидких и газообразных продуктов;

на сжигание или инспирацию, приводящую к образованию газообразных продуктов и золы.

В свою очередь, термодеструкцию условно разделяют:

на неглубокое терморазложение полимеров при сравнительно невысоких температурах с образованием в основном низкомолекулярных веществ;

на пиролиз при повышенных температурах, приводящих к получению жидких и газообразных продуктов и незначительному количеству твердого остатка.

С помощью пиролиза можно получить целый ряд полезных продуктов, однако данный метод считается весьма энергозатратным и требует применения дорогостоящего оборудования. Существует такой метод, как депонирование на полигонах полимерных отходов, которое явно нецелесообразно, так как большинство пластиков не разлагаются десятки лет, нанося огромный вред почве. Таким образом, традиционные способы утилизации отходов - депонирование и сжигание для полимеров неприемлемы. В первом случае в результате воздействия воды образуются вредные аминосодержащие продукты, во втором - выделяются токсичные газы, такие как цианистый водород, оксиды азота и т.п.

.Создание полимерных материалов с регулируемым сроком эксплуатации. В последние годы возникли и начали практически реализовываться новые идеи синтеза "экологически чистых" полимеров и изделий из них. Речь идет о полимерах и материалах из них, способных более или менее быстро разлагаться в природных условиях. Заметим при этом, что все биологические полимеры, то есть полимеры, синтезируемые растениями и живыми организмами, к числу которых относятся в первую очередь белки и полисахариды, в той или иной степени подвержены разрушению, катализаторами которого являются ферменты. Здесь соблюдается принцип: что создает природа, то она способна разрушить. Если бы этот принцип не срабатывал, то те же полимеры, в огромных количествах производимые микроорганизмами, растениями и животными, после их гибели оставались бы на земле. Такое трудно даже себе представить, ибо это была бы фантастическая мировая свалка трупов всех существовавших на земле организмов. К счастью, этого не происходит, и высокоэффективные биологические катализаторы - ферменты - делают свое дело и успешно справляются с этой задачей. Известны три типа разлагаемых полимерных материалов, именно:

фоторазлагаемые;

биоразлагаемые;

водорастворимые.

Все они обладают достаточной стабильностью в обычных условиях эксплуатации и легко подвергаются разложению. Для придания полимерным материалам способности разрушаться под действием света используют специальные добавки или вводят в состав композиции светочувствительной группы. Для того чтобы такие полимерные материалы нашли практическое применение, они должны удовлетворять следующим требованиям:

в результате модификации не должны существенно изменяться эксплуатационные характеристики полимера;

добавки, вводимые в полимер, не должны быть токсичными;

полимеры должны перерабатываться обычными методами, не подвергаясь при этом разложению;

необходимо, чтобы изделия, полученные из таких полимеров могли храниться и эксплуатироваться длительное время в условиях отсутствия прямого проникновения УФ-лучей;

время до разрушения полимера должно быть известно и варьироваться в широких пределах;

Известны полимеры, разлагающиеся под влиянием микроорганизмов. В этом случае в полимер вводили вещества, которые сами легко разрушаются и усваиваются микроорганизмами. Практическое значение нашли привитые сополимеры крахмала и метилакрилата, пленки из которых используются в сельском хозяйстве для мульчирования почвы. Очень хорошо усваиваются микроорганизмами неразветвленные парафиновые углеводороды. К биоразлагаемым добавкам относятся карбоксилцеллюлоза, лактоза, казеин, дрожжи, мочевина и другие.

.Композиции, содержащие отходы полимерных материалов.

Отходы полимерных материалов широко используются в строительстве. В большинстве асфальтовых дорожных покрытий основным связующим компонентом являются битумы различной природы. Они отличаются недостаточной водостойкостью. Все это в значительной степени ухудшает свойства асфальтовых покрытий и сокращает сроки их эксплуатации. Использование полиолефинов в композиции с битумом является одним из традиционных направлений, позволяющих модифицировать свойства покрытий. Экспериментально установлено, что вводить в полиолефины более 30 % отходов нецелесообразно, так как это может вызвать расслоение системы. Композиции получают, смешивая битум с отходами полиолефинов при 40…100 °С, и выгружают смесь в специальные формы, в которых происходит охлаждение при комнатной температуре.

Можно выделить следующие направления использования отходов в строительстве:

применение в композициях с традиционными стройматериалами с целью модификации их свойств;

получение звукоизоляционных плит и панелей;

создание герметиков, применяемых в строительстве зданий и гидротехнических сооружений.

.Использование отходов полимерных материалов путем повторной переработки. Значительно более перспективным и разумным способом снижения загрязнения окружающей среды полимерами является вторичная переработка отслуживших свой срок полимеров и изделий из них. Проблема эта, однако, не столь проста, как может показаться на первый взгляд, хотя бы уже потому, что мы имеем дело, как правило, с грязными отходами, которые включают, например, частицы песка. Это исключает возможность применения высокопроизводительного и высокотехнологичного оборудования, используемого при первичной переработке исходных полимеров. Это оборудование просто быстро вышло бы из строя из-за абразивного воздействия твердых частиц минерального происхождения. Но даже при переработке, если она возможна в принципе, получаются "грязные" изделия, товарный вид и потребительские свойства которых не могут конкурировать с первичными изделиями. Здесь, правда, есть возможность использовать продукты вторичной переработки по другому назначению, предполагающему существенно пониженные требования. В частности, загрязненные изделия из полиэтилена могут быть переработаны в пластины толщиной в несколько миллиметров для применения в качестве кровельного материала, имеющего ряд неоспоримых преимуществ перед традиционными, таких, как низкая плотность, а значит, малый вес, гибкость и коррозионная стойкость, а также низкая теплопроводность, а значит, хорошие теплоизолирующие свойства.

Общая схема повторной переработки полимерных материалов включает в себя следующие стадии:

предварительная сортировка и очистка;

измельчение;

отмывка и сепарация;

классификация по видам;

сушка, гранулирование и переработка в изделие.

