Atkritumu Pārstrāde: Otrreizēja izejvielu pārstrāde

Atkritumu pārstrādi veido vairāki posmi. Daudzās valstīs ir pieņemts atkritumus šķirot, lai tos efektīvāk un ātrāk varētu pārstrādāt. Vēl ir nepieciešams tos transportēt, uzglabāt un galu galā pārstrādāt vai iznīcināt. Dažādu atkritumu veidiem to pārstrādes process atšķiras. Ir daži ISO standarti, kas saistīti ar pārstrādi, piemēram, ISO 15270:2008 plastmasas atkritumiem un ISO 14001:2015 vides pārvaldības kontrolei pārstrādes praksē.

Parastie pārstrādājamie materiāli ir dažāda veida stikls, papīrs, kartons, metāls, plastmasa, riepas, tekstilizstrādājumi, akumulatori un elektronika. Bioloģiski noārdāmo atkritumu, piemēram, pārtikas un dārza atkritumu, kompostēšana un cita veida atkārtota izmantošana arī ir viens no pārstrādes veidiem. Materiāli otrreizējai pārstrādei tiek nogādāti pārstrādes centrā vai izņemti no atkritumu tvertnēm, pēc tam šķiroti, notīrīti un pārstrādāti.

Ideālā gadījumā, pārstrādājot materiālu, tiek iegūts jauns tāds pats materiāls, piemēram, lietots biroja papīrs tiktu pārveidots par jaunu biroja papīru, bet izlietots putupolistirols par jaunu putupolistirolu. Dažus materiālu veidus, piemēram, metāla kannas, var atkārtoti izgatavot, nezaudējot to tīrību. Izmantojot citus materiālus, tas bieži ir sarežģīti vai pārāk dārgi salīdzinājumā ar tā paša produkta ražošanu no izejvielām (vai citiem avotiem), tāpēc daudzu produktu un materiālu "otrreizēja pārstrāde" nozīmē to atkārtotu izmantošanu dažādu citu materiālu (piemēram, kartona) ražošanā. Cits otrreizējās pārstrādes veids ir sastāvdaļu materiālu izvilkšana no sarežģītiem izstrādājumiem to īpašās vērtības dēļ (piemēram, svina no automašīnu akumulatoriem un zelta no iespiedshēmu platēm), vai arī to bīstamības dēļ (piemēram, dzīvsudraba izņemšana un atkārtota izmantošana no termometriem un termostatiem).

Izcelsme

Pārstrāde ir bijusi izplatīta prakse lielākajā daļā cilvēces vēstures. Periodos, kad resursi bija ierobežoti, seno atkritumu izgāztuvju arheoloģiskie pētījumi liecina, ka ir mazāk sadzīves atkritumu (piemēram, pelnu, salauztu instrumentu un keramikas), kas nozīmē, ka vairāk atkritumu tika pārstrādāts vai citādi izmantots jaunu materiālu vietā.

Zināms, ka jau senos laikos Eiropā tika savākti bronzas un citu metālu lūžņi un pārkausēti atkārtotai izmantošanai. Papīra otrreizējā pārstrāde pirmo reizi reģistrēta 1031. gadā, kad japāņu veikali pārdeva otrreizēju papīru. Lielbritānijā sodrējus un pelnus no koksnes un ogļu degšanas savāca un izmantoja kā materiālu ķieģeļu ražošanai, bet vecu vilnu kopš 19. gadsimta piejauca svaigai, iegūstot sliktākas kvalitātes, bet vēl lietojamu izstrādājumu.

Industrializācija veicināja pieprasījumu pēc pieejamiem materiāliem. Papildus lupatām kļuva populāri arī melnie metāllūžņi, jo tos bija lētāk iegādāties nekā neapstrādātu rūdu. Dzelzceļi iepirka un pārdeva metāllūžņus no 19. gadsimtā, un augošā tērauda un automobiļu rūpniecība tos pirka no 20. gadsimta sākuma. Daudzas lietotas preces savāca, apstrādāja un pārdeva tirgotāji, kas iztīrīja izgāztuves un pilsētas ielas, meklējot izmestas iekārtas, katlus, pannas un citus metāla priekšmetus. Līdz Pirmajam pasaules karam tūkstošiem šādu tirgotāju klaiņoja pa Amerikas pilsētu ielām.

