Рациональное использование отходов полиуретанов как фактор экономической и экологической безопасности
Рациональное использование отходов полиуретанов как фактор экономической и экологической безопасности
Аннотация
В статье рассматривается возможность использования отходов производства в качестве одного из путей решения экономических, экологических и ресурсных проблем обувной промышленности. Представлены основные предприятия-объекты переработки отходов полиуретана в Республике Беларусь и определены основные причины наличия небольшого количества таких предприятий. С целью подтверждения эффективности производства из вторичных ресурсов для предприятия выявлены критерии, позволяющие повысить объективность ее оценки. Произведен расчет технологической, экономической и экологической составляющих на примере вовлечения отходов полиуретанов в производство гранулята на его основе, обоснована социальная эффективность.
1. Введение
Полиуретаны (ПУ) представляют собой важный класс термопластичных и термореактивных полимеров, поскольку их механические, термические и химические свойства могут быть изменены путем реакции различных полиолов и полиизоцианатов. К ПУ относятся те полимеры, которые содержат значительное количество уретановых групп (–HN–COO–), независимо от того, какой может быть остальная часть молекулы , .
Из-за их разнообразного применения и коммерческого успеха каждый год производится все больше отходов полиуретана. Такие отходы включают в себя отслужившие свой срок и пост-потребительские продукты, а также отходы от производства полиуретанов. Последнее является результатом несовершенства методов производства и обработки и может составлять до 10% от произведенного полиуретана , .
Во всем мире все больше внимания уделяется переработке полиуретана из-за постоянных изменений в нормативных и экологических вопросах. Рост расходов на захоронение отходов и сокращение площади свалок заставляют рассматривать альтернативные варианты утилизации отходов ПУ .
Управление твердыми отходами обычно регулируется «Лестницей Лансинка», которая определяет общепринятую иерархию методов обращения с отходами и стала основой для иерархии, действующей с Директивы 2008/98/EC Европейского парламента и Совета от 19 ноября 2008 года. Эта иерархия устанавливает приоритетный порядок в законодательстве и политике в области отходов , .
Захоронение на свалках по-прежнему является наиболее распространенным способом переработки полиуретановых отходов, однако прекрасной альтернативой захоронению на свалках рассматривается переработка отходов , .
Самым простым и базовым способом переработки ПУ является механическая переработка, заключающаяся в преобразовании твердых отходов в хлопья, гранулы или порошок .
Целью данного исследования является анализ экономических и экологических факторов, определяющих целесообразность и экономическую эффективность использования отходов полиуретанов.
Методологической основой настоящего исследования является рассмотрение основных факторов, определяющих размер эффекта и последствий их изменения по цепочке «ресурсы — производство — потребление», включая технологическую, экологическую, экономическую и социальную составляющие, позволяющих расширить источники образования эффекта и повысить объективность его оценки.
2. Основные результаты
Рециклинг отходов в настоящее время считается самым экологически безопасным и экономически целесообразным методом утилизации отходов. В связи с этим рациональное использование вторичных природных ресурсов в нынешних экономических и экологических условиях является наиболее актуальным. Это связано с тем, что в Республике Беларусь только 8–10% полимерных отходов используются полезно, в то время как в европейских странах — до 60%, остальные размещаются на полигонах ТБО, или просто на свалках. Для промышленных предприятий это связано с обеспечением непрерывного технологического процесса необходимыми сырьевыми ресурсами. Особенно важно это для предприятий, занимающихся производством обуви . Основным фактором, сдерживающим повторное использование отходов, является отсутствие необходимой инфраструктуры, а также самих предприятий — переработчиков.
Производители вторичных полимеров на рынке занимают узкоспециализированные сегменты и если и занимаются переработкой вторичных полимеров, то в большинстве случаев делают это для собственных нужд, либо готовят вторичное сырье на продажу.
Так, согласно реестру объектов по использованию, хранению, захоронению и обезвреживанию отходов (по состоянию на 1 октября 2025 г.), размещенному на официальном сайте Республиканского научно-исследовательского унитарного предприятия «Бел НИЦ «Экология» в Республике Беларусь основными предприятиями-объектами переработки отходов полиуретана, являются объекты, представленные в таблице 1.
