Vietinių išteklių panaudojimo aplinkosaugos technologijų efektyvumui didinti galimybės
5 (100%) 1 vote

Vietinių išteklių panaudojimo aplinkosaugos technologijų efektyvumui didinti galimybės

Vietinių išteklių panaudojimo aplinkosaugos technologijų efektyvumui didinti galimybės

Kauno technologijos universitetas, inžinerinės ekologijos katedra

Racionalus žaliavų ir energijos šaltinių išdėstymas eksploatuojamos technologinės įrangos atžvilgiu bei racionalus medžiagų ir energijos naudojimas sumažina bendrą faktinę aplinkos taršą. Tokių veiksnių būtinumas verčia ieškoti naujų „end-of-pipe“ technologijoms ar prevenciniam aplinkos taršos sulaikymui reikalingų medžiagų tarp vietinių gamtinių išteklių ir vietinės pramonės atliekų, tuo pačiu įgalindamas tirti šių medžiagų fizikines chemines savybes ir išplėsdamas chemijos ir cheminės technologijos mokslų taikymą aplinkosaugos inžinerijos srityje. Lietuvos sąlygomis tokiomis medžiagomis galėtų būti medžio apdirbimo, celiuliozės ir popieriaus pramonės atliekos, pelenai, metalinių pusfabrikačių ėsdinimo proceso atliekos, kalcio hidrosilikatai (kaip atliekų perdirbimo produktai), vietinės uolienos opoka ir glaukonitas. Ypatingas dėmesys atkreiptinas į iš AlF3 gamybos atliekų ir techninių kalkių pagamintą kalcio hidrosilikatą CSH(1).

Prasminiai žodžiai: „end-of-pipe“ technologijos, taršos prevencija, žaliavos, energija, vietiniai ištekliai, išlakos, nuotekos, atliekos, kalcio hidrosilikatai, adsorbcija, katalizė

Bendra apžvalga

Globaliniu mąstu įvertinus visą ūkinę veiklą, galima tvirtinti, kad daugelio paplitusių aplinkosaugos technologijų efektyvumas bendro aplinkos taršos sumažinimo požiūriu yra menamas [1].

Šio reiškinio esmė ir priežastys glūdi „End-of-pipe“ aplinkosaugos technologijose, kurios yra nuotekų ir dujinių išlakų valymas bei atliekų perdirbimas ar utilizavimas. Šių technologijų efektyvumas negali būti 100%-inis, t. y. jų dėka technogeninių procesų negalima įvesti į gamtiniams procesams būdingą uždarą ciklą. Kylant gamybos lygiui išsivysčiusiose šalyse, bendras į aplinką patenkančių teršalų kiekis, taikant tas pačias aplinkosaugos technologijas, irgi didėja [1]. Tačiau ir nesant gamybos lygio augimo ar netgi jam smunkant, įprastų aplinkosaugos technologijų efektyvumas išlieka menamas, nes bendras į aplinką pakliuvusių medžiagų kiekis nepriklauso tik nuo pagaminamos produkcijos kiekio ir atitinkamo technogeninio proceso išlakų ir nuotekų išvalymo ar atliekų utilizavimo laipsnio:

Pirma, nė vienos valymo technologijos negalima vertinti atskirai nuo energetinių sąnaudų, todėl reikia taikyti optimalias, o ne „lengviausiai prieinamas“ ar „praktiškai pasiteisinusias“ technologijas [2], nes didesnės energetinės sąnaudos savaime reiškia didesnæ aplinkos taršą.

Antra, aplinkosaugos technologijų įrangai, kaip ir įprastiems vartojamiems produktams gaminti, taip pat reikalingos žaliavos, kurių išgavimas keičia per amžius susiformavusias ekologines sistemas [1]. Įrangos gamybos procesas išskiria aplinkos teršalus bei naudoja energiją, kurios gamyba neatskiriama nuo teršalų emisijos į aplinką.

Valymo arba „end-of-pipe“ technologijos keičiamos prevenciniais taršos mažinimo metodais, kuriuos sąlygoja sisteminis požiūris į aplinkos problemas [3]. Atskiro technologinio proceso efektyvumo vertinimą plačiąja prasme, įskaitant jo poveikio aplinkai minimizavimą, t.y. jo prevencines savybes, galima atlikti taikant eksergijos metodą [4]. Šis termodinaminis technologinio proceso analizės metodas leidžia nustatyti, kuri sistemos energijos dalis panaudojama naudingai ir kuri dalis išsklaidoma poveikiui į aplinką didinti. „Aplinka“ suprantama plačiaja prasme, kaip fizikinių, biologinių, technogeninių, socialinių bei ekonominių veiksnių visuma [3].