Dzērienu pudeļu ražotāji, tostarp Schweppes, Lielbritānijā un Īrijā sāka piedāvāt atmaksājamus otrreizējās pārstrādes depozītus ap 1800. gadu. Oficiāla pārstrādes sistēma ar atmaksājamu depozītu pudelēm tika izveidota Zviedrijā 1884. gadā, bet alumīnija dzērienu skārdenēm 1982. gadā; tas noveda pie otrreizējās pārstrādes 84—99% atkarībā no veida. (Uzskata, ka stikla pudeles var uzpildīt apmēram 20 reizes.)

19. gadsimta beigās radušās jaunas ķīmiskās rūpniecības nozares gan izgudroja jaunus materiālus (piemēram, bakelītu 1907. gadā), gan sāka pārvērst nevērtīgus materiālus vērtīgos.

Karu laiki

Pasaules karu laikā otrreizēja pārstrāde kļuva par svarīgu valdībām, kur finanšu ierobežojumi un ievērojams materiālu trūkums radīja nepieciešamību pēc tās. Lielākajai daļai mājsaimniecību kļuva nepieciešams pārstrādāt savus atkritumus, ļaujot cilvēkiem maksimāli izmantot to, kas bija pieejams. Mājsaimniecības materiālu otrreizēja pārstrāde nozīmēja arī karam vajadzīgo resursu saglabāšanu. Plašas valdību kampaņas Otrajā pasaules karā, tādas kā “Nacionālā taupības kampaņa” Lielbritānijā un kampaņa “Taupība uzvarai” Amerikas Savienotajās Valstīs, notika ikvienā karojošā valstī, mudinot pilsoņus ziedot metālu, papīru, lupatas un gumiju kā patriotisku pienākumu.

Pēc Otrā pasaules kara

 

Ievērojami ieguldījumi otrreizējā pārstrādē tika veikti pagājušā gadsimta 70. gados, kad sākās naftas krīze un pieauga enerģijas izmaksas. Alumīnija pārstrāde iztērē tikai 5% enerģijas no tās, kas iztērēta jauna alumīnija ražošanai. Stiklam, papīram un citiem metāliem ir ne tik milzīgs, bet arī ievērojams enerģijas ietaupījums, ja tos pārstrādā.

Lai gan plaša patēriņa elektronika ir bijusi populāra kopš 20. gadsimta 20. gadiem, tās atkritumu pārstrāde bija ļoti reta līdz 1990. gadiem. Pirmā elektronisko atkritumu pārstrādes shēma tika ieviesta Šveicē, sākot ar veco ledusskapju savākšanu, bet pēc tam pievienojot citas ierīces. Kad šīs programmas tika izveidotas, daudzas valstis nespēja tikt galā ar milzīgo e-atkritumu daudzumu un sāka eksportēt tos uz jaunattīstības valstīm, kur nebija tik stingru vides prasību. (Piemēram, datoru monitoru pārstrāde ASV izmaksā 10 reizes vairāk nekā Ķīnā.) Pieprasījums pēc elektroniskajiem atkritumiem Āzijā sāka augt, kad no tiem sāka iegūt tādas vērtīgas vielas kā varu, sudrabu, dzelzi, silīciju, niķeli un zeltu. 2000. gados bija vērojams uzplaukums gan elektronisko ierīču pārdošanā, gan to atkritumu pieaugumā: 2002. gadā e-atkritumu daudzums ES pieauga ātrāk nekā jebkura cita veida atkritumi. Tas veicināja ieguldījumus modernās automatizētās iekārtās, lai tiktu galā ar pieplūdumu, īpaši pēc stingru ekoloģisku likumu ieviešanas 2003. gadā.