Наибольшие успехи в этом достигнуты при вторичной переработке крупнотоннажных изделий из каучуков, например шин, в том числе автомобильных. Их приготавливают из вулканизированных каучуков, наполненных сажей, содержание которой в шинах, имеющих из-за этого черный цвет, достигает 40% по весу. По истечении срока эксплуатации такие шины не выбрасывают, а дробят, получая крошку. Дробление при помощи недорогого оборудования позволяет получить крупные частицы, размеры которых достигают одного миллиметра и более. Эти крупные частицы добавляют в материалы для покрытия дорог, что значительно улучшает их механические характеристики и долговечность. Специальные машины позволяют получать тонкие дисперсии, частицы которых имеют размер около 0,01 миллиметра. Эту крошку добавляют в каучуки при производстве новых шин, значительно экономя сырье. При этом качество полученных таким образом шин практически не уступает исходным. Такой подход позволяет одновременно заметно снизить вред для окружающей среды из-за ее замусоривания бесполезными изделиями и в то же время значительно экономить расход каучуков, получаемых либо полимеризацией продуктов переработки нефти, либо из латексного сока деревьев гевеи.

4. Очистка сточных вод и газовых выбросов

1 Методы очистки сточных вод

Большинство предприятий по производству синтетических полимеров и пластических масс образуют большое количество сточных вод, содержащие загрязнители различного происхождения. Они без глубокой очистки сбрасываются в реки, водоемы и тем самым загрязняют их, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды. В настоящее время эта проблема стала настолько актуальной, что в перспективе необходимо полностью исключить образование сточных вод вплоть до полной их ликвидации на основе циклических процессов. Максимально экономное расходование воды позволит сократить объем сточных вод; полная их ликвидация и минимальное потребление свежей воды возможно лишь посредством создания бессточных процессов, работающих по замкнутому циклу. Опыт проектирования таких производств показал, что помимо всех остальных преимуществ, это еще и экономичнее открытой схемы со сбросом и очисткой сточных вод.

В качестве наиболее употребительных методов следует указать следующие:

·для удаления грубодисперсных частиц - отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование;

·для удаления мелкодисперсных и коллоидных частиц - коагуляция, флокуляция, электрические методы осаждения;

·для очистки от неорганических соединений - дистилляция, ионный обмен, методы охлаждения, электрические методы;

·для очистки от органических соединений - экстракция, абсорбция, флотация, биологическое окисление, озонирование, хлорирование.

·для очистки от газов и паров - отдувка, нагрев, реагентные методы;

·для уничтожения вредных веществ - термическое разложение.

Применяемые методы очистки определяются объемами стоков, количеством, дисперсностью и составом примесей. Ввиду многочисленности примесей и их слоистого состава, как правило, методы очистки применяются комплексно.

Создание на предприятиях эффективно действующих очистных установок предназначено для:

·предупреждения загрязнения природных вод промышленными стоками;

·сокращение потребляемой воды, т.к. возврат очищенной воды в производственный цикл позволяет организовать круговорот воды на предприятии.

2 Методы очистки газовых выбросов полимерных производств

Получение полимерных материалов сопровождается выделением токсичных веществ, содержащихся в газовых выбросах. В зависимости от объемов и состава газовых выбросов разработаны различные методы их очистки от токсичных веществ: огневой, термокаталитический, сорбционно-каталитический.

Огневой метод. Прямое сжигание газовых выбросов может осуществляться как в сушильных установках, так и в топках котлов, в последних степень обезвреживания составляет 99 % при температурах 1000…2000 °С.

Термокаталитический метод обезвреживания происходит при температуре до 400 °С. Очистка выбросов заключается в окислении органических веществ при 360…400 °С в присутствии катализаторов платиновой группы. Окисление органических соединений идет до образования диоксида углерода и воды. Степень очистки составляет 95…97%. Сорбционно-каталитический метод используют для очистки газовых выбросов с низким содержанием органических соединений.

5. Основные принципы разработки безотходных технологий

Безотходный процесс - это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле: сырьевые ресурсы - производство - потребление и вторичные сырьевые ресурсы таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования.

К важнейшим принципам, лежащим в основе БОП, относят следующие:

системность;

комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов;

цикличность материальных потоков;

экологическая безопасность;

рациональная организация;

комбинирование и межотраслевое кооперирование.

Главное в малоотходном и тем более в безотходном производстве - не переработка отходов, а организация технологических процессов по переработке сырья таким образом, чтобы отходы не образовывались в самом производстве. Ведь отходы производства - это часть по тем или иным причинам неиспользованного сырья: полуфабрикаты, бракованная продукция и т. п., не утилизируемые на данный период времени и поступающие в окружающую среду. Однако в большинстве случаев отходы являются сырьем для других производств и отраслей промышленности. Основы технологии переработки пластмасс.

Основные требования при разработке БОП можно сформулировать следующим образом:

безусловное соблюдение норм содержания веществ в воздухе и водных бассейнах;

эффективное осуществление технологического процесса;

использование возможно более экономичных (с учетом соблюдения двух первых требований) технологических схем очистки газов и жидкостей.

Сочетание трех перечисленных требований по-новому ставит задачу выбора оптимальных решений. Так, с чисто технологических позиций, вывод из эксплуатации предприятия, работающего по старой технологии, которая неизбежно связана со значительными выбросами, может оказаться преждевременным. Однако при комплексном подходе к решению этой задачи может быть оправданным скорейшее строительство нового цеха и ликвидация действующего. Отсутствие строгой экономической оценки ущерба, наносимого окружающей среде вредными выбросами, пока осложняет поиск оптимального пути. Наиболее рациональным подходом к решению проблемы является, прежде всего, совершенствование основного технологического процесса, предполагающего сокращение объемов циркулирующих материалов и ликвидация возможных газовых и жидкостных выбросов.

Заключение

Нынешнее поколение людей убедилось наконец в том, что окружающая нас среда - земля, вода и воздух не обладают бесконечным иммунитетом против химической эксплуатации. И хотя сегодня еще проявляется беспечное и неосторожное обращение с природой, люди уже начали понимать и по-новому оценивать катастрофические последствия этого.

Важность решения экологических проблем обусловила жесткие требования к полимерам и технологиям их получения: производство полимеров должно быть экологически чистым или, по крайней мере, иметь минимальное влияние на окружающую среду; полимеры должны быть технологически перерабатываемыми после окончания их эксплуатации или биодеградируемыми.

Широкое внедрение полимерных материалов в различные области человеческой деятельности поставило перед специалистами-полимерщиками ряд важных проблем, включая и проблему охраны окружающей среды. Чтобы грамотно решать эти задачи, необходимо знать методы утилизации и обезвреживания полимерных материалов. При внедрении изделий из пластических масс в народное хозяйство, для пищевых и медицинских целей необходима обязательная квалифицированная экспертиза состава выделяющихся токсичных веществ и их количественная оценка с использованием высокочувствительных и избирательных методов. Особенно большое значение в плане снижения количества отходов, их рационального использования, создания безотходных технологий, имеют процессы переработки вторичных полимерных материалов в связи с дефицитом первичных полимеров. Вторичные полимерные материалы занимают в процессах переработки такое же место, как сейчас занимает вторичное сырье в металлургии.

