1 Актуальность работы
Данная работа посвящена вопросам актуальности переработки стекла как экологически чистого материала, имеющего высокую конкурентоспособность на рынке экологических материалов и услуг, и по условиям переработки соотвествующего требованиям конвенции ООН об охране окружающей среды, и Протокола к Конвенции, принятого 2003 году.
Работа сделана на основе информационных материалов интервью, наглядных пособий, представленных на международных выставках: «Мир стекла- 2018» 28-31 мая 2018 года, прошедшей в г. Москва, «Экология большого города», прошедшей в г. Санкт-Петербург 21-23 марта 2018, иных информационных материалов источники указаны в тексте; практический материал исследования собран на базе ГО «Белресурсы», Республика Беларусь, город Минск.
Актуальность темы данной работы обоснована общемировой тенденцией стекломатериала ко внедрению в разные сферы жизни - как наилучшего с экологической точки зрения вследствие своих химических и физических свойств, технических характеристик, способности к бесконечному рециклированию без потери своих свойств, а также универсальности в использовании как в утилитарных, так в научных и дизайнерских сферах.
Актуальность исследования подтверждается тем, что на практике, доказанной деятельностью предприятий, переработка стеклобоя позволяет решать одновременно самые разные задачи в режиме экономии средств и возможностей - вследствие пластичности самого материала в использовании; также практика рециклирования налицо демонстрирует широкое применение стекольных продуктов вторичной переработки в разных сферах жизни, начиная с бытовой и заканчивая научно-технической.
Объект предлагаемого исследования - отходы стекла, выделившиеся в результате хозяйственной бытовой деятельности отдельных людей, либо предприятий, и нуждающиеся в переработке вследствие их опасности по классу, установленному Инструкцией о порядке установления степени опасности отходов производства и класса опасности опасных отходов производства, утверждённой постановлением Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, Министерства здравоохранения Республики Беларусь и Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 17.01.2008 № 3/13/2., в зависимости от поступающего стеклобоя.
1.1 Цели, задачи и предмет исследования процесса рециклирования стекла как перспективной экологической практики
Предмет исследования - способы обращения с отходами стеклом, принятые в Республике Беларусь, на примере работы цеха ГО «Белресурсы», г.Минск, Республика Беларусь.
Цель данной работы — обеспечить понимание вопроса переработки стекла как наиболее экологически оправданного продукта, достойного иметь самые разнообразные формы приложения. Задачи исследования — показать эффективность процесса стеклопереработки и его рентабельность.
Структура дипломной работы обусловлена целями и задачами исследования. Работа состоит из Введения, где делегируются данные цели и задачи, затем Основного раздела, состоящего из трех глав, где рассматривается предмет исследования с разных сторон — на примерах изучения практической деятельности самого процесса рециклирования, оценивания его рентабельности, и заключения, где излагаются перспективы, вытекающие из исследования. В первой главе Основного Раздела излагаются понятия о стекломатериале, его технические характеристики, а также краткая история стекольного дела.
2 Основной раздел
2.1 Актуальность экологического подхода в современном мире
Экологическое состояние современного мира является основным вопросом для конструктивного понимания и решения проблем охраны окружающей среды. Из всех существующих видов прогнозируемых проблем для человечества, именно экологическая проблема является наиболее актуальной для состояния современного мира. Хотя многие экологические вопросы можно решать локально, всё же в мировом масштабе проблемы экологической безопасности планеты можно решить только совместными скоординированными действиями народов и стран, выраженными с работе крупных общественных организаций, таких как ООН, МАГАTЭ, ЮНЕСКО, и т. д. Здесь имеет место синергетический подход в экологии, когда делегируется совместное действие различных систем для достижения общей цели. Оно действие основано на принципе, что желаемое целое представляет абстрактно большее, чем простое сложение его частей. Иначе, синергетический подход означает превышение совокупным результатом суммы слагающих его результат факторов.
Экология региона или страны не ограничивается понятием «местные проблемы». Связанность экосистем означает связанность и экологических задач. Нынешнее состояние экосферы Земли таково, что необходимо знать и максимально упреждать износ природного ресурса в целом по планете путем внедрения технологий энергосбережения, одной из частных задач которых является Рециклирование как процесс.
Использование и охрана ресурсов регулируется нормами международного права. Стокгольмская конференция ООН 1972 года, на которой рассматривались проблемы окружающей среды, сформулировала основные принципы международного экологического сотрудничества.
«Основным принципом является право государства использовать собственные природные ресурсы в соответствии с национальной политикой по отношению к проблемам окружающей среды.
Любое государство несет полную ответственность за результаты деятельности, которая может повлиять на окружающую среду близлежащих регионов или государств.
