Восстановление ресурсов
Восстановление ресурсов предполагает использование отходов в качестве исходного материала для создания ценных продуктов в качестве новых продуктов. Цель состоит в том, чтобы уменьшить количество образующихся отходов, тем самым уменьшая потребность в полигонах и оптимизируя ценность, создаваемую из отходов. [1] Восстановление ресурсов откладывает необходимость использования сырья в производственном процессе. Материалы, обнаруженные в твердых бытовых отходах , строительства и сноса , отходах [2] коммерческие и промышленные отходы могут быть использованы для восстановления ресурсов для производства новых материалов и продуктов. Пластик , бумага , алюминий , стекло и металл являются примерами того, какую ценность можно найти в отходах.
Восстановление ресурсов – это нечто большее, чем просто управление отходами . Восстановление ресурсов является частью экономики замкнутого цикла , в которой добыча природных ресурсов и образование отходов сведены к минимуму, а материалы и продукты разрабатываются более устойчиво с учетом долговечности, повторного использования , ремонтопригодности , восстановления и переработки . [3] Анализ жизненного цикла (LCA) можно использовать для сравнения потенциала восстановления ресурсов различных технологий очистки.
Восстановление ресурсов также может быть целью в контексте санитарии . Здесь этот термин относится к подходам к восстановлению ресурсов, содержащихся в сточных водах и человеческих экскрементах (моче и фекалиях). Термин «туалетные ресурсы» вошёл в употребление сравнительно недавно. [4] Эти ресурсы включают в себя: питательные вещества ( азот и фосфор ), органические вещества, энергию и воду. Эту концепцию также называют экологической санитарией . Разделение потоков отходов может помочь упростить восстановление ресурсов. Примеры включают хранение мочи отдельно от фекалий (как в туалетах с отводом мочи ) и разделение сточных вод и сточных вод .
Источники восстановления
[ редактировать ]Восстановление ресурсов может быть обеспечено за счет изменений в государственной политике и регулировании, инфраструктуре экономики замкнутого цикла , такой как улучшенная «биновая инфраструктура» для содействия разделению источников и сбору, повторному использованию и переработке отходов . [5] инновационные круговые бизнес-модели , [6] и оценку материалов и продуктов с точки зрения их экономических, а также социальных и экологических затрат и выгод. [7] Например, органические материалы можно обрабатывать путем компостирования и анаэробного сбраживания и превращать в энергию, компост или удобрения . [8] Аналогичным образом, отходы, которые в настоящее время хранятся на промышленных свалках и вокруг старых шахт, можно перерабатывать методом биовыщелачивания. [9] и искусственные наночастицы [10] для восстановления таких металлов, как литий , кобальт и ванадий, для использования в низкоуглеродных технологиях, таких как электромобили и ветряные турбины . [11]
Ограничивающим фактором восстановления ресурсов является безвозвратная потеря сырья из-за увеличения его энтропии в нашей нынешней линейной бизнес-модели. [12] Начиная с образования отходов на производстве, энтропия увеличивается за счет смешивания и разбавления материалов в их производственных узлах, что сопровождается коррозией и износом в течение периода использования. В конце жизненного цикла происходит экспоненциальный рост беспорядка, возникающего из-за смешивания материалов на свалках. [12] В результате такой направленности закона энтропии возможности восстановления ресурсов уменьшаются. Это еще больше мотивирует экономики замкнутого цикла инфраструктуру и бизнес-модель .
Твердые отходы
[ редактировать ]
Переработка — это практика восстановления ресурсов, которая подразумевает сбор и повторное использование утилизированных материалов, таких как пустые контейнеры из-под напитков. Материалы, из которых изготовлены предметы, можно перерабатывать в новые изделия. Материал для переработки можно собирать отдельно от обычных отходов, используя специальные контейнеры и транспортные средства для сбора, или сортировать непосредственно из смешанных потоков отходов.
Наиболее распространенные перерабатываемые потребительские товары включают алюминий , например, банки для напитков, медь, например, проволоку, стальные пищевые и аэрозольные баллончики, старую стальную мебель или оборудование, полиэтиленовые и ПЭТ- бутылки, стеклянные бутылки и банки, картонные коробки , газеты , журналы и легкую бумагу. и из гофрированного картона коробки .
