Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC ASPECTS OF PROCESSING RUBBER PRODUCTS USING MODERN TECHNOLOGIES

Research article
Rumyantseva A. V.
Rumyantseva E.I.
Berezyuk M.V.
Pelymskaya I.S.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.97.7.101
Issue: № 7 (97), 2020
Published:
2020/07/17
PDF

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Научная статья

Румянцева А. В.1, *, Румянцева Е.И.2, Березюк М.В.3, Пелымская И.С.4

1 ORCID: 0000-0002-8415-1548;

3 ORCID: 0000-0001-9554-4649;

1, 2, 3, 4 Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

* Корреспондирующий автор (alenarum[at]mail.ru)

Аннотация

Совершенствование и модернизация системы управления отходами производства и потребления, создание условий для вторичной переработки всех запрещенных к захоронению отходов является стратегической задачей системы государственного регулирования охраны окружающей среды. По оценкам специалистов, ежегодно в мире выходят из употребления свыше 10 млн. тонн покрышек, в России утилизация шин является серьезной экологической и экономической проблемой. В статье проведен сравнительный анализ методов переработки шин, обоснован выбор метода пиролиза и проведена оценка эколого-экономической эффективности проекта строительства завода по переработке отработанных шин методом пиролиза.

Ключевые слова: утилизация отходов, способы переработки, эколого-экономическое обоснование проекта, автомобильные шины.

ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC ASPECTS OF PROCESSING RUBBER PRODUCTS USING MODERN TECHNOLOGIES

Research article

Rumyantseva A. V.1, *, Rumyantseva E.I.2, Berezyuk M.V.3, Pelymskaya I.S.4

1ORCID: 0000-0002-8415-1548;

3 ORCID: 0000-0001-9554-4649;

1, 2, 3, 4 Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia

* Corresponding author (alenarum[at]mail.ru)

Abstract

Improving and modernizing the waste management system for production and consumption, as well as creating conditions for the recycling of all banned waste, are the strategic objectives of the system of state regulation of environmental protection. According to experts, annually, over 10 million tons of tires go out of use in the world. Tire recycling is a serious environmental and economic problem in Russia. The article provides a comparative analysis of tire processing techniques, substantiates the choice of the pyrolysis method, and assesses the environmental and economic efficiency of the project for the construction of a factory for the processing of used tires by means o pyrolysis.

Keywords: waste management, processing methods, environmental and economic project rationale, car tires.

Введение

В Российской Федерации, начиная с 2014 года, идет масштабная реорганизация системы государственного регулирования негативного воздействия на окружающую среду в целях обеспечение экологической безопасности. Наиболее серьезные законодательные изменения коснулись совершенствования системы управления отходами производства и потребления.

Объемы образования отходов производства и потребления в целом по Российской Федерации имеют стойкую тенденцию к увеличению при отсутствии прироста по показателю объема использованных и обезвреженных отходов [1]. Динамика образования и использования отходов производства и потребления в РФ представлена на рисунке.

26-07-2020 16-50-08

Рис. 1 – Динамика образования и использования отходов производства и потребления в РФ

 

По данным Росстата доля использованных и обезвреженных отходов в 2019 г. составила 3881,9 млн. т – 50% (3818,4 млн. т – 52,6%) [1], [2].

Основным стратегическим документом по улучшению экологической обстановки в России и созданию комфортных условий для жизни в стране, является Национальный проект «Экология» [3]. Основной задачей «Федерального проекта в сфере обращения с отходами в рамках национального проекта является формирование комплексной системы обращения с отходами и создание условий для вторичной переработки всех запрещенных к захоронению отходов производства и потребления.

Следующим комплексным документом является Стратегия экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года [4], одни из целевых показателей которой является доля утилизированных и обезвреженных отходов всех классов опасности от общего количества образующихся отходов всех классов опасности на конец 2025 года – 50 процентов (текущее значение – 45 процентов, прогноз).