Перечень использованных источников

1.Российский рынок переработки полимерных отходов. Аналитический обзор. Москва, 2010.

.Технология пластических масс. Под ред. В.В. Коршака. М.: Химия, 1985, 560с.

3.Проблемы экологии производства и применения полимерных материалов. Лирова Б. И. , Суворова А. И., Уральский государственный университет, 2007, 24 c.

.А. Б. Зезин, Полимеры и окружающая среда. Соровский образовательный журнал, 1996, №2

5.Быстров Г.А. Оборудование и утилизация отходов в производстве пластмасс. М.:, Химия, 1982 г.

.Шефтель В.О. Полимерные материалы. Токсические свойства. Л., Химия 1982, 240с.

.#"justify">.Основы технологии переработки пластмасс. Под ред. В.Н.

Кулезнева, М.: Высшая школа, 1995, 527с., 2004, 600 с.

.Общая химическая технология полимеров: учебное пособие / В. М. Сутягин, А. А. Ляпков - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. - 195 с.

10.Ляпков А.А., Ионова Е.И. Техника защиты окружающей среды. Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2008. - 317 с.

Похожие работы на - Экологические проблемы производств полимеров

Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота

Транспортный факультет

Кафедра Защита в чрезвычайных ситуациях

Тема: «Экологические риски при производстве строительных материалов»

Выполнили: Крупнова А.С.

Тосунова Д.Д.

Группа ЗЧС – 32

Калининград 2009

Цель и задачи

Цель – определить экологический риск для окружающей среды и человека.

1. Определить предприятия, относящиеся к строительной промышленности и находящиеся на территории Калининградской области

2. Выявить ВВ, выбрасываемые в воздух при производстве строительных материалов предприятиями Калининградской области

3. Определить объемы выбросов предприятиями строительной промышленности Калининградской области

4. Провести исследование на одном из предприятий Калининградской области строительной промышленности

5. Определить негативные последствия для окружающей среды и человека при превышении норм вследствие выбросов ВВ в атмосферу

Перечень предприятий Калининградской области

1. Завод «ЖБИ – 1» пос.Прибрежный, ул.Заводская,11

2. Завод «ЖБИ – 2» ул.Мукомольная,14

3. Кирпичный завод «Чайковский» Правдинский район, пос.Железнодорожный, ул.Кирпичная, 3

4. Асфальто-бетонный завод ул.Двинская, 93

5. ООО «Балткерамика» ул.Заводская, 11

6. ООО «Экоблок» Малое Исаково, ул.Гурьевская, 1

7. ООО «Космоблок» Балтийское шоссе, 1

Производство строительных материалов и вредные вещества, попадающие в атмосферу при их производстве

Производство бетона

Бетон - это искусственный камень, полученный путем смешения цемента, гравия и воды.

Составные части высыпают в бетономешалку и одновременно подают в нее воду.

После перемешивания исходные материалы образуют пластичную смесь, похожую на тяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовленный бетон называют не бетоном, а бетонной смесью. Лишь через некоторое время смесь затвердевает и превращается в камень, т.е. бетон.

Железобетон - это бетон, армированный конструкционной сталью.

Основные загрязнители: оксиды углерода, азота, серы; углеводороды; пыль неорганическая

Производство асфальта

Асфальт - смесь битумов (60-75 % в природном и 13-60 % в искусственном) с минеральными веществами (известняком, песчаником и др.). Применяют в смеси с песком, гравием, щебнем для устройства шоссейных дорог, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев.

Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное вяжущее).

Основные загрязнители: свинец и его неорганические соединения

Азота оксиды; сажа; ангидрид сернистый (серы диоксид – SO2); углерода оксид (СО); глеводороды предельные C12 -C19; мазутная зола; пыль неорганическая (SiO2 > 70 %) динас и др.; пыль неорганическая (SiO2 = 20-70 %) цемент, шамот и др.; пыль неорганическая (SiO2 <20 %) известняк и др.

Производство кирпича

Керамический кирпич - кирпич, полученный путем обжига в печи глин и их смесей.

Керамический кирпич изготавливается из глины, чаще всего красной, и в конце производства проходит обжиг при рабочей температуре в печи до 1000°С.

Существует три способа приготовления керамического кирпича:

Первый и наиболее распространенный - пластичный метод: глиняную массу (при влажности её 17 - 30%) выдавливают из ленточного пресса, а затем подвергают обжигу.

Второй способ отличается подготовкой сырца - его формируют из глиняной массы с влажностью 8 - 10% сильным прессованием.

Технология производства кирпича методом жесткой экструзии предусматривает формование кирпича на ленточном прессе при влажности глины 12-14 %. Отформованный кирпич имеет высокую прочность, поэтому сразу же после резки он укладывается на обжиговую вагонетку, на которой и происходит процесс сушки кирпича.

Производство газосиликатных блоков

Производство газобетона предполагает введение веществ, выделяющих газ при химическом взаимодействии с цементом и известью, и в роли газообразователя выступает алюминиевая пудра или паста. По технологии производства газобетона HEBEL сырая смесь из кварцевого песка, извести, цемента после вспучивания проходит последующую автоклавную обработку при температуре 180 градусов и давлении около 14 бар. В полученной массе образуются многочисленные поры размером 1–3 мм, которые придают материалу такие свойства, как теплоизоляция, морозостойкость и легкость.

Основные загрязнители: оксиды кремния, алюминия, азота, углерода.

Производство пеннобетонных блоков

Производство пеноблоков основано на технологии получения готовых пенобетонных блоков в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены. В производстве пеноблоков используются следующие способы: заливка пенобетона в кассетные металлические формы и вынимание готовых пеноблоков вручную, заливка больших массивов и их резка на блоки и заливка неразборных кассетных форм с последующей автоматической распалубкой.

Основные загрязнители: оксиды кремния, азота, углерода; соединения тяжелых металлов; аэрозоли и взвеси.

Таблица 1. Объемы выбросов от строительной промышленности в атмосферу за 2003 год

ОАО "Завод ЖБИ-2" представляет собой единый современный крупнейший в Калининграде и области комплекс по производству бетонных и железобетонных изделий (ЖБИ), товарного бетона, строительных растворов различного назначения, арматурных сеток, каркасов.

Рассмотрим экологический риск, связанный с загрязнением окружающей природы и вредным воздействием на людей.