ПВХ , ПЭНП , ПП и ПС (см. идентификационный код смолы ) также подлежат вторичной переработке. Эти предметы обычно состоят из одного типа материала, что позволяет относительно легко перерабатывать их в новые продукты. Переработка сложной продукции (например, компьютеров и электронного оборудования) затруднена из-за необходимости дополнительного демонтажа и разделения.
Тип принимаемого вторичного материала зависит от города и страны. В каждом городе и стране действуют разные программы переработки, которые могут обрабатывать различные типы вторсырья.
Сточные воды и экскременты
[ редактировать ]Ценные ресурсы могут быть извлечены из сточных вод , осадков сточных вод , фекальных осадков и человеческих экскрементов . [13] К ним относятся вода, энергия и азотные удобрения , [14] фосфор , [15] калий , а также микроэлементы, такие как сера и органические вещества . Также растет интерес к извлечению другого сырья из сточных вод, такого как биопластики и металлы, такие как серебро. [16] Первоначально системы очистки сточных вод были предназначены только для удаления экскрементов и сточных вод из городских территорий. Для смывания отходов использовалась вода, часто сбрасываемая в близлежащие водоемы. С 1970-х годов возрос интерес к очистке сточных вод для защиты окружающей среды, и усилия были сосредоточены в первую очередь на очистке воды на конце трубы. [ нужна ссылка ] концепции экологической санитарии и устойчивой санитарии , в которых основное внимание уделяется восстановлению ресурсов из сточных вод. Примерно с 2003 года появились [ нужна ссылка ] С 2016 года вошел в употребление термин «туалетные ресурсы», что привлекло больше внимания к возможности восстановления ресурсов из туалетов. [4]
Следующие ресурсы могут быть восстановлены:
- Вода: Во многих регионах, испытывающих дефицит воды, возрастает потребность в восстановлении воды из сточных вод. [13] В 2006 году Всемирная организация здравоохранения в сотрудничестве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) и Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) разработала рекомендации по безопасному использованию сточных вод. [17] Кроме того, правительства многих стран имеют свои собственные правила использования восстановленной воды. [13] Сингапур, например, стремится восстановить достаточное количество воды из своих систем сточных вод, чтобы удовлетворить потребности в воде половины города. [18] Они называют это NEWater . Другая родственная концепция повторного использования сточных вод – это добыча сточных вод .
- Энергетика: Производство биогаза из осадка сточных вод в настоящее время является обычной практикой на очистных сооружениях . Кроме того, был исследован ряд методов использования осадка и экскрементов сточных вод в качестве источников топлива. [19]
- Удобрительные питательные вещества: Человеческие экскременты содержат азот, фосфор, калий и другие микроэлементы, необходимые для сельскохозяйственного производства. Их можно восстановить с помощью химического осаждения или процессов десорбции или просто путем использования сточных вод или осадка сточных вод . Однако повторное использование осадков сточных вод сопряжено с риском из-за высоких концентраций нежелательных соединений, таких как тяжелые металлы , стойкие фармацевтические загрязнители окружающей среды и другие химические вещества. [13] Поскольку большая часть питательных веществ содержится в экскрементах, может оказаться полезным отделить фракции экскрементов сточных вод (например, туалетные отходы) от остальных потоков сточных вод. [20] Это снижает риск появления нежелательных соединений и уменьшает объем, который необходимо обработать перед применением восстановленных питательных веществ в сельскохозяйственном производстве.
Разрабатываются и другие методы преобразования сточных вод в ценные продукты. Выращивание черных солдатских мух в экскрементах или органических отходах может давать личинки мух в качестве белкового корма. [21] Другие исследователи собирают жирные кислоты из сточных вод для производства биопластиков. [22]
Органическое вещество
[ редактировать ]
Выброшенные материалы, которые являются органическими по своей природе, такие как растительный материал, пищевые отходы и бумажная продукция, могут быть переработаны с использованием процессов биологического компостирования и расщепления для разложения органических веществ. Полученный органический материал затем перерабатывается в виде мульчи или компоста для сельскохозяйственных или ландшафтных целей. Кроме того, отходящие газы процесса (например, метан ) можно улавливать и использовать для производства электроэнергии и тепла (ТЭЦ/ когенерация ), максимально повышая эффективность. Целью биологической переработки является контроль и ускорение естественного процесса разложения органических веществ.