Кроме этого, создана нормативно-правовая база для осуществления расширенной ответственности производителей (РОП) по утилизации отходов, утвержден перечень готовых товаров, включая упаковку, подлежащих утилизации после утраты ими потребительских свойств, нормативы утилизации отходов, установлены ставки экологического сбора для производителей и импортеров товаров, которые не обеспечивают самостоятельную утилизацию отходов от использования товаров. Сейчас концепция РОП проходит серьезные совершенствования и доработку.

Анализ современной ситуации переработки изношенных и отбракованных автомобильных шин

Тема переработки отходов производства и потребления рассматривалась авторами в различных направлениях [5], [6], [7]. Данное исследование направлено на решение задачи по переработке накопленных и образующихся отработанных автомобильных шин. Изношенные и отбракованные шины, камеры и другие резинотехнические изделия признаны отходами IV-й категории опасности. Выведенная из эксплуатации шина представляет собой ценное вторичное сырье, содержащее 65-70% резины, 15-25% технического углерода, 10-15% металла, поэтому ее эффективная утилизация (рециклинг) может не только решать накопленные экологические проблемы, но и обеспечить высокую рентабельность перерабатывающих производств.

Уровень переработки и использования таких шин за рубежом колеблется в очень широких пределах и достигает 100 % в некоторых странах Западной Европы [8]. По оценкам специалистов ежегодно в мире выходят из употребления свыше 10 млн. тонн покрышек. По данным НИИ шинной промышленности из эксплуатации в России выходит ежегодного около 1 млн. тонн шин [9] и объемы будут только увеличиваться [9], [10].

По данным Росстата в Российской Федерации на 1000 человек населения число собственных автомобилей составляет 305 единиц [11]. Срок службы автомобильной шины в среднем составляет 4-5 лет [12], [13]. Таким образом, каждые 4-5 лет прирост изношенных шин составит порядка 1,2 млн. т. Если брать в расчет грузовой транспорт, то эта цифра возрастает до 2 млн. т. В России утилизация шин является серьезной экологической и экономической проблемой.

В мировой практике существует ряд способов обращения с данным видом отходов, основными из которых являются сжигание, регенерация, дробление, восстановление, термоожижение, использование шин без предварительной подготовки, пиролиз [14], [16], [17].

В ходе исследования авторами проведен сравнительный анализ методов переработки шин с целью определения наиболее безопасного и перспективного способа. В результате анализа авторы пришли к выводу, что таким методом является пиролиз. Продуктами пиролиза являются соединения, обладающие энергетическим и экономическим потенциалом (технический углерод, сталь, пиролизная жидкость и пиролизный газ) и не нуждаются в дальнейшей переработке в отличие от других рассмотренных методов. С экологической точки зрения данный метод обладает неоспоримыми преимуществами и позволяет сохранить ценное углеводородное сырье.

Основные результаты проекта по переработке автомобильных шин методом пиролиза

Для решения рассматриваемой проблемы авторами был предложен инвестиционный проект, основной целью которого является создание комплекса по переработке отходов резинотехнических изделий для решения проблем утилизации автомобильных шин и снижения негативного влияния отходов на окружающую среду.

Ожидаемые результаты от проекта: увеличение доли утилизации отработанных шин; ежегодное снижение вывезенных на полигоны отработанных шин на 650 т (исходя из производительности установки); получение экономического и экологического эффекта.

Авторы рассматривают проект строительства завода по переработке автомобильных шин на основе методологии управления проектами. Применение методологии управления проектами при обращении с отходами позволяет осуществлять своевременное планирование и контроль, взаимодействие и координацию участников проекта, рассчитывать на поддержку заинтересованных лиц и эффективно достигать цели проекта. Это будет способствовать устойчивому развитию регионов [18].

Для реализации проекта потребуется приобретение оборудования (производительность пиролизной установки составит 3,6 т в сутки), ремонт здания, оборотный капитал. Общая сумма инвестиций - 8,3 млн. руб. Срок реализации проекта – 5 лет.