Pateikta schema įliustruoja technogeninio proceso poveikį aplinkai. Atliekas plačiąja prasme šioje schemoje suprantame, kaip produktų gamybos ir tam reikalingos energijos gavimo procesuose susidarančius ir aplinką teršiančius šalutinius produktus: kietas atliekas, nuotekas ir išlakas. Išgaunant žaliavas ir jas transportuojant, taip pat atitinkamai naudojama energija ir teršiama aplinka [1]. Šiandien dar neaišku, ar įmanoma atstatyti pažeistas ekologines sistemas, išgautų žaliavų vietoje deponuojant neperdirbamas atliekas. Tačiau dalį susidarančių atliekų galima utilizuoti, panaudojant jas kaip antrines žaliavas produkcijos gamybai [5].Technogeninių procesų nuoseklumas ir poveikis aplinkai

Pateiktos schemos analizė rodo, kad bendrą vieno technologinio proceso padarytą žalą aplinkai gali sumažinti:

a) racionalus gamybos priemonių ir žaliavų šaltinių tarpusavio išdėstymas [1]. Šiuo atveju aplinkos tarša sumažinama, sumažėjus tolimesnio transportavimo būtinybei;

b) racionalus medžiagų bei energijos naudojimas [2], ieškant pakaitalų brangioms gamtinėms žaliavoms [6], dalį technologijoje jau panaudotų žaliavų sugrąžinant į gamybinį ciklą [2], mažinant atskirų gamybos operacijų skaičių ir naudojant mažiau teršalų išskiriančias žaliavas [7] ;

c) technogeniniuose procesuose susidarančių atliekų arba jų perdirbimo produktų panaudojimas vietoje medžiagų, reikalingų aplinkosaugos technologijoms, jeigu šios atliekos arba jų perdirbimo produktai pasižymi tam būtinomis savybėmis [7].

Ūkinė veikla Lietuvoje turėtų būti vykdoma prisilaikant bendro aplinkos teršalų kiekio mažinimo sąlygų. Lietuvoje ir užsienyje esama
mokslinių tyrimų, skirtų vietinių gamtinių išteklių ir pramoninių atliekų panaudojimui aplinkosaugos technologijose. Šios toliau aprašomos medžiagos tinka naudoti kaip koaguliantai nuotekoms valyti, adsorbentai nuotekų, dujinių išlakų ir panaudotų tepalų valymui, katalizatoriai kenksmingų išlakų komponentų nukenksminimui.

Vietinių gamtinių žaliavų panaudojimas atitinka pirmąsias dvi (a, b) bendro aplinkos teršalų mažinimo sąlygas, o susidarančių atliekų panaudojimas – visas tris. Todėl daugelio vietinių žaliavų ir pramoninių atliekų ar jų perdirbimo produktų fizikinių cheminių savybių tyrimas yra svarbi aplinkosaugos inžinerijos dalis. Tai yra tik cheminių ir cheminių technologinių metodų taikymas aplinkosaugos inžinerijos poreikiams. Pavyzdžiui, Los Alamos nacionalinės laboratorijos (JAV) „žaliosios chemijos“ (Green Chemistry) programa apima visų cheminių procesų aspektus ir tipus, įskaitant sintezę, katalizę, analizę, monitoringą, separaciją ir kitas sritis, kurios padeda mažinti kenksmingą poveikį žmonių sveikatai ir aplinkai bei taupo energiją [8].

Medžio apdirbimo ir celiuliozės popieriaus pramonės atliekų taikymas

Medžio pjuvenos, kaip kuras, dabartiniu metu vis dažniau taikomos Lietuvoje. Tai ne tik sumažina sieros dioksido išmetimą į atmosferą [9] ir išlaidas brangiam kurui bei sprendžia atliekų utilizavimo problemą, bet ir dalinai atitinka aukščiau paminėtą racionalaus ūkio objektų išdėstymo sąlygą.

Cheminiais reagentais modifikuotos pjuvenos taikomos kaip chemosorbentas dujinėms išlakoms valyti [10]. 1-2 mm grūdelių dydžio medžio pjuvenos, modifikuotos šarmais (išlaikoma 1 parą 20% KOH tirpale kambario temperatūroje, pridėjus KF moliniu santykiu su KOH 1:1), naudojamos fluoro vandenilio (HF) ir boro trifluorido (BF3) adsorbcijai dujų fazėje. Toks sorbentas yra veiklus, kai jame yra ne mažiau kaip 12% drėgmės.