Второй принцип основан на сохранении для ныне живущих и будущих поколений природных ресурсов Земли: воздуха, водных ресурсов, фауны, флоры, земли, экосистемы путем рационального планирования деятельности людей с учетом внедрения перспективных энерго- и ресурсосберегающих технологий.
В основу третьего принципа входит охрана не возобновляемых ресурсов Земли, которые должны разрабатываться разумно, с целью их защиты от истощения и получения выгод от разработки всем человечеством.
Принципы взаимодействия, направленные на охрану окружающей среды, дополненные Всемирной хартией природы, провозглашенные резолюцией 28.10.1982 года Генеральной Ассамблеей ООН, гласят [3, 4, 5, 6, 7]:
- Использование биологических ресурсов возможно лишь в пределах их способности к восстановлению.
- Почвы, а именно их производительность, должны поддерживаться и улучшаться мерами по сохранению их плодородия, предотвращающими эрозию и саморазрушение.
- Ресурсы многократного использования, в том числе и вода, должны употребляться повторно с применением методов рециклирования.
- Необходимо рациональное использование не возобновляемых ресурсов однократного пользования, с учетом существующих запасов.
- Уделять внимание принятию особых мер с целью недопущения возможного сброса токсичных и радиоактивных отходов.
- Не допускать деятельности, которая способна нанести непоправимый вред природе.
3 История стекольного дела. Технические характеристики стекла
Изготовление листового стекла началось около 2000 лет назад. Но до его появления уже существовали основные приемы работы с расплавленным стеклом и разнообразная техника изготовления несложных изделий из стекла в виде бус, сосудов и браслетов.
Возникновение древнего стеклоделия восходит примерно к III тыс. до н. э. К этому периоду древними мастерам создан новый материал – стекло. Создание стекла по масштабам открыло новую эру в истории материалов и технологий, и классифицируется как научно-техническое достижение, самого высокого уровня. Его появление в истории техники и культуры может быть сопоставлено с открытием металлов, керамики и металлических сплавов.
На вопрос, кто и когда начал делать искусственное стекло, существуют разные версии. «Стекло – искусственный материал, который создан человеком, но известны и природные стекла - обсидианы, которые образуются в магматических расплавах при высоких температурах во время извержения вулканов и падение метеоритов. Обсидианы представляют собой полупрозрачные черные стекла, обладающие высокой твердостью, и коррозионной стойкость и использовались в древности в качестве режущего инструмента. Некоторые считают, что именно обсидианы толкнули человека на создание их искусственных аналогов, однако области распространения природных и искусственных стекол не совпадают. Наиболее вероятно, что представления о стекле развивались в тесной связи с изготовление гончарных изделий и металлообработкой. Возможно, на ранних стадиях стеклоделия древние мастера увидели аналогии в свойствах стекла и металлов, которое и определили технологические приемы обработки стекла. Признав стекло аналогичным металлу (пластичность в горячем состоянии, твердость в холодном), древние создали возможность перенести в стеклоделие приемы обработки металлов. Таким путем были заимствованы тигли для варки стеклянной массы, формы для отливки изделий, технологические приемы горячей обработки (литье, сварка). Этот процесс происходил постепенно, особенно на первых этапах, настолько различны по своей природе стекло и металл.
К началу римского периода стеклоделием был накоплен большой производственный опыт и знания, чтобы сделать настоящий переворот в области технологии изготовления изделий из стекла.
Первой «революцией» в стекловарении считается изобретение метода выдувания стекла. Процесс выдувания изделий из расплавленной стекломассы начался с важнейшего изобретения – стеклодувной трубки сирийскими мастерами между 27 г. до н. э и 14 г. н. э. С открытием процесса выдувания стеклянных изделий Сирия на целые сотни лет становится крупнейшим центром стеклоделия. Изобретение выдувания привело к рождению нового качества и составило основу не только древнего, но и современного методов изготовления стеклянной посуды, а впоследствии и оконного стекла».
Техническая информация о стекле.
Состав стекла.
Производимое для бытовых нужд имеет следующий состав:
- кварцевый песок как сырьё - (70-72%);
- сода как катализатор реакции, карбонат и сульфат - (около 14%);
- известь как стабилизатор, в твердой форме - (около 10%);
- другие оксиды - алюминия, магния, используемые для повышения физических свойств стекла, включая сопротивление к атмосферным загрязнениям.
Производство стекла со включением стеклобоя.
В данной работе упомянуты разные виды изготовления стекла, в том числе флоат-метод, изобретенный в 20 м веке А. Пилкингтоном, и являющийся нынче основным при производстве стекла на многих предприятиях с добавлением промышленного стеклобоя.