Основные показатели экономической эффективности проекта рассчитаны при ставке дисконтирования 30 % (с учетом риска 15%), приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Основные показатели экономической эффективности проекта

№ Наименование показателей Ед. измерения Значения показателей
1 Чистый доход тыс. руб. 27 805
2 Чистый дисконтированный доход тыс. руб. 2 841
3 Дисконтированный срок окупаемости лет 4,5
4 Индекс доходности инвестиций − 1,34
5 Внутренняя норма доходности % 56,0
6 Рентабельность инвестиций % 114
 

Анализируя полученные показатели экономической эффективности, можно сделать вывод, что проект строительства завода по переработке отработанных шин методом пиролиза является эффективным и целесообразным для реализации.

Для оценки эколого-экономической эффективности проекта используем показатель интегральной эколого-экономической эффективности, которая может быть определена, как отношение эколого-экономического эффекта проекта к совокупности всех затрат на его осуществление.

Экономический эффект определен при расчете экономической эффективности проекта. Экологический эффект складывается из суммы экологического сбора, который платит предприятие по производству шин за и величины предотвращенного ущерба почвам. Результаты расчета эколого-экономической эффективности представлены в nаблице 2.

 

Таблица 2 - Расчет эколого-экономического эффекта

Показатель Значение показателя
Вред почве, в результате несанкционированного размещения отходов, тыс. руб. 308 880
Экологический сбор, тыс. руб. 89 930
Выгоды экономического характера, тыс. руб. 27 805
Выгоды экологического характера, тыс. руб. 398 810
Эколого-экономический эффект, тыс. руб. 426 615
Интегральная эколого-экономическая эффективность, руб./руб. 51,4
  Основным экологическим результатом проекта можно считать утилизацию накопленных и вновь образующихся отходов. В результате этого ликвидируется накопленный экологический ущерб и предотвращается ущерб окружающей среде. Заключение

Переработка изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех стран мира. Невосполнимость природного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.

Шины, покрышки и камеры резиновые входят в состав перечня готовых товаров, подлежащих утилизации после утраты ими потребительских свойств, и при невыполнении нормативов утилизации производители и импортеры обязаны оплатить экологический сбор.