Таблица 1 - Основные предприятия-объекты переработки отходов полиуретана
Код | Наименование отходов | Объект | Вариант использования |
5711001 | Полиуретан | 2690 Участок по переработке полимерных отходов | Принимает от других |
5711001 | Полиуретан | ООО «Экопакплюс» | Cобственник |
5711011 | Пенополиуретан | 2690 Участок по переработке полимерных отходов | Принимает от других |
5711011 | Пенополиуретан | ООО «Экопакплюс» | Cобственник |
5711014 | Эластичный пенополиуретан (поролон) | 1651 Щипальная машина СШ-850; машина для гранулирования поролона "PLAMA" | Использует собственные |
5711014 | Эластичный пенополиуретан (поролон) | Унитарное предприятие «Радуга» ОАО «Актамир» | Cобственник |
5711019 | Прочие отходы полиуретана, пенополиуретана | 1338 Производственный участок по изготовлению вкладыша каблучного | Использует собственные |
5711019 | Прочие отходы полиуретана, пенополиуретана | ОАО «Лидская обувная фабрика» | Cобственник |
Как можно заметить, предприятий-объектов переработки отходов небольшое количество, это связано с тем, что отсутствуют необходимые технологии и оборудования и возможности у потенциальных предприятий-объектов переработки. Необходимо также отметить, что ООО «Экопакплюс» перерабатывает отходы упаковочного производства, а ОАО «Лидская обувная фабрика» — для производства вкладыша в каблучную часть подошвы.
При этом с точки зрения предприятия-объекта переработки отходов целесообразно выделить основные направления, способствующие повышению эффективности использования отходов в производстве обуви. Так, предприятие, вовлекающее отходы в производство, для повышения эффективности их использования может:
1. Производить из отходов новые материалы. Данное направление является актуальным и перспективным, так как позволяет сократить объем отходов, обеспечить экономические выгоды за счет увеличения масштабов производства при неизменном размере сырьевой базы.
2. Использовать отходы или продукцию из них для нужд предприятия или по заказу других предприятий.
3. Модифицировать полимерные композиции. Для получения материалов с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, т.е. с необходимым комплексом показателей, или улучшения свойств материалов возможна модификация их свойств при переработке отходов производства. Таким путем получают материалы с различными свойствами в зависимости от области применения изделий. Широкие возможности модификации свойств позволяют получить разнообразный ассортимент материалов для низа обуви различного назначения .
Реализация данных направлений является важнейшим направлением экономии первичных ресурсов, потенциальный объем которых имеет определенные границы, а также во многом решает экологические проблемы.
Качество вторичных материалов может определяться абсолютным показателем — технологической ценностью (потребительной стоимостью) и относительным показателем — коэффициентом их технологической ценности.
Б.С. Войтешенко было предложено определять технологическую ценность вторичного сырья уровнем цен на соответствующие виды первичного сырья. В работе предложена методика определения эффективности использования вторичных материалов в производстве. На основании данной методик и исходных данных на примере резидента Технопарка ЧПУП «Обувное ремесло» рассчитаны равновесные цены и эффект от переработки отходов полиуретанов в гранулят.
В настоящее время ЧПУП «Обувное ремесло» в рамках производственной программы переработки отходов планирует использовать 5 т/год отходов собственного производства и 71 т/год отходов, принимаемых от юридических лиц и индивидуальных предпринимателей. В рамках производственной программы выработки готовой продукции планируется получить 75,297 т/год гранулята отходов полиуретана. Полученный гранулят отходов полиуретана планируется использовать на предприятии для изготовления изделий традиционными методами переработки пластмасс: литье на термопластавтоматах.
В качестве исходных данных для расчета используют следующие показатели:
– количество отходов (Q) — 76 т/год;
– цена первичного полиуретана (Цп) — 10350 руб./т;
– коэффициент технологической ценности вторичного полиуретана (Ктц) — 0,7;
– расходы по сортировке и отбору из отходов вторичного полиуретана (Р) — 2250 руб./т;
– минимальный уровень рентабельности переработки отходов (R) — 20%;
– транспортные расходы по доставке вторичного полиуретана до участка переработки (Т) — 4500 руб./т.