4 Замкнутый цикл в переработке сырья
4.1 Процесс рециклирования стекла как наиболее перспективное направление деятельности в стеклопереработке
Стекло является одним из самых непростых материалов для рециклирования из-за своих специфических свойств: твердости, высокой температуры плавления, и др. Зато позитивным моментом в отношении вторичной переработки стеклянных изделий является то, что в процессе такой переработки практически не создается промышленных отходов, кроме собственно мусора, которые необходимо утилизировать, или захоронить. Процесс переработки представляет собой полностью замкнутый безотходный цикл.
В данной работе описывается процесс вторичной переработки стекла на примерах деятельности стеклоперерабатывающих и стекольных предприятий Республики Беларусь. Процесс отечественной переработки также вкратце можно разделить на несколько этапов, при условии существования «замкнутого цикла», или частично «замкнутого», в котором реализуются все этапы экологического подхода к переработке стекла, а именно:
- сбор стеклянного сырья;
- очистка, сортировка;
- изготовление стекольного боя;
- повторная очистка боя стекла от металла, пластика и бумаги;
- плавление боя;
- отливка новых изделий из расплавленного стекла, остывание или закалка;
- сортировка изделий, проверка, контроль качества, подготовка к использованию.
Различные этапы процесса реализуются в разных цехах одного предприятиях, либо в разных отделах одного цеха, как это сделано, например, на испанском заводе San Miguel Vidrios, мировом лидере в производстве стеклянных изделий исключительно из стеклобоя. На одном участке здесь происходит сбор и сортировка сырья, на другом - производство стеклянного боя, на третьем - изготавливаются новые изделия. Хотя предприятий полного цикла в этой сфере мало в мировой практике, имеет смысл предполагать наибольшую рентабельность и производственную успешность процесса именно на таком предприятии, где производится полный цикл переработки. На рассматриваемом в работе белорусском предприятии ГО «Белресурсы» производится на данный момент не полный цикл, а частичный -а вплоть до вывоза сортированного стеклобоя. Тогда как практическое применение переработанного стекла изготовление изделий осуществляется за пределами цеха, и, зачастую, за пределами республики.В Беларуси существует на данный момент три стеклозавода, закупающих отечественный стеклобой. Это Гродненский, Борисовский стеклозаводы, а также стеклозавод «Неман». Сырье переработанного стеклобоя, отсортированное в соответствии с требуемыми ГОСTами - Tехнический кодекс установившейся практики 45-1.03-42-2008 02250, или стандартами, принятыми в Евросоюзе, продаётся на экспорт., вывозится за пределы республики. Основные трудности, которые существовали в Республике Беларусь в сфере сбора стеклянного сырья до принятия Программы «Энергосбережение» 2009-2015 нынче успешно решены на предприятии ГО «Белресурсы».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Популярность стекла как строительного материала, в том числе постоянно растет. Объясняется это многими причинами, прежде всего научными достижениями, благодаря которым появляются стекла, обладающие самыми разнообразными возможностями.
Крупные производители стекла ставят своей целью ежегодно выводить на рынок новый продукт. Научный поиск ведется в направлении увеличения прочности стекла, дозирования пропуска солнечного света, улучшения энергоэффективных качеств стекла, его звукоизолирующих и декоративных свойств и т.д. Новые возможности открылись с внедрением нанотехнологий — например, появилось самоочищающееся стекло. Кстати, на выставке «Мир стекла 2014» одна из польских фирм представила такое наностекло.
Большим шагом вперед стало появление так называемого стекла джамбо (от английского «jumbo», то есть «гигантское, крупногабаритное»). Размер такого стекла — 6000 мм x 3210 мм. А недавно появилось еще и стекло джамбо — размерами 8000 мм х 3210 мм. При изготовлении джамбо-стекла не применяется обычное оконное стекло — как правило, это монолитное полированное или многослойное ламинированное флоат-стекло. Вес такого гиганта может достигать 1,5 тонны. Объемы потребления джамбо-стекла медленно, но стабильно растут, приобретают его не только для общественных зданий, но и для жилья – при строительстве зимних садов, закрытых террас, беседок и т.д.
В России производство такого стекла освоили уже многие заводы, что-то закупается в Белоруссии, Китае. Как водится, китайская продукция стоит дешевле, но и качество ее хуже. К плюсам ограждающих конструкций из стекла относят и то, что при их установке исключается применение теплоизоляционных материалов, которые в основном далеки от совершенства.
С точки зрения архитектуры стекло также предоставляет все более широкий диапазон возможностей. Появляются новые технологии по нанесению на стекло специальных покрытий, принтов, декоративных вставок, специальных пленок и т.д. Также к достоинствам фасадного остекления можно отнести то, что на больших площадях нет швов, а значит, и мостиков холода.
Согласно новым европейским нормативам по энергосбережению, к 2021 году все здания обязаны сами производить энергию — а это приведет к неизбежному росту потребления фотогальванического стекла.
Так что, проектирование и создание умных строительных комплексов — это еще один фактор дальнейшего развития стекольной индустрии.