Существует большое разнообразие методов и технологий компостирования и разложения, различающихся по сложности: от простых домашних компостных куч до небольших городских варочных котлов периодического действия и промышленного разложения смешанных бытовых отходов в закрытых емкостях (см. Механическая биологическая обработка ). Методы биологического разложения подразделяют на аэробные и анаэробные , хотя существуют и гибриды этих двух методов.
Анаэробное сбраживание органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО) оказалось более экологически эффективным, чем захоронение, сжигание или пиролиз . [ нужна ссылка ] Анализ жизненного цикла (LCA) использовался для сравнения различных технологий. Полученный биогаз (метан) однако должен использоваться для когенерации (электричество и тепло предпочтительно на месте производства или вблизи него) и может использоваться с небольшой модернизацией в двигателях внутреннего сгорания или турбинах. При дальнейшем переходе на синтетический природный газ его можно будет закачивать в сеть природного газа или дополнительно перерабатывать в водород для использования в стационарных когенерационных топливных элементах. Его использование в топливных элементах исключает загрязнение продуктами сгорания. Существует большое разнообразие методов и технологий компостирования и разложения, различающихся по сложности: от простых домашних компостных куч до небольших городских варочных котлов периодического действия, промышленного разложения смешанных бытовых отходов в закрытых емкостях (см. Механическая биологическая обработка ).
Промышленные отходы
[ редактировать ]Повышение ценности отходов, выгодное повторное использование, полезное использование, восстановление стоимости или утилизация отходов [23] — это процесс отходов или остатков экономического процесса повышения ценности (с учетом экономической ценности) путем повторного использования или переработки с целью создания экономически полезных материалов. [24] [23] [25] Этот термин пришел из практики устойчивого производства и экономики , промышленной экологии и управления отходами . Этот термин обычно применяется в промышленных процессах, где отходы производства или переработки одного товара используются в качестве сырья или энергетического сырья для другого промышленного процесса. [23] [25] Промышленные отходы , в частности, являются хорошими кандидатами на валоризацию, поскольку они имеют тенденцию быть более последовательными и предсказуемыми, чем другие отходы, такие как бытовые отходы . [23] [26]
Исторически сложилось так, что в большинстве промышленных процессов отходы рассматривались как нечто, что необходимо утилизировать, что приводило к промышленному загрязнению, если с ними не обращаться должным образом. [27] Однако усиление регулирования остаточных материалов и социально-экономические изменения, такие как внедрение идей устойчивого развития и экономики замкнутого цикла в 1990-х и 2000-х годах, усилили внимание к промышленной практике по восстановлению этих ресурсов в качестве материалов с добавленной стоимостью . [27] [28] Ученые сосредоточены на поиске экономической выгоды для снижения воздействия на окружающую среду других отраслей промышленности, например, развития недревесной лесной продукции для поощрения ее сохранения.Методы восстановления
[ редактировать ]Во многих странах сбор отходов с отдельных источников является одним из методов восстановления ресурсов.
Австралия
[ редактировать ]В Австралии домохозяйствам предоставляют несколько контейнеров: один для вторичной переработки (желтая крышка), другой для обычных отходов (обычно красная крышка) и третий для садовых материалов (зеленая крышка). Садовый контейнер для мусора предоставляется муниципалитетом по запросу. В некоторых населенных пунктах существует двухпоточная переработка : бумага собирается в мешки или коробки, а все остальные материалы отправляются в мусорный бак. В любом случае восстановленные материалы доставляются на предприятие по вторичной переработке материалов для дальнейшей переработки.