На сегодняшний день в Российской Федерации процент переработки резинотехнических изделий не превышает 17%. Предложенный авторами проект строительства завода по переработке отработанных шин методом пиролиза является эффективным и целесообразным для реализации.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации: Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2018 году». [Электронный ресурс]. – URL: http://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/ (дата обращения 16.06.2020).
  2. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.gks.ru/folder/11194 (дата обращения 16.06.2020).
  3. Национальный проект "Экология". [Электронный ресурс]. – URL: http://www.mnr.gov.ru/activity/directions/natsionalnyy_proekt_ekologiya/ (дата обращения 16.06.2020).
  4. Стратегия экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года. [Электронный ресурс]. – URL: http://www.mnr.gov.ru/docs/strategii_i_doktriny/142854/ (дата обращения 16.06.2020).
  5. Berezyuk M. V. Municipal solid waste management in a new legislation comprehensive approach / M. V Berezyuk, A. V. Rumyantseva, A. S. Lapina // E3S Web of Conferences. – 2015. – № 6. – article number 1006.
  6. Berezyuk M. V. Modern technologies of processing municipal solid waste: investing in the future / M. V Berezyuk, A. V. Rumyantseva, N. L. Savchenco, E. I. Rumyantseva // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2017. – № 72. – article number 012015.
  7. Березюк M. В. Эколого-экономическое обоснование проекта по переработке твердых коммунальных отходов на основе современных технологий / М. В. Березюк, А. В. Румянцева, Е. И. Румянцева // Вестник ВГТУ. Серия Экономика и управление. – 2017. – № 3. – С. 31–38.
  8. Материалы исследования компании «Текарт» [Электронный ресурс]. – URL: https://techart.ru/storage/insights/obzor-otrasli-pererabotki-elektronnyh-othodov-1570697307.pdf (дата обращения 16.06.2020).
  9. Невядомская А. И. Утилизация и переработка шин в крошку / А. И. Невядомская, А. А. Дериглазов // Молодой ученый. – 2014. – № 17. – С. 310–313.
  10. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики. [Электронный ресурс]. – URL: https://www.gks.ru/free_doc/new_site/business/prom/natura/godhtm (дата обращения 16.06.2020).
  11. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики. [Электронный ресурс]. – URL: http: //www.gks.ru (дата обращения 16.06.2020).
  12. ГОСТ 4754–97. Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. [Электронный ресурс]. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200017825 (дата обращения 16.06.2020).
  13. ГОСТ 5513–97. Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов. [Электронный ресурс]. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200007503 (дата обращения 16.06.2020).
  14. Бондаренко Е. Е. Формирование энергоэффективной технологии утилизации автомобильных шин / Е. В. Бондаренко, В. П.Клищенко, А. П.Пославский, В. В. Сорокин // Мир транспорта и технологических машин. – 2011. – № 1(32). – С. 47–52.
  15. Вольфсон C. И. Методы утилизации шин и резинотехнических изделий // С. И.Вольфсон,Е. А. Фафурина, А. В. Фафурин // Вестник Казанского Технологического Университета. – 2011. – № 1. – С. 74–79.
  16. Яцун А. В. Жидкие продукты пиролиза отработанных автомобильных шин под воздействием СВЧ / А. В. Яцун, П. Н. Коновалов, Н. П. Коновалов // Химия твердого топлива. – 2013. – № 4. –С. 60–62.
  17. Яцун А. В. СВЧ-Пиролиз изношенных автомобильных шин в присутствии гидроксида калия / А. В. Яцун, П. Н. Коновалов, Н. П. Коновалов// Современный наукоемкие технологии. – 2017. – № 2 (13). –С. 83–87.
  18. Румянцева А. В. Управление проектами по переработке отходов как аспект устойчивого развития регионов / А. В. Румянцева, Е. И. Румянцева, Д. А. Упоров // Проблемы устойчивого развития на макро-, мезо- и микроуровне: материалы IX Межд. науч.-практ. конф. 17 мая 2018 г., Тюмень /М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. Учреждение высш. проф. Образования «Тюменский индустриальный университет». – 2018. – С. 240– 245.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Ministerstvo prirodnyh resursov i jekologii Rossijskoj Federacii: Gosudarstvennyj doklad «O sostojanii i ob ohrane okruzhajushhej sredy Rossijskoj Federacii v 2018 godu» [State report «On the State and Environmental Protection of the Russian Federation in 2018»] [Electronic resource] – URL: http://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/ (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  2. Oficialnyj sajt Federalnoj sluzhby gosudarstvennoj statistiki [Federal State Statistic Service, official website] [Electronic resource] – URL: https://www.gks.ru/folder/11194 (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  3. Nacionalnyj proekt «Jekologija» [National Project «Ecology»] [Electronic resource] – URL: http://www.mnr.gov.ru/activity/directions/natsionalnyy_proekt_ekologiya/ (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  4. Strategija jekologicheskoj bezopasnosti Rossijskoj Federacii na period do 2025 goda [Environmental Security Strategy of the Russian Federation for the period until 2025] [Electronic resource] – URL: http://www.mnr.gov.ru/docs/strategii_i_doktriny/142854/ (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  5. Berezyuk M. V. Municipal solid waste management in a new legislation comprehensive approach / M. V Berezyuk, A. V. Rumyantseva, A. S. Lapina // E3S Web of Conferences. – 2015. – № 6. – article number 1006.