Последовательность расчета и расчет определения эффективности переработки отходов полиуретанов в гранулят представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Расчет определения эффективности переработки отходов полиуретанов в гранулят
Показатель | Расчет |
Технологическая ценность (максимальная цена) вторичного полиуретана | ТЦ = Ктц x Цп= 0,7·10350 = 7245 руб./т |
Минимальная цена вторичного полиуретана | Цmin = (1 + R)·Р = (1 + 0,2)·2250 = 2700 руб./т |
Экономический эффект от использования отходов в качестве вторичного сырья в обувном производстве | Э = ТЦ – Цмин – Т = 7245 – 2700 – 4500 = 45 руб./т |
Распределение экономического эффекта между участком по производству и участком по переработке | Э = ЭП= 1/3Э = 1/3·45 = 15 руб./т |
Ожидаемая цена вторичного полиуретана, отсортированного в результате переработки | Ц = Цмин + 1/3Э = 2700 + 15 = 2715 руб./т |
Удельная прибыль от вовлечения вторичного полиуретана в производство, отсортированного при переработке отходов | Пу = Ц – Р = 2715 – 2250 = 465 руб./т |
Годовая масса прибыли от вовлечения вторичного полиуретана в производство гранулята | П = Пу x Q = 465·76 = 35340 руб. = 35,34 тыс. руб. |
Как видно из расчетов, экономическая эффективность заключается в снижении себестоимости произведенной продукции благодаря использованию отходов производства и получению прибыли. Так как участок по производству и участок по переработке находятся на одном предприятии и на начальном этапе принято распределение экономического эффекта между ними как 1/3, то в долгосрочном периоде прибыль от вовлечения вторичного полиуретана в производство будет выше.
Экологическая эффективность отражает степень предотвращения негативного воздействия отходов на окружающую среду или уменьшение наносимого отходами экологического вреда.
Согласно Классификатору отходов, образующихся в Республике Беларусь используемые отходы относятся к 3-ему классу опасности. Поэтому единственную экологическую опасность при переработке отходов полиуретанов в гранулят могут нести образующиеся выбросы при измельчении и экструзии отходов.
При измельчении отходов ПУ источником выделения является дробилка FB4, а загрязняющими выбросами (ЗВ) — 2902 «Твердые частицы суммарно (недифференцированная по составу пыль (аэрозоль))».
При гранулировании отходов ПУ источником выделения является экструдер шнековый ЭШ-80Н4, а загрязняющими выбросами (ЗВ) — 303 «Аммиак», 1317 «Ацетальдегид (уксусный альдегид, этаналь)» и 337 «Углерод оксид (окись углерода, угарный газ)».
Расчет выбросов производится в соответствии с ТКП 17.08-06-2007 и представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты расчета выбросов
Код ЗВ | Удельное выделение ЗВ на единицу перерабатываемого материала, г/кг | Количество материала, кг/год | Количество материала, кг/ч | Поправочный коэффициент | Max выделение ЗВ, г/с | Max выброс ЗВ, г/с | Валовое выделение ЗВ, т/г | Валовой выброс ЗВ, т/г |
2902 | 1,35 | 76000 | 300 | 0,2 | 0,1125 | 0,023 | 0,1026 | 0,021 |
303 | 0,087 | 76000 | 150 | 0,9 | 0,0036 | 0,003 | 0,0066 | 0,0006 |
1317 | 0,087 | 76000 | 150 | 1 | 0,0036 | 0,004 | 0,0066 | 0,007 |
337 | 8,8 | 76000 | 150 | 1 | 0,3671 | 0,367 | 0,6688 | 0,669 |
По данным расчета можно отметить, что все выбросы находятся в рамках допустимых, отходы не воздействуют негативно на окружающую среду. При этом экологическая эффективность состоит также в сохранении первичных ресурсов, которые замещаются вторичными.
Социальная эффективность заключается в повышении степени удовлетворенности потенциальных потребителей относительно недорогими материалами и деталями низа обуви на основе гранулята отходов полиуретана.
3. Заключение
Использование отходов дает существенный экономический эффект. Это проявляется как в снижении себестоимости произведенной продукции, так и в получении прибыли. Экологическая составляющая эффекта способствует сохранению первичных ресурсов и отражает отсутствие негативного влияния отходов на окружающую среду. Технологическая составляющая определяется технологической ценность ресурсов и является основой ценообразования любых вторичных материальных ресурсов. Социальная эффективность заключается в повышении степени удовлетворенности потребителей относительно недорогими материалами и деталями низа обуви. Таким образом, как говорилось ранее, использование отходов является не только экономически эффективным, а эффективным с позиции комплекса факторов, определяющих размер эффекта и последствий их изменения по цепочке «ресурсы — производство — потребление». При этом технологическая, экономическая и экологическая отвечают за все 3 цепочки, а социальная только за последнюю.