2014. gadā Eiropas Savienībai piederēja aptuveni 50% no pasaules atkritumu un otrreizējās pārstrādes nozares, vairāk nekā 60 000 uzņēmumu, kas nodarbināja 500 000 cilvēku un apgrozīja 24 miljardus eiro. ES valstīm ir mērķis sasniegt otrreizējās pārstrādes līmeni vismaz 50% apmērā; vadošajās valstīs jau ir aptuveni 65%. Kopējais ES vidējais rādītājs 2013. gadā bija 39 %, un tas izauga līdz 45 % 2015. gadā.

2018. gadā izmaiņas pārstrādes nozarē ir izraisījušas globālu "krīzi". 2017. gada 31. decembrī Ķīna paziņoja par savu "Nacionālā zobena" politiku, nosakot jaunus standartus pārstrādājamu materiālu importam un aizliedzot ievest materiālus, kas tiek uzskatīti par pārāk "netīriem" vai "bīstamiem". Pārstrādājamo materiālu eksports no G7 valstīm uz Ķīnu rezultātā stipri samazinājās, pārvirzoties uz Dienvidaustrumāzijas valstīm. Tas radīja nopietnas bažas par pārstrādes nozares nākotni. Pēkšņās pārmaiņas lika valstīm pieņemt vairāk materiālu, nekā tās varēja apstrādāt, un radīja būtiskus jautājumus par atkritumu nosūtīšanu no attīstītajām valstīm uz valstīm, kurās ir maz vides aizsardzības noteikumu.

 

Atkritumu savākšana pilsētās galvenokārt atšķiras pēc tā, kur pārstrādes procesā savāktie atkritumi tiek šķiroti un iztīrīti. Galvenās kategorijas ir jauktu atkritumu savākšana, sajaukti pārstrādājamie materiāli un avotu iepriekšēja atdalīšana.

Jaukto atkritumu savākšanā otrreizējos atkritumus savāc sajaucot ar pārējiem atkritumiem, un vēlamos materiālus izšķir un iztīra centrālajā šķirošanas punktā. Tā rezultātā liels daudzums pārstrādājamo atkritumu (īpaši papīra) ir pārāk netīrs, lai tos pārstrādātu, taču tam ir arī priekšrocības: pilsētai nav jāmaksā par otrreizējās pārstrādes atkritumu dalītu savākšanu, nav nepieciešama sabiedrības izglītošana un jebkādas izmaiņas atkritumu pārstrādei.

Jauktā vai vienas plūsmas sistēmā pārstrādājamie materiāli tiek sajaukti, bet tiek turēti atsevišķi no nepārstrādājamiem atkritumiem. Tas ievērojami samazina vajadzību pēc savākšanas tīrīšanas, taču ir nepieciešama sabiedrības izglītošana par to, kādi materiāli ir pārstrādājami.

 

Iepriekšēja atdalīšana ir otra galējība, kur katrs materiāls tiek iztīrīts un šķirots pirms savākšanas. Tam nepieciešama vismazākā šķirošana pēc savākšanas, un tiek iegūti tīrākie otrreizējie materiāli. Tomēr tas rada papildu darbības izmaksas katra materiāla savākšanai, un ir nepieciešama plaša sabiedrības izglītošana, lai izvairītos no otrreizējās pārstrādes piesārņojuma.

Agrāk ieteicamā metode bija iepriekšēja atdalīšana, jo jaukto atkritumu šķirošanas izmaksas bija augstas. Tomēr šķirošanas tehnoloģiju attīstība ir ievērojami samazinājusi šīs pieskaitāmās izmaksas, un daudzas vietas ir pārgājušas uz kopjaukto vākšanu.