Муниципальный, коммерческий и промышленный мусор, мусор от строительства и сноса вывозится на свалки, а часть его перерабатывается. Бытовые отходы разделяются: вторсырье сортируется и перерабатывается в новую продукцию, а непригодный материал выбрасывается на свалки. По данным Австралийского статистического бюро (ABS), уровень переработки высок и «растет: 99% домохозяйств сообщили, что они переработали или повторно использовали в течение прошлого года (опрос 2003 года), по сравнению с 85% в 1992 году». [29] В 2002–2003 годах «30% материалов муниципалитетов, 45% коммерческих и промышленных генераторов и 57% строительного мусора» было переработано. Производство энергии также является частью восстановления ресурсов: часть свалочного газа улавливается для производства топлива или электроэнергии, хотя это считается крайней мерой, поскольку целью восстановления ресурсов является полный отказ от захоронения на свалках. [ нужна ссылка ]
Устойчивое развитие
[ редактировать ]Восстановление ресурсов является ключевым компонентом способности бизнеса поддерживать аккредитацию ISO14001 . Компаниям рекомендуется ежегодно повышать свою экологическую эффективность. Один из способов сделать это — перейти от системы управления отходами к системе восстановления ресурсов (например, переработка стекла, пищевых отходов, бумаги и картона, пластиковых бутылок и т. д.).
Образование и осведомленность в области восстановления ресурсов приобретают все большее значение с глобальной точки зрения управления ресурсами . Таллуарская декларация – это декларация устойчивого развития, обеспокоенная беспрецедентными масштабами и скоростью загрязнения и деградации окружающей среды , а также истощением ресурсов природных . Локальное, региональное и глобальное воздуха загрязнение ; накопление и распространение токсичных отходов; уничтожение и истощение лесов, почвы и воды ; истощение озонового слоя и выбросы «парниковых» газов угрожают выживанию людей и тысячам других живых существ, целостности Земли и ее биоразнообразию , безопасности наций и наследию будущих поколений. Несколько университетов реализовали Таллуарскую декларацию, создав программы управления окружающей средой и восстановления ресурсов. Университетское и профессиональное образование поддерживают различные организации, например, WAMITAB и Chartered Institution of Waste Management . Многие супермаркеты поощряют клиентов пользоваться их обратные торговые автоматы для сдачи использованных купленных контейнеров и получения возмещения за утилизацию. Такие машины производят такие бренды, как Tomra и Envipco .
В 2010 году канал CNBC показал документальный фильм Trash Inc: Тайная жизнь мусора об отходах, о том, что с ними происходит, когда их «выбрасывают», и их влиянии на мир. [30]
В 2015 году Организация Объединенных Наций установила 17 целей устойчивого развития (ЦУР). ЦУР 12 (ответственное потребление и производство) измеряет прогресс в достижении 11 целей с помощью 13 показателей. Цели 3, 4 и 5 сосредоточены на образовании отходов пищевых продуктов и химикатов. [31]
Расширенная ответственность производителя
[ редактировать ]Расширенная ответственность производителя (EPR) — это стратегия ценообразования, которая способствует интеграции всех затрат, связанных с данным продуктом на протяжении всего его жизненного цикла. Наличие того, что рыночная цена также отражает «затраты на утилизацию по окончании срока службы», способствует большей точности ценообразования. Расширенная ответственность производителя призвана ввести подотчетность на протяжении всего жизненного цикла продукции: от производства до упаковки, транспортировки, утилизации или повторного использования. EPR требует от фирм, которые производят, импортируют и/или продают продукцию, нести ответственность за эту продукцию на протяжении всего срока ее службы, а также за ее утилизацию или повторное использование.
См. также
[ редактировать ]- Пищевые отходы
- Циклическая экономика
- От колыбели до колыбели
- Крематорий
- Бордюрная добыча
- Промышленный симбиоз
- Установка рекуперации материалов
- Костная зола как источник фосфора
- Управление продуктом
- Перегрузочная станция (управление отходами)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Яковиду, Элени; Миллуорд-Хопкинс, Джоэл; Буш, Джонатан; Пурнелл, Филип; Велис, Костас А.; Хахладакис, Джон Н.; Цвирнер, Оливер; Браун, Эндрю (01 декабря 2017 г.). «Путь к экономике замкнутого цикла: разработка концептуальной основы для комплексной оценки стоимости ресурсов, извлеченных из отходов» . Журнал чистого производства . 168 : 1279–1288. дои : 10.1016/j.jclepro.2017.09.002 . ISSN 0959-6526 .