Esama ir daugiau atvejų, kai medienos perdirbimo atliekos naudojamos sorbentams išlakų ir nuotekų valymui gauti. Pavyzdžiui, celiuliozė, hemiceliuliozė ir ligninas, paveikti rūgštimis ir iškaitinti didesnių temperatūrų (100-500oC) sąlygomis, turi sorbcinių savybių. Medžio dulkes paveikus 5% H3PO4, po to 2 val. iškaitinus 200oC temperatūroje, gaunamas adsorbentas, tinkantis sunkiųjų metalų jonų (Cd2+ ir Pb2+) ir kenksmingų dujų (NH3, etilaminas, metilaminas, izopropilaminas) šalinimui [11]. Adsorbentas iš celiuliozės pluošto (popieriaus dumblo) su mažiausiai 20% mineralinių priedų tinka kaip pakratas naminiams gyvuliams, kvapų ir spalvotų medžiagų sorbentas [12]. Iš mechaniškai susmulkintų ir išpurentų cigarečių filtrų gamybos atliekų, sumaišius jas su rišikliu (metilceliuliozė ar metakrilatai) gaminami chemiškai stabilūs, ugniai atsparūs adsorbentai alyvos dalelėms iš oro, vandens ar dirvos šalinti [13]..Adsorbuota alyva išspaudžiama, tokiu būdu ją regeneruojant, o po to medžiaga sudeginama. Šios atliekos tinka naudoti ir šiluminei pastatų izoliacijai, kas, taip taupant energiją, mažina aplinkos taršą degimo produktais šilumos išgavimo metu. Tai vienas prevencinio aplinkos taršos mažinimo pavyzdžių, kuriame panaudojamos atliekos.

Celiuliozės popieriaus gamybos nutekamuose vandenyse esti nemažai cheminių medžiagų, pasižyminčių koaguliantų (kaolinas, kurio pagrindą sudaro aliuminio oksidas), sorbentų (to paties kaolino, celiuliozės dalelės) ir flokuliantų (poliakrilamidas) savybėmis. Šias nuotekas maišant santykiais nuo 0,25:1 iki 1:1 su naftos produktais užterštomis nuotekomis (pradinė naftos produktų koncentracija 20,65 mg/l), pasiekiamas 77 – 94% išvalymo nuo naftos produktų laipsnis [14].

Metalinių pusfabrikačių ėsdinimo atliekų taikymas

Kitų pramoninių atliekų panaudojimo nutekamiems vandenims valyti pavyzdžiu gali būti AB „Metinga“ (Kaunas) metalinių pusfabrikačių ėsdinimo metu susidarančios atliekos ir nuotekos [15]. AB „Metinga“, kurioje gaminami aliumininiai ir plieniniai emaliuoti indai, viena iš gamybos stadijų yra metalinių pusfabrikačių ėsdinimas. Aliuminio pusfabrikačių ėsdinimui (10-20% NaOH) ir neutralizavimui (10-20%) naudoti tirpalai, sumaišomi su plovimo vandenimis ir patenka į mechaninį nusodintuvą, kuriame atskiriamos nuosėdos – hidroksidai, sulfatai ir karbonatai. Toliau šie šarminiai vandenys susimaišo su panaudotais plieninių pusfabrikačių ėsdinimo (15-20% HCl) ir neutralizacijos (2-3% Na3PO4, 3-4% Na2CO3) tirpalais ir nukreipiami į sekantį mechaninį nusodintuvą, kuriame vėl atskiriamos nuosėdos – hidroksidai, karbonatai ir fosfatai. Aliuminio pusfabrikačių ėsdinimo nuosėdos nėra vienalytės, o susideda iš lengvesnės šviesiai rudos ir sunkesnės baltos spalvos frakcijų, kurios lengvai atskiriamos plaunant. Baltos spalvos frakcija – karbonatų mišinys. Tą liudija jų audringa reakcija su rūgštimis, išsiskiriant CO2.. Žemiau pateikiamos nuosėdose esančių katijonų koncentracijos, nustatytos atominiu absorbciometru (AAS), prieš tai bandinius ištirpinus koncentruotoje sieros rūgštyje.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1413 žodžiai iš 4673 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.