Таблица 2. Нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для ЖБИ – 2

Наименование загрязняющего вещества	Суммарный выброс за 2008 г., т/год
Ванадия пятиокись
Железа оксид
Марганец и его соединения
Азота диоксид
Азота оксид
Серы диоксид
Сероводород
Оксид углерода
Фтористые газообразные соед-я
Фториды неорган.плохо раствор.
Бензапирен
Уайт-спирит
Углеводороды предельные С12 – С19
Эмульсон
Взвешенные вещества
Пыль неорган., содер. 70 – 20 % двуокиси кремния
Пыль абразивная
Пыль древесная
Фтористые газообразные соед-я
В том числе автотранспорт
Азота диоксид
Азота оксид
Серы диоксид
Углерода оксид
Всего	4,098987
В том числе:
жидких и газообразных

Таблица 3. Нормативы образования отходов для ЖБИ – 2

Наименование	Класс опасности	Годовой норматив, т/год	2008 год
Шлак сварочный
Абразивные круги отработанные и их лом
Аккумуляторы свинцовые
Обтирочный материал, загрязненный маслами
Отходы твердых производ.материалов, загряз.нефтяными и минерал.жировыми продуктами
Масла отработанные
Отходы бетонной смеси с содержанием пыли < 30%
Остатки и огарки стал.сварочных электродов
Лом стальной несортированный
Стружка стальная незагрязн.
Древесные отходы из натур.чистой древесины
Опилки натуральные чистой древесины
Стружка натуральная чистой древесины

Таблица 4. Фоновая концентрация загрязняющих веществ вокруг ЖБИ – 2

Прогнозирование риска возникновения рефлекторных эффектов от строительной промышленности

Для диоксида азота: 2-й кл.

Prob=-5,51+7,49lg(0,15/0,085)=-3,66

Для пыли: 3-й кл.

Prob=-2,35+3,73lg(0,39/0,3)=-1,92

Для оксида азота: 3-й кл.

Prob=-2,35+3,73lg(0,04/0,4)=-6,08

Для оксида углерода: 4-й кл.

Prob=-1,41+2,33lg(3,1/5)=-1,89

Выводы

На основании проведенного исследования можно заключить:

1. При превышении норм выбросов оксида углерода и пыли на ЖБИ – 2 пострадает 297 и 278 человек из 10000 соответственно.

2. При воздействии оксида углерода на организм человека возможно развитие кислородной недостаточности, нарушение клеточного дыхания и гибели организма (при концентрации 1%-в течение нескольких минут), сердечные приступы.

3. При воздействии неорганической пыли на организм возможно развитие легочных болезней и воспалительных процессов в них, уменьшение вентиляционной способности и емкости легких, повреждение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей, раздражение кожи, повышение смертности от рака легких и кишечника, повышение заболеваемости тонзиллитом, фарингитом, ринитом.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загрязнение окружающей среды производством строительных материалов

1. Основные источники загрязнения в производстве строительных материалов

Производство строительных материалов - одна из старейших, но довольно динамично развивающаяся отраслей. На территории России действует много промышленных предприятий, работающих по старым технологиям, используется устаревшее оборудование. Воздействие на окружающую среду происходит за счет выбросов в атмосферу отходящих газов, сбросов сточных вод, содержащих большое количество опасных экотоксикантов. Стоимость основных фондов промышленности строительных материалов составляет 2,8% от стоимости всех производственных фондов страны.

В последнее время ежегодный рост производства основных видов строительных материалов в натуральном выражении составлял от 7 до 30% с одновременным увеличением доли отечественной продукции, удовлетворяющей современным требованиям и соответствующей по качеству мировым аналогам. Промышленность строительных материалов является одной из наиболее топливо- и энергоемких (более 16% в структуре затрат), а также грузоемких отраслей хозяйства: в общем объеме грузоперевозок железнодорожным, автомобильным и водным транспортом перевозки строительных грузов составляют около 25%. Отрасль потребляет 20 видов минерального сырья, охватывающего свыше 100 наименований горных пород, и относится к крупнейшим горнодобывающим отраслям в экономике России.

Строительная индустрия является одной из самых материалоемких и энергоемких отраслей народного хозяйства. На ее долю приходится около 50 % потребления вырабатываемой человечеством энергии и 60 % материальных ресурсов. Производство строительных материалов в наибольшей степени, чем другие отрасли потребляет отходы промышленных производств. Однако человечество, осознав важность экологических проблем, приходит к пониманию того, что масштабы и интенсивность материальной деятельности людей стали такими, что естественная среда и техногенная деятельность перестали быть всеобщим поглотителем отходов производства, транспорта, быта и практически неисчерпаемым источником сырья и энергии. Возникли признаки необратимых деградационных процессов в биосфере. Экосистемы, формировавшиеся миллионы лет, претерпевают существенные изменения, становятся неустойчивыми по отношению к внешним антропогенным воздействиям на глобальном уровне.

Ежегодно в биосферу поступает до 30 млрд. т всех видов твердых и жидких отходов. Их большое количество связано с несовершенством современных технологий. По некоторым данным, на производство конечной продукции используется не более 7 % добываемого сырья. На каждого жителя Земли в настоящее время извлекается до 100 т сырья в год. Анализ тенденций современного хозяйства показывает, что число отходов удваивается каждые 10-12 лет. Проблема утилизации и ликвидации отходов для современной цивилизации является одной из самых важнейших проблем выживания. Проблема отходов - едва ли не сложнейшая в России, где на свалках, хранилищах, полигонах скопилось около 100 млрд. т твердых отходов, что составляет около 700 т на каждого жителя. Из всей этой массы отходов только 5 % идет на мусоросжигательные заводы, остальное складируется. Уровень накопления отходов в России составляет 10-15 т на одного человека в год, в том числе токсичных - 1 т. Степень утилизации невелика и не превышает 10-25 % всей массы отходов.

В Европе сегодня огромное внимание уделяется вопросам создания здоровой, экологически чистой среды обитания. Именно поэтому в поддержании высоких экологических стандартов в строительстве заинтересованы и производители строительных материалов, и застройщики, и владельцы жилья.

Данная проблема имеет множество составляющих. И хотя одной из главных из них является возведение строений, которые способны существовать, не нанося вреда окружающей среде, не менее важно и то, какие строительные материалы используются при постройке новых зданий. Ведь они оказывают влияние на экологическую обстановку как внутри, так и за пределами здания. Исходя из того, что современный человек около 80% своего времени проводит либо в зданиях, либо на пути между ними, можно понять, насколько качество стройматериалов влияет на его здоровье, и как следствие, на качество его жизни.