- ^ Миллер, Норман (16 декабря 2021 г.). «Промышленность создает треть мировых отходов» . www.bbc.com . Проверено 02 января 2022 г.
- ^ Велентурф, Энн П.М.; Арчер, Софи А.; Гомес, Хелена И.; Кристген, Беате; Лаг-Бротонс, Альфонсо Дж.; Пурнелл, Фил (01 ноября 2019 г.). «Циркулярная экономика и вопрос интегрированных ресурсов» . Наука об общей окружающей среде . 689 : 963–969. Бибкод : 2019ScTEn.689..963V . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.06.449 . ISSN 0048-9697 . ПМИД 31280177 .
- ^ Jump up to: а б «Санитарная экономика» . Коалиция туалетного совета . 26 марта 2018 г.
- ^ Пурнелл, Фил (2 января 2019 г.). «В пути восстановления: обзор восстановления ресурсов Великобритании из инфраструктуры отходов» . Устойчивая и отказоустойчивая инфраструктура . 4 (1): 1–20. дои : 10.1080/23789689.2017.1405654 . ISSN 2378-9689 .
- ^ Бокен, НМП; Короткий, ЮЗ; Рана, П.; Эванс, С. (15 февраля 2014 г.). «Обзор литературы и практики для разработки архетипов устойчивых бизнес-моделей» . Журнал чистого производства . 65 : 42–56. дои : 10.1016/j.jclepro.2013.11.039 . ISSN 0959-6526 .
- ^ Велентурф, Энн П.М.; Джопсон, Джульетта С. (15 января 2019 г.). «Экономическое обоснование восстановления ресурсов» . Наука об общей окружающей среде . 648 : 1031–1041. Бибкод : 2019ScTEn.648.1031V . doi : 10.1016/j.scitotenv.2018.08.224 . ISSN 0048-9697 . ПМИД 30340251 .
- ^ Маршалл, Рэйчел; Садхухан, Джума; Макаски, Линн; Семпл, Кирк; Велентурф, Энн; Джопсон, Джульетта (9 октября 2018 г.). «Золотая лихорадка органических отходов: оптимизация восстановления ресурсов в биоэкономике Великобритании» .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Гомес, Хелена И.; Фунари, Валерио; Мэйс, Уильям М.; Роджерсон, Майк; Прайор, Тимоти Дж. (15 сентября 2018 г.). «Извлечение Al, Cr и V из стального шлака путем биовыщелачивания: периодические и колоночные эксперименты» . Журнал экологического менеджмента . 222 : 30–36. дои : 10.1016/j.jenvman.2018.05.056 . ISSN 0301-4797 . ПМИД 29800862 .
- ^ Крейн, РА; Сапсфорд, диджей (01 июля 2018 г.). «На пути к «точной добыче» сточных вод: селективное извлечение меди из кислых дренажных вод шахты на наноразмерные частицы нульвалентного железа на диатомите» . Хемосфера . 202 : 339–348. Бибкод : 2018Chmsp.202..339C . doi : 10.1016/j.chemSphere.2018.03.042 . hdl : 10871/31986 . ISSN 0045-6535 . ПМИД 29574387 .
- ^ Маршалл, Рэйчел; Велентурф, Энн; Джопсон, Джульетта (29 мая 2018 г.). «Извлечение максимальной пользы из промышленных отходов: укрепление ресурсной безопасности ценных металлов для экологически чистого роста в Великобритании» .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б Линиг, Йенс; Брюммер, Ганс (2017). «Требования к переработке и проектирование с учетом экологических требований» . Основы проектирования электронных систем . Спрингер. стр. 193–218. дои : 10.1007/978-3-319-55840-0_7 . ISBN 978-3-319-55839-4 .