Uzpirkšanas centri

Uzpirkšanas centros tiek iepirktas atdalītas, iztīrītas otrreizējās izejvielas vai priekšmeti, kas veido stabilu piegādi. Uzpirkšanas centriem parasti ir vajadzīgas valdības subsīdijas, lai tie būtu dzīvotspējīgi. Saskaņā ar ASV Nacionālās atkritumu un otrreizējās pārstrādes asociācijas 1993. gada ziņojumu, vienas tonnas materiāla apstrāde, ko varēja tālāk pārdot par 30 USD, izmaksāja vidēji 50 USD. 2017. gadā stikls būtībā bija bezvērtīgs, jo smiltis, kas ir tā galvenā sastāvdaļa, bija zemā vērtē. Tāpat tālaika zemās naftas izmaksas kavēja plastmasas pārstrādi.

Šķirošana

Kad sajauktie otrreizējie materiāli ir savākti un nogādāti materiālu reģenerācijas rūpnīcā, materiāli ir jāšķiro. Tas tiek veikts vairākos posmos, no kuriem daudzi ir saistīti ar automatizētiem procesiem, ļaujot kravas automašīnas saturu pilnībā sašķirot mazāk nekā stundas laikā. Dažas rūpnīcas tagad var šķirot materiālus automātiski; to sauc par vienas plūsmas pārstrādi. Rūpnīcās tiek šķiroti dažādi materiāli, tostarp papīrs, dažāda veida plastmasa, stikls, metāli, pārtikas atliekas un lielākā daļa akumulatoru veidu. Reģionos ar šādām rūpnīcām ir novērots pārstrādes līmeņa pieaugums par 30%. ASV ir vairāk nekā 300 materiālu reģenerācijas iekārtu.

Sākotnēji sajauktie otrreizējie materiāli tiek izņemti no savākšanas transportlīdzekļa un novietoti uz konveijera lentes, kas izkliedēta vienā kārtā. Šajā posmā ar rokām tiek izņemti lieli priekšmeti un plastmasas maisiņi, jo tie vēlāk var izraisīt iekārtu iestrēgšanu.

Pēc tam automatizētas iekārtas, piemēram, disku ekrāni un gaisa klasifikatori, atdala pārstrādātos materiālus pēc svara, atdalot vieglāku papīru un plastmasu no smagāka stikla un metāla. Kartons tiek nodalīts no papīra, un tiek savākti visizplatītākie plastmasas veidi — PET un HDPE, lai šos materiālus varētu novirzīt pareizajos savākšanas kanālos. To parasti veic ar rokām, bet dažos šķirošanas centros izmanto spektroskopiskos skenerus, lai atšķirtu papīra un plastmasas veidus, pamatojoties uz to absorbētajiem viļņu garumiem. Plastmasas mēdz būt nesavietojamas viena ar otru ķīmiskā sastāva atšķirību dēļ; to polimēru molekulas atgrūž viena otru, līdzīgi kā eļļa un ūdens. Lai atdalītu melnos metālus, piemēram, dzelzi, tēraudu un skārda kārbas, izmanto spēcīgus magnētus. Krāsainie metāli tiek izmesti ar magnētiskām virpuļstrāvām: rotējošais magnētiskais lauks inducē elektrisko strāvu ap alumīnija kārbām, radot kārbu iekšpusē virpuļstrāvu, ko atgrūž liels magnētiskais lauks, izstumjot tās no rindas.

Visbeidzot, stikls tiek šķirots pēc tā krāsas: brūns, dzeltens, zaļš vai caurspīdīgs. To var kārtot ar rokām vai ar mašīnu, kas krāsu noteikšanai izmanto krāsainus filtrus. Sīkās stikla šķembas tiek sajauktas kopā kā “stikla daļiņas”.

•   Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Atkritumu pārstrāde.

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• «Atkritumu pārstrāde» (latviešu valodā). Latvijas Zaļais punkts. Arhivēts no oriģināla, laiks: 2016. gada 30. jūnijā. Skatīts: 2016. gada 17. jūnijā.
• «Atkritumu pārstrāde» (latviešu valodā). Interaktīvās apmācības disks - Ķīmija 12. klasei (dzm.lu.lv).
• «Atkritumu apsaimniekošanas likums (Latvijā)» (latviešu valodā). likumi.lv.