Не меньшее влияние стройматерилы оказывают на окружающую среду: по оценкам экспертов, около 50% всего объема отходов приходится на строительную индустрию. В Европе при возведении одного дома в среднем образуется 7 тонн отходов. В ЕС каждый год на одного человека приходится 0,5 тонны строительных отходов.

Поскольку строительные материалы производятся из множества различных веществ как органической (пластмасса, древесина), так и неорганической природы (металлы, минералы), а также существуют те, где сочетается и то, и другое, необходимо давать экологическую оценку не только их компонентам, но и всему продукту в целом, то есть оценивать влияние данного строительного материла на окружающую среду на каждом этапе его существования - начиная от производства и до момента его утилизации.

В настоящее время Европа стремится выработать единые стандарты для сертификации производимых и импортируемых строительных материалов. Пока данная система полностью не вступила в действие, в каждой стране применяются национальные системы сертификации.

Общие требования к стройматерилам таковы: он должны быть здоровыми, гигиеничными и не наносить вреда окружающей среде, то есть:

Не испускать токсичных газов;

Не испускать радиоактивного излучения;

Не загрязнять ни воды, ни почвы;

Отходы строительства не должны стать дополнительным источником загрязнения окружающей среды;

Строительные материалы не должны способствовать накоплению влаги на конструкционных частях и внутри построенных помещений.

До недавнего времени основной задачей строительства было создание искусственной среды, обеспечивающей условия жизнедеятельности человека. Окружающая среда рассматривалась лишь с точки зрения необходимости защиты от ее негативных воздействий на вновь создаваемую искусственную среду. Обратный процесс влияния строительной деятельности человека на окружающую природную среду и искусственной среды на природную в полной мере стал предметом рассмотрения сравнительно недавно. Лишь отдельные аспекты этой проблемы, в меру практической необходимости, изучались и решались (например, удаление и утилизация отбросов, забота о чистоте воздуха в населенных пунктах...). Между тем строительство является одним из мощных антропогенных факторов воздействия на окружающую среду. Антропогенное воздействие строительства разнообразно по своему характеру и происходит на всех этапах строительной деятельности - начиная от добычи стройматериалов и кончая эксплуатацией готовых объектов.

Говоря о воздействии на окружающую природную среду строительства, следует различать, с одной стороны, строительство как важнейшую отрасль н/х, а с другой - строительство как продукцию этой отрасли: урбанизированные территории, магистрали и т.д. Как отрасль строительство нуждается в большом кол-ве различного сырья, стройматериалов, энергетических, водных и других ресурсов, получение которых оказывает сильное воздействие на окружающую среду. С серьезными нарушениями ландшафтов и загрязнением окружающей среды связано ведение работ непосредственно на стройплощадке. Нарушения эти начинаются с расчистки территории строительства, снятия растительного слоя и выполнения земляных работ. при расчистке территории строительства, ранее уже занимавшейся под застройку, образуется значительное количество отходов, загрязняющих окружающую среду при сжигании, или загромождающих свалочные территории, что меняет морфологию участков, ухудшает гидрологические условия, способствует эрозии. Степень воздействия на природу зависит от материалов, применяемых для строительства, технологии возведения зданий и сооружений, технологической оснащенности строительного производства, типа и качества строительных машин, механизмов и транспортных средств и других факторов.

Территория строек становится источником загрязнения соседних участков: выхлопы и шум двигателей машин, сжигание отходов. Вода широко используется в строительных процессах - в качестве компонентов растворов, как теплоноситель в тепловых сетях; после использования она сбрасывается, загрязняя грунтовые воды и почвы.

Однако само строительство - процесс относительно скоротечный. Значительно сложнее дело обстоит с воздействием на природу объектов, являющихся продукцией строительства - зданий, сооружений и их комплексов - урбанизированных территорий. Их влияние на окружающую природную среду еще недостаточно изучено, поэтому практически все экологические мероприятия носят рекомендательны характер. Что же касается нынешних результатов, то: уменьшается количество деревьев, загрязняются воды и почвы вследствие промышленных выбросов и накопления коммунально-бытовых отходов, происходит запыление, газовое и тепловое загрязнение воздуха, что приводит к изменению уровня радиации, выпадению осадков, изменению температур воздуха, ветрового режима, т.е. к созданию искусственных условий на урбанизированной территории.

Отрицательное влияние на здоровье человека помимо перечисленных факторов оказывают шумовое загрязнение, особенно инфразвуковое, геопатогенные зоны и ряд других.

Уменьшить отрицательное воздействие среды обитания на человека возможно за счет создания экологически эффективных новых композиционных материалов полифункционального назначения и умелого применения их в промышленном и гражданском строительстве.
Традиционно на стадии проектирования строительных объектов специалистов прежде всего интересуют физико-механические характеристики и эстетические свойства строительных материалов. Например, выбор отделочных материалов чаще всего определен их фактурой, цветом, цвето-стойкостью, долговечностью покрытий.

Однако экологическая ситуация заставляет помимо декоративных качеств учитывать защитные свойства материалов, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности человека в конкретном регионе его проживания. За последние десятилетия создана широкая номенклатура новых композиционных материалов, обладающих защитными свойствами от воздействия вредных экологических факторов.

Среди них эффективные стеновые материалы, теплоизоляционные, звукоизоляционные, радиационно-защитные, гидроизоляционные, герметики и ряд других.

Матричным материалом этих композитов чаще всего являются традиционные и альтернативные минеральные и органические вяжущие вещества, а в качестве наполнителя используются высоко- дисперсные промышленные отходы ряда производств, обладающих значительным запасом свободной внутренней энергии, участвующей в процессах структурообразования этих материалов с целью получения заданных физико-механических и защитных характеристик.

Введение в состав отделочных материалов ионов тяжелых металлов позволяет сочетать их высокие декоративно-художественные качества и надежную защиту от жестких ионизирующих излучений. Такими свойствами обладает стекло, керамика, которая сама по себе является экологически чистым материалом, так как ионы тяжелых металлов находятся в стекловидной фазе и не являются водорастворимыми. Это, пожалуй, единственный надежный способ утилизации гальванических шламов, накопившихся практически во всех экономических регионах РФ. Технологические приемы позволяют регулировать характер поверхностной пористости отделочной стеклокерамической плитки, модифицированной гальваношламами, придавая тем самым и звукоизоляционные свойства. Известно, что применение обычной глазурованной керамической плитки для отделки фасадов зданий только усиливает шумовое загрязнение окружающей среды за счет высокой отражательной способности покрытия.
Во многих регионах России в последние годы постоянно возрастает объем промышленных отходов, используемых строительной индустрией взамен природного сырья.