- ^ Jump up to: а б с д Отоо, Мириам; Дрексель, Пэй (2018). Восстановление ресурсов из отходов: бизнес-модели повторного использования энергии, питательных веществ и воды в странах с низким и средним уровнем дохода . Оксон, Великобритания: Routledge — Earthscan.
- ^ Восстановление азота компанией VEAS/Yara
- ^ Восстановление фосфатов из сточных вод
- ^ Голландская ассоциация региональных водохозяйственных органов. 2013. Брошюра о видении: Дорожная карта управления сточными водами до 2030 года .
- ^ ВОЗ (2006). Руководство ВОЗ по безопасному использованию сточных вод, экскрементов и серой воды – Том IV: Использование экскрементов и серой воды в сельском хозяйстве . Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Женева, Швейцария
- ^ «Сингапурская концепция «от туалета до крана»» . Немецкая волна . 25 июня 2013 г. Проверено 27 ноября 2017 г.
- ^ «Производство пеллет и электроэнергии из фекального осадка» (PDF) . НОВОСТИ САНДЕКА . 2015 . Проверено 27 ноября 2017 г.
- ^ Ларсен, Туве А.; Удерт, Кай М.; Линерт, Юдит (01 февраля 2013 г.). Разделение источников и децентрализация управления сточными водами . Издательство ИВА. ISBN 9781843393481 .
- ^ Лаландер, Сесилия; Динер, Стефан; Магри, Мария Элиза; Зурбрюгг, Кристиан; Линдстрем, Андерс; Виннерос, Бьорн (2013). «Обращение с фекальными осадками с помощью личинок черной львинки (Hermetia illucens) — с точки зрения гигиены». Наука об общей окружающей среде . 458–460: 312–318. Бибкод : 2013ScTEn.458..312L . doi : 10.1016/j.scitotenv.2013.04.033 . ПМИД 23669577 .
- ^ « Революционная» технология изготовления пластика из сточных вод» . Вода онлайн . 07.04.2015 . Проверено 27 ноября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с д Кабонго, Жан Д. (2013), «Увеличение ценности отходов» , в Идову, Сэмюэл О.; Капальди, Николас; Цзу, Лянгронг; Гупта, Ананда Дас (ред.), Энциклопедия корпоративной социальной ответственности , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 2701–2706, doi : 10.1007/978-3-642-28036-8_680 , ISBN 978-3-642-28036-8 , получено 17 июня 2021 г.
- ^ «Валоризация отходов» . www.aiche.org . Проверено 17 июня 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Когда отходы становятся источником энергии и новых материалов» . www.biogreen-energy.com . 28 декабря 2017 г. Проверено 17 июня 2021 г.
- ^ Нзиу, Анж; Лифсет, Рид (март 2010 г.). «Оценка стоимости отходов, замыкание цикла и промышленная экология» . Журнал промышленной экологии . 14 (2): 196–199. Бибкод : 2010JInEc..14..196N . дои : 10.1111/j.1530-9290.2010.00242.x . S2CID 155060338 .
- ^ Jump up to: а б «Валоризация отходов и биомассы» . Спрингер . Проверено 17 июня 2021 г.
- ^ Арансон, Рик Арнейл Д.; Лин, Кэрол Сзе Ки; Чан, король Мин; Кван, Цз Хим; Луке, Рафаэль (2013). «Достижения в области повышения ценности отходов: новые горизонты для более устойчивого общества» . Энергетические науки и инженерия . 1 (2): 53–71. Бибкод : 2013EneSE...1...53A . дои : 10.1002/ese3.9 . ISSN 2050-0505 .
- ^ Статистика, с=AU; o=Австралийское Содружество; ou=Австралийское бюро (07.08.2007). «Глава – Бытовые отходы» . www.abs.gov.au. Проверено 25 января 2022 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Телевизионный обзор: «Trash Inc.» , Сьюзан Карпентер , Los Angeles Times , 29 сентября 2010 г.
- ^ Организация Объединенных Наций (2017) Резолюция, принятая Генеральной Ассамблеей 6 июля 2017 года, Работа Статистической комиссии в отношении Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года ( A/RES/71/313 )