  6. Berezyuk M. V. Modern technologies of processing municipal solid waste: investing in the future / M. V Berezyuk, A. V. Rumyantseva, N. L. Savchenco, E. I. Rumyantseva // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2017. – № 72. – article number 012015.
  7. Berezyuk M.V. Jekologo-jekonomicheskoe obosnovanie proekta po pererabotke tverdyh kommunalnyh othodov na osnove sovremennyh tehnologij [Environmental and economic analysis of the project for municipal solid waste management on the basis of modern technologies] / M.V. Berezyuk, A.V. Rumyantseva, E.I. Rumyantseva // Vestnik VGTU. Serija Jekonomika i upravlenie [Bulletin of Voronezh State Technical University. Economy and Management]. – 2017. – № 3. – P. 31–38. [in Russian]
  8. Materialy issledovanija kompanii «Tekart» [The research of the company «Techart»] [Electronic resource] – URL: https://techart.ru/storage/insights/obzor-otrasli-pererabotki-elektronnyh-othodov-1570697307.pdf (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  9. Nevyadomskaya A.I. Utilizacija i pererabotka shin v kroshku [Disposal and recycling of tires into crumbs] / A.I. Nevyadomskaya, A.A. Deriglazov // Molodoj uchenyj [Young scientist]. – 2014. – № 17. – P. 310–313. [in Russian]
  10. Oficialnyj sajt Federalnoj sluzhby gosudarstvennoj statistiki [Federal State Statistic Service, official website] [Electronic resource] – URL: https://www.gks.ru/free_doc/new_site/business/prom/natura/god17.htm (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  11. Oficialnyj sajt Federalnoj sluzhby gosudarstvennoj statistiki [Federal State Statistic Service, official website] [Electronic resource] – URL: http: //www.gks.ru (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  12. GOST 4754–97. Shiny pnevmaticheskie dlja legkovyh avtomobilej, pricepov k nim, legkih gruzovyh avtomobilej i avtobusov osobo maloj vmestimosti [Pneumatic tires for cars, trailers, light trucks and buses of very small capacity] [Electronic resource] – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200017825 (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  13. GOST 5513–97. Shiny pnevmaticheskie dlja gruzovyh avtomobilej, pricepov k nim, avtobusov i trollejbusov [Pneumatic tires for trucks, trailers, buses and trolleybuses] [Electronic resource] – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200007503 (accessed:16.06.2020). [in Russian]
  14. Bondarenko E.E. Formirovanie jenergojeffektivnoj tehnologii utilizacii avtomobilnyh shin [Formation of energy-efficient technology of automobile tires recycling] / E.E. Bondarenko, V.P. Klishchenko, A.P. Poslavsky, V.V. Sorokin // Mir transporta i tehnologicheskih mashin [World of transport and technological machines]. – 2011. – № 1(32). – P. 47–52. [in Russian]
  15. Wolfson S.I. Metody utilizacii shin i rezinotehnicheskih izdelij [Methods of recycling of tires and rubber products] / S.I. Wolfson, E.A. Fafurina, A.V. Fafurin // Vestnik Kazanskogo Tehnologicheskogo Universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. – 2011. – № 1. – P. 74–79. [in Russian]
  16. Yatsun A.V. Zhidkie produkty piroliza otrabotannyh avtomobil'nyh shin pod vozdejstviem SVCh [Liquid products of pyrolysis of used car tires under the influence of microwave] / A.V. Yatsun, P.N. Konovalov, N.P. Konovalov // Himija tverdogo topliva [Chemistry of solid fuel]. – 2013. – № 4. – P. 60–62. [in Russian]
  17. Yatsun A.V. SVCh-Piroliz iznoshennyh avtomobil'nyh shin v prisutstvii gidroksida kalija [Microwave pyrolysis of waste car tires in the presence of potassium hydroxide] / A.V. Yatsun, P.N. Konovalov, N.P. Konovalov // Sovremennyj naukoemkie tehnologii [Modern high technologies]. – 2017. – № 2 (13). – P. 83–87. [in Russian]
  18. Rumyantseva A.V. Upravlenie proektami po pererabotke othodov kak aspekt ustojchivogo razvitija regionov [Project management of waste processing as an aspect of sustainable development of the regions] / A.V. Rumyantseva, E.I. Rumyantseva, D.A. Uporov // Problemy ustojchivogo razvitija na makro-, mezo- i mikrourovne: materialy IX Mezhd. nauch.-prakt. konf. 17 maja 2018 g. [Problems of sustainable development at the macro, meso and micro levels: materials of the international scientific and practical conference 17 May 2018], Tjumen / M-vo obrazovanija i nauki Ros. Federacii, Feder. gos. bjudzhet. obrazovat. Uchrezhdenie vyssh. prof. Obrazovanija «Tjumenskij industrial'nyj universitet» [The Ministry of Education and Science, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Tyumen industrial University»]. – 2018. – P. 240– 245. [in Russian]