Это одно из главных направлений выхода из глобального и регионального экологического кризиса. Противоречия человека и экосистемы заключаются именно в том, что для искусственных производственных процессов человечеством избираются ресурсы, максимально готовые к употреблению, так как они требуют минимальных затрат труда. Но эти природные соединения уже участвуют в обеспечении равновесия и устойчивости окружающей среды. После их изъятия из природного оборота во многих локальных средах возникает хаос, снижая эффективность обменных процессов. Извлекая их из взаимосвязанных естественных структур, человек вызывает дисбаланс в круговоротах вещества и энергии. С одной стороны, потребности человечества удовлетворяются, а с другой - разрушаются созданные природой системы, участвующие в самоорганизационных процессах Геосистемы. Необходимо всегда следовать главному принципу сотрудничества человека и природы: скорость самоструктуризации в геосистеме за счет естественных и искусственных процессов всегда должна превышать скорость их деградации.
В настоящее время по линии Министерства природных ресурсов в России создается кадастр техногенных отходов.

Чисто информативная функция кадастра промышленных и твердых бытовых отходов только в том случае станет действенной, если будут созданы специальные организации по проблемам вторичных ресурсов, в состав которых должны войти крупные специалисты и ученые в области экологии, технологии, экономики природопользования и др.
Только в этом случае могут быть даны конкретные рекомендации по стратегическому использованию крупнотоннажных отходов и предложены рациональные отрасли их переработки. Для особо опасных и токсичных отходов необходимо создавать способы надежного захоронения и перспективные разработки технологий их уничтожения или утилизации.

загрязнение строительный отход стандартизация

2. Особенности технологии производства строительных материалов, этапы производства

Программы работ в области строительства требуют для своего осуществления, наряду с дальнейшим развитием промышленности строительных материалов, изыскание новых резервов повышения эффективности их производства. В современном строительстве резко возрастает потребность в высокопрочных строительных материалах, которые обладают развитой сырьевой базой и изготавливаются прогрессивными технологическими методами.

В технологии строительных материалов известны работы, в которых показана техническая возможность и экономическая целесообразность производства безцементных вяжущих. Минеральным сырьем для производства являются многотоннажные отходы металлургической, теплоэнергетической, горнодобывающей, химической и других отраслей промышленности.

На основании этих вяжущих можно изготавливать различные строительные материалы, такие, как: сухие строительные смеси, бетонные блоки и плиты, бетоны для монолитного строительства, кирпич, тротуарную плитку и т.д.

Экспериментальное внедрение безцементных вяжущих в строительстве начато в 1958 году, а производство - в 1964 году. За это время доказаны высокие технологические и эксплуатационные свойства таких строительных материалов, прошедших проверку временем в конструкциях различных областей строительства. Например, в 1989 году в городе Липецке был построен 22-этажный дом.

Разработка строительных материалов на основе комплексного использования крупнотоннажных отходов промышленности обусловлено, прежде всего, эколого-экономическими факторами. Во-первых, значительным ростом цен на цементы, природные заполнители, энергоносители и, во-вторых, обострением экологической обстановки в стране в результате продолжающего наращивания, образования и накопления промышленных отходов.

Минимизации экологических последствий от промышленных отходов можно достичь только полной их утилизацией. Поэтому многие развитые страны пошли по пути использования в качестве минерального сырья не природных, а техногенных материалов и изготовления из них принципиально новых видов высококачественной продукции. Россия, в этом плане, значительно уступает. Так, например, золошлаковые отходы ТЭС используются только на 8 %, сталелитейные и ферросплавные шлаки на 50 %, ультрадисперсный кремнезем, представляющий отход при производстве кремнесодержащих сплавов, на 10%, отходы горнодобывающей промышленности на 27 %. Исследования показывают, что широкое применение промышленных отходов позволило бы на 15-20 % расширить минерально-сырьевую базу строительной промышленности.

Химический и минералогический состав перечисленных отходов, в большинстве своем, прекрасно подходит для производства безцементных вяжущих. К тому же, отличительной их особенностью является способность к химической активации веществами, которые в свою очередь также могут быть отходами других производств.

Промышленные отходы необходимо рассматривать не как традиционные индустриальные свалки, а как стабильную и возобновляемую сырьевую базу для производства высококачественных дешевых строительных материалов.

Особенности технологии строительных материалов заключаются в следующем:

Применение промышленных отходов;

Использование химических активаторов твердения из местных отходов;

Простая гидротермальная обработка при атмосферном давлении;

Технология позволяет производить объемноокрашенные стройматериалы.

Основные этапы и направления развития промышленности строительных материалов. В Российской Федерации за последние несколько лет удалось добиться постоянного роста объема промышленной продукции, но, хотя ежегодный прирост выпуска продукции строительных материалов составлял в среднем около 10%, достигнутые объемы не полностью удовлетворяют потребности современного строительства, что вызвано, в основном, низким техническим уровнем предприятий и износом технологического оборудования.

Производство отдельных видов строительных материалов характеризуется высокой капиталоемкостью производственных мощностей и требует значительного времени на строительство, что снижает их инвестиционную привлекательность.

В базовой для строительства отрасли - цементной промышленности объем инвестиций на 1 тонну цемента возрастет от 5-6 долларов на тонну мощности в год при поддержании и ремонте существующих мощностей до 250-300 долларов на тонну при строительстве новых заводов.

Степень износа технологического оборудования цементной промышленности составляет 70%. Вследствие этого, мощность 45-ти действующих цементных заводов официально оценивается в 71,2 млн. тонн, но фактически - по независимым оценкам - заводы в их нынешнем состоянии могут произвести максимум 65 млн. тонн цемента в год.

Чтобы обеспечить строительный комплекс цементом, достаточным для ввода 80 млн.кв.м. жилья в год, промышленность должна выйти в 2010 г. на уровень 90 млн. тонн цемента в год, что потребует ввода дополнительных производственных мощностей. Крупные единовременные капиталовложения суммарно по отрасли оцениваются в 5.1 - 6.3 млрд. долларов.

Производство теплоизоляционных материалов. В настоящее время отечественной промышленностью производится около 9,0 млн. куб. м теплоизоляционных изделий всех видов.

Основным видом производимых в России утеплителей являются минераловатные изделия, доля которых в общем объеме производства составляет более 65%. Около 8% приходится на стекловатные материалы, 20% - на пенопласты, 3% - на ячеистые бетоны.

Потребность в утеплителях резко возросла после введения новых требований к теплопотерям ограждающих конструкций зданий. Общая потребность в утеплителях для всех отраслей хозяйства страны по расчетам составит к 2010 году до 50-55 млн. м3 , в том числе для жилищного строительства - 18-20 млн. м3 .

3. Производство кровельных и гидроизоляционных материалов

Общероссийский рынок рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов оценивается в настоящее время в 450-460 млн.кв.м, «мягкой черепицы» - 3,3-3,5 млн.кв.м. По данным Росстата РФ, в 2005 г. производство мягких кровельных и гидроизоляционных материалов составило 477 млн.кв.м.

Совершенствование ассортимента выпускаемой продукции является приоритетной задачей промышленности кровельных и изоляционных материалов.

В этой связи необходимо существенное изменение в структуре производства, имеющее целью существенное повышение доли современных высокоэффективных материалов (битумно-полимерные, полимерные, в т.ч. на основах из полимерных волокон), обладающих более высокой (в 5-7 раз) долговечностью и надежностью.

Также, изменение структуры производства кровельных материалов, а также повышение их качества невозможно без модернизации или замены морально устаревшего и физически изношенного технологического оборудования.

Производство стекла. Объем производства листового стекла в России в настоящее время составляет 120 млн. кв. метров, в том числе 74% стекла производится по современной флоат-технологии (термополированное). Дефицит высококачественного листового стекла на сегодняшний день составляет примерно 35 млн. кв. метров.

Одной из основных задач является организация широкомасштабного производства в России современных энергосберегающих стекол с твердым и мягким покрытиями.

Производство стеновых материалов. Объем выпуска стеновых материалов в России в 2005 г. доведен до 15 млрд.шт. условного кирпича.

По оценке Росстроя РФ, спрос на стеновые материалы в 2006 г. увеличится до 16-17, а к 2010 г. достигнет 27-28 млрд.шт.усл.кирпича.

Приоритетные направления в производстве стеновых материалов состоят из строительства технологических линий по производству ячеистого бетона автоклавного и безавтоклавного твердения прежде всего на действующих заводах силикатного кирпича, а строительство линий по производству пенобетона и пенополистиролбетона необходимо производить на действующих заводах ЖБИ и КПД.

Производство керамических плиток и санитарных керамических изделий. Технический уровень большинства российских предприятий строительной керамики отстает от уровня большинства зарубежных фирм вследствие оснащенности производства морально и физически ус-таревшим оборудованием. Степень износа оборудования некоторых предприятий составляет свыше 60%, особенно в массоприготовительных отделениях

Основным направлениям развития керамической промышленности является техническое переоснащение и реконструкция предприятий по производству керамических плиток и санитарных керами-ческих изделий с установкой прогрессивного импортного оборудова-ния, имеющее значи-тельное преимущество перед отечественным.

Производство бетона и железобетона. В настоящее время, мировая практика доказывает, что сборный железобетон применяется в строительстве все шире и, вследствие этого, основными направлениями развития в области бетона и железобетона являются:

Разработка, исследование и совершенствование бетонов в части повышения строительно-технических свойств, обеспечивающих гарантированные сроки эксплуатации зданий и сооружений не менее 50 лет, в том числе особо плотных, морозостойких, коррозионностойких, кислотостойких, полимерных, фиброармированных, мелкозернистых и др.;

Разработка и организация производства новых видов цементов, прежде всего быстротвердеющих и высокопрочных, позволяющих в перспективе отказаться от тепловой обработки бетона, безусадочных и бесхроматных цементов, цементов низкой водопотребности.

В области строительного производства, машин и оборудования основными направлениями развития являются:

Разработка конкурентоспособного отечественного оборудования для заводского производства и монтажа сборных железобетонных конструкций;

Расширение номенклатуры и разработка новых видов модульных опалубок;

Создание автоматизированного и механизированного оборудования по приготовлению бетонных и растворных смесей, в том числе сухих смесей широкой номенклатуры, и фибробетонов.

Развитие крупнопанельного домостроения. Изменение структуры жилищного строительства с увеличением доли индивидуального жилья за последние годы, а также введения повышенных требований по теплозащите ограждающих конструкций повлекло в конце прошлого столетия резкое снижение использования мощностей индустриального домостроения.

Минерально-сырьевая база для нерудной промышленности. Объем производства нерудных строительных материалов применяемых в капитальном, жилищном и дорожном строительстве России в 2005 году составил около 257 млн.м3, что на 0,7 % меньше, чем в 2004 году.

Технический уровень оборудования отрасли отстает от мирового, низка степень автоматизации производственных процессов. В отрасли ощущается постоянная нехватка оборудования, ряд прогрессивных машин и оборудования в нашей стране не выпускается.

Одновременно со снижением производства снизилась производительность труда, возросли удельные энерго- материальные затраты и землеёмкость производства.

Такое положение дел в промышленности строительных материалов, дает все основания для сомнений о возможности реализации Национального проекта без государственной поддержки в установленные сроки и в требуемых объемах.

При инвестициях в строительную индустрию конечным эффектом будет являться мультипликативный экономический рост в строительной отрасли и смежных отраслях, при этом денежные средства будут «связаны» в долгосрочных проектах, что не вызовет всплеска инфляции, характерного при прямых бюджетных тратах.

В связи со значительной капиталоемкостью промышленности стройматериалов, начальным толчком к ее динамичному и устойчивому развитию должна послужить программа, создающая на первом этапе начальные условия, которые должны обеспечить гарантированное привлечение инвесторов на рынок.

4. Характеристики загрязнителей и их влияние на окружающую среду

Производство строительных материалов является источником загрязнения воздуха пылью. Оберточно - бумажная отрасль выделяла при производстве такие токсичные соединения: сернистый ангидрит, сероводород, сероуглерод. Кафельные, стекольные, фаянсовые производства выделяли фтористый водород.

Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 3 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц.

В промышленности строительных материалов наибольший “ вклад ” загрязнение среды вносят цементная, производства стекла и асфальтобетона.

В процессе производства стекла в числе загрязнителей, кроме пыли, соединения свинца, сернистый ангидрид, фтористый водород, окись азота, мышьяк - всё это токсичные отходы, почти половина которых попадает в окружающую среду.

Промышленность строительных материалов. Производство цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода (21,4%), сернистого ангидрида (10,8%) и окислов азота (9%). Кроме того, в выбросах присутствует сероводород (0,03%).

Наиболее важен показатель утилизации загрязняющих веществ, который означает количество загрязняющих веществ, возвращенных в производство, используемых для получения товарного продукта или реализованных на сторону.

Одной из причин высокой "усвояемости" загрязняющих веществ, по-видимому, является то, что в общем количестве загрязняющих веществ большую долю занимают твердые вещества, которые лучше поддаются сбору и утилизации, нежели жидкие и газообразные. Твердые вещества занимают 93% в общем объеме загрязняющих веществ (158,2 и 147,2 тыс. тонн) и незначительную - 7% (11,0 тыс. тонн) - газообразные и жидкие. Из твердых веществ выброшено без очистки 1%, а из газообразных и жидких - 93%. В целом по области по всем отраслям твердые загрязняющие вещества составляют 33% в общем объеме загрязняющих веществ, тогда как газообразные и жидкие - 67%, и выбрасывается без очистки соответственно 2% и 70%.

Из газообразных и жидких веществ половину составляла окись углерода (51%), а вторая половина представлена сернистым ангидридом (27%) и окислами азота (20%).

5. Мероприятия по защите среды обитания от воздействия производства строительных материалов

Меры по борьбе с загрязнением воздуха могут позитивно воздействовать на структуру промышленности и деятельность отдельных строительных предприятий.

Разработка технологий с низким уровнем загрязнения и капиталовложения в них обычно уменьшают себестоимость продукции на длительный период наряду с падением выбросов. Обязательные нормы выбросов поощряют замену старых предприятий новыми. Чистые технологии могут также снизить капиталовложения и эксплуатационные расходы по сравнению с ранее используемыми процессами главным образом за счет экономии энергии и сырья.

Сложность и острота экологических проблем заставляют изыскивать новые резервы защиты от антропогенного воздействия как в повседневной хозяйственной практике, так и на перспективу. Сегодня уже очевидна недостаточная зффективность традиционных методов охраны природы посредством очистки и обезвреживания выбросов от загрязнителей, требуется применение новых, более рациональных, малоотходных и безотходных технологий, внедрения в хозяйственно-производственную деятельность результатов научных исследований, направленных на оптимизацию взаимодействия человека и природы, обоснование экологических нормативов, обеспечивающих сохранение окружающей среды и здоровья человека, а также рациональное использование природных ресурсов.

В качестве инструмента обоснования правильных решений может быть использована экологическая экспертиза. Основными ее задачами должны быть оценка санитарно-гигиенических, физико-технических, социально-экономических воздействий объектов хозяйственной деятельности на окружающую среду и анализ возможных вариантов этой деятельности.

Возросший круг задач, связанных с решением экологической проблемы, требует анализа антропогенной нагрузки, в частности предприятий отрасли промышленности строительных материалов на биосферу и связанное с ней загрязнение окружающей среды.

В мероприятиях по защите среды обитания от воздействия производства строительных материалов рассматривается совокупность вопросов различной деятельности человека, направленной на устранение воздействия антропогенных факторов, совершенствование и рациональное использование природных ресурсов. В строительной деятельности человека к таким мероприятиям относятся:

Градостроительные меры, направленные на экологически рациональное размещение предприятий, населенных мест и транспортной сети;

Архитектурно-строительные меры, определяющие выбор экологических объемно-планировочных решений;

Выбор экологически чистых материалов при проектировании и строительстве;

Строительство и эксплуатация очистных и обезвреживающих сооружений и устройств;

Рекультивация земель;

Меры по борьбе с загрязнением почв;

Использование безотходных технологий и др.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры - не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

Список использованной литературы

1. Авраменко С.В. Современные проблемы экологии. М., 2004г.

2.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.,1994г.

3.Малахов А.Г., Маханько Э.П. Выброс токсичных металлов в атмосферу и их накопление в поверхностном слое земли. М.,1998г.

4.Порядина А.Ф. Экологическое аудирование промышленных предприятий. М., 1997г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Производство строительных материалов и вредные вещества, попадающие в атмосферу при их производстве. Негативные последствия для окружающей среды и человека при превышении норм выбросов в атмосферу. Прогноз риска возникновения рефлекторных эффектов.

контрольная работа , добавлен 12.11.2009


Понятие о строительной экологии, ее структура, основные цели и задачи. Основные стадии жизненного цикла строительного процесса, виды загрязнений и меры защиты окружающей среды. Классификация антропогенных воздействий. Решение экологических проблем.

презентация , добавлен 22.10.2013


Радиационная безопасность как важнейший гигиенический критерий экологической безопасности материала. Понятие радионуклидов, их содержание в строительных материалах. Характеристика строительных материалов по содержанию радионуклидов и экологичности.

реферат , добавлен 03.02.2011


Общая характеристика утилизации и вариантов использования отходов металлургического комплекса и химического производства в промышленности. Основные направления утилизации графитовой пыли. Оценка золошлаковых отходов как сырья для строительных материалов.

реферат , добавлен 27.05.2010


Задачи строительной экологии, исследование негативного воздействия строительных технологий на человека и природные экосистемы. Риски антропогенных опасностей, связанные со строительной деятельностью. Классификация загрязнений, экологические нормативы.

презентация , добавлен 08.08.2013


Анализ воздействия отрасли строительства на окружающую среду Краснодарского края, источники ее загрязнения. Оценка возможности и целесообразности создания и внедрения системы управления качества окружающей среды (СУКОС) в строительных организациях.

курсовая работа , добавлен 07.07.2009


Особенности утилизации отходов от машиностроительного комплекса, переработки древесины и производства строительных материалов. Анализ тенденций к обработке промышленных отходов на полигонах предприятий с заводской технологией обезвреживания и утилизации.

реферат , добавлен 27.05.2010


Определение и область применения теплоизоляционных строительных материалов (стекловаты, пеностекла, стеклопоры, вспученного перлита). Получение теплоизоляционных материалов. Виды воздействия на окружающую среду при их производстве и методы его снижения.

курсовая работа , добавлен 11.06.2014


История возникновения исследуемого предприятия. Оценка его воздействия на атмосферный воздух. Обзор выбросов по предприятию. Экономическая оценка ущерба от загрязнения атмосферы. Применяемые аппараты и сооружения очистки. Накопление и утилизация отходов.

курсовая работа , добавлен 16.02.2016


Основные источники загрязнения: промышленные предприятия; автомобильный транспорт; энергетика. Природные и техногенные источники загрязнения воды, почвы. Главные источники загрязнения атмосферы. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе.