Hulladékok keletkezésének megelőzési és csökkentési lehetőségei Dr. Dióssy László c. egyetemi docens

Előadásvázlat (tételvázlat) Termelés és fogyasztás hulladéktermelése; Hulladékszegény technológiák és alkalmazásaik lehetőségei; Nyersanyagok, alapanyagok célszerű kiválasztása; Új eljárások, készülékek, műszerek alkalmazása; Reakciók egyensúlyának megváltoztatása; Katalizátorok alkalmazása; Anyagvisszanyerés (recirkuláció) alkalmazása.

Hulladékszegény termelés Hulladékszegény termelés: Tudatos emberi tevékenység: mit, miből, hogyan állítsunk elő. Az ismeretek, módszerek és eszközök gyakorlati alkalmazása azzal a céllal, hogy a természeti készleteket és az energiát a környezet védelme mellett a leggazdaságosabban használja fel azon célból, hogy az emberi szükségletek kielégítéséhez árut állítson elő.

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése A hulladékok keletkezéséről… Hulladékok akkor keletkeznek, amikor bizonyos anyagok, berendezések számunkra feleslegesség válnak. A hulladékok keletkezése időszak szerint lehet: Folyamatos: pl. termelő üzemben a napi termelési műveletek során állandóan keletkezik fémforgács hulladék, de lakosság nap mint nap gyűjtött kommunális hulladéka is ilyen. Szakaszos: pl. karbantartáskor keletkező hulladék, vagy a lakossági oldalon jellemzően a lomtalanításkor keletkező hulladékok. Mivel a hulladékok káros hatással vannak a környezetre, mennyiségük csökkentéséről mindenképpen gondoskodni kell.

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése Az ipari termelés hulladékai INPUT Vegyi anyagok Egyéb alapanyag Energia Víz Ipari üzem Termék Levegőemisszió Szennyvíz Hulladék

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése Termelési hulladékok keletkezése A termelési hulladékoknak eredet szerint a következő fő csoportjai különböztethetők meg: a gyártási tevékenység során az anyag-átalakítási műveleteknél természetszerűen képződő hulladékok, mint a tevékenység szükségszerű velejárói; a karbantartás, időszakos üzemleállás, termékváltás során szükségszerűen képződő hulladékok; a technológiai fegyelem be nem tartása és a berendezések hiányosságai miatt keletkező hulladékok; az adminisztratív és szociális létesítményekből valamint az üzemépületek takarításából származó hulladékok; a termelő létesítmények üzemi közterületeiről származó hulladékok.

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése Termelési hulladékok keletkezése Termelő üzem esetén a termelési hulladékok folyamatszemléletű csoportosítása a következő szempontok figyelembevételével történik: A hulladék üzemen belüli hasznosíthatóságának elvi lehetősége (avagy mennyire komplex a hulladék, van-e rá technológia); Ha hasznosítható üzemen belül, ez gazdaságos-e? (avagy ha pl. ha a használt oldószerek regenerálása több energiát (pénzt) igényel, mint amennyiért vásárolja a cég, akkor nem gazdaságos); Ha nem hasznosítható üzemen belül, hasznosítható-e nyersanyaghasznosító (pl. MÉH) által? Ha nem hasznosítható, akkor a keletkező hulladék veszélyesnek minősül-e?

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése A települési hulladékok keletkezéséről… A megtermelt anyagi javak nagy része valamilyen életciklus után lényegében hulladékká válik. Különösen gyors ez az idő a lakossági hulladékban megjelenő főbb anyagtípusok esetében, mint a csomagolóanyagok vagy egyéb háztartási eszközök, a fogyasztói szokások alapján „begyűjtött”, de erkölcsileg elavuló (divatjamúlt) tárgyak esetében. Három alapvető célkitűzést kell teljesíteni: A fogyasztói magatartás megváltoztatása; A csomagolóanyag-felhasználás csökkentése; A települési hulladékok szelektív gyűjtése.

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése A fogyasztói magatartás megváltoztatása A fogyasztói magatartás változása a következőkben jelentheti a hulladékképződés csökkentését: Hosszabb élettartamú termékek vásárlása, Kisebb környezetszennyezéssel és ezáltal hulladék kibocsátással gyártott termékek iránti kereslet élénkülése, Az elhasznált, megunt anyagok (pl. ruhadarabok) forgatása.

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése Csomagolóanyag-felhasználás csökkentése A legkézenfekvőbb megoldásnak kínálkozik, ezért hatékony szervezési-meggyőzési munka folyik a „felesleges”, „luxus”, „másodlagos” csomagolások elhagyására. Ennek vannak már kézzelfogható eredményei például: a tubusok külső burkolatának mellőzése; a palackok egyedi díszcsomagolása helyett 3–4 darabos gyűjtődobozok kialakítása; a szállítási csomagolások olyan kiképzése, hogy azok egyidejűleg bemutató (display) csomagokként is felhasználhatók legyenek.

Termelés és fogyasztás hulladéktermelése Települési hulladékok szelektív gyűjtése A szilárd települési hulladékok hasznosíthatóságának nagyon fontos feltétele a hulladékok anyagonkénti elkülönített gyűjtése, mivel gazdaságosan hasznosítani csak az anyagában tiszta hulladékot lehet. A szelektív hulladékgyűjtés feltételeit a hulladékgyűjtő udvarokon túlmenően szelektív hulladékgyűjtő szigetek kialakításával lehet biztosítani. A szelektív szigeten általában csak papír, karton, műanyag (PET, PE palackok), többrétegű italos dobozok, fehér- ill. színes üveg szelektív gyűjtésére van lehetőség. A többi, szelektíven gyűjtendő hulladékot (zöldhulladék, akkumulátorok/elemek, elektronikai hulladékok) különböző okok miatt nem lehet gyűjtőszigeten gyűjteni, ezeket a lakossági hulladékudvarban lehet leadni.

Hulladékszegény technológiák Hulladékszegény technológiák alkalmazása A még létre sem hozott hulladék kezelése, ártalmatlanítása a legegyszerűbb Olyan gyártástechnológiát kell alkalmazni, amellyel a lehető legkevesebb hulladék jön létre. Hulladékszegénynek nevezünk ma már olyan technológiákat is, amelyek nyersanyag- és energiafelhasználásának hatásfoka azonos, esetleg rosszabb, mint az általánosan használt technológiáé, viszont kiegészítő, pótlólagosan beépített készülékek és berendezések alkalmazásával a termelt hulladék mennyisége, veszélyessége kisebb, ill. a termelt hulladék könnyebben ártalmatlanítható.

Hulladékszegény technológiák Hulladékszegény technológiák közvetlen ösztönző tényezői Illeszkedik a környezethez („zöld technológiák”) Közvetlen költségmegtakarítások (kevesebb nyersanyagot kell venni, kevesebb energiát kell felhasználni Közvetett költségmegtakarítások (pl. munkabér) A felelősség elhárítása („én kérem mindent megtettem, hogy védjem a környezetet”) Újrahasznosított érték (a keletkező hull. csökkentése vagy újrafelhasználása).

Hulladékszegény technológiák Hulladékszegény technológiák közvetett ösztönző tényezői Munkahelyi biztonság (kevesebb anyag-energiafelhasználás, kevesebb veszélyforrást hordoz) Az alkalmazottak jó közérzete (jól érzik magukat egy környezetbarát munkahelyen) A vevők értékítélete (ha a környezetet is védi a cég, nem lehet rossz) A részvényesek támogatása (tőzsde) Előnyösebb verseny-pozíció Technológiai előny (fejleszteni tud  olcsóbban tud terméket előállítani, mint a versenytársak).

Hulladékszegény technológiák Hulladékszegény technológiák alkalmazása A termékek tervezésekor és gyártásakor tudatosan kell törekedni a kiinduló alapanyagok adta fizikai, mechanikai, kémiai tulajdonságok maximális kihasználására, ezen keresztül a termékek élettartamának növelésére. A divat igényeinek kielégítése helyett tartós, megbízható termékeket kell gyártani. A látványos, csak a termékek előállítási anyag felhasználásának és költségeinek csökkentésére irányuló fejlesztés helyett a termékek egész élettartamára vonatkozó-a karbantartási anyag hányadokat is tekintetbe vevő – fejlesztéseket kell előtérbe helyezni.

Hulladékszegény technológiák Hulladékszegény technológiák alkalmazása Példák hulladékszegény technológiákra kénsav előállítása pirit helyett elemi kénből (elmarad a maradék pirit lerakás, a nedves gázok tisztítása, hatékonyabb katalizátorok bevezetése (nagyobb lesz az anyag átalakítás hatásfoka), korszerű membrános klóralkáli elektrolízis bevezetése (a higanyszennyezést kiküszöböli), foszfor-gipszgyártás korszerűsítése (a keletkező gipsz újra- hasznosíthatósági paraméterei lényegesen jobbak).

Hulladékszegény technológiák Nyersanyagok, alapanyagok célszerű kiválasztása Ahhoz, hogy a technológiában minél kevesebb hulladék keletkezzen, olyan alapanyagokat, nyersanyagokat kell alkalmazni, melyek Minőségüket tekintve megfelelnek a kívánalmaknak (minőségileg kifogásolható alapanyagból a selejt termék előállításának valószínűsége nagyobb, a selejt hulladék); Méretüket tekintve nagyságrendileg megfelelnek az előállított termék méretének (pl. forgácsolt alkatrészek esetén, a leforgácsolt acél mennyisége ne legyen annyi, mint a megmunkált alkatrész tömege. Amennyiben közel akkora, célszerű az alapanyag méreteinek, geometriájának módosítása).

Hulladékszegény technológiák Új eljárások, berendezések, műszerek alkalmazása Vannak új, innovatív eljárások, melyek alkalmazásával a hagyományos eljárásoktól eltérő módon, kevesebb hulladék keletkezése mellett vagyunk képesek egy bizonyos termék előállítására. Az ilyen eljárások bevezetése gyakran költségeket okoz, így mindig figyelembe kell venni a megtérülési időt is. Hasonló a helyzet új berendezések, műszerek alkalmazása esetén is.

Hulladékszegény technológiák A BAT Best Available Technique= a hozzáférhető legjobb technika A tevékenység fejlesztés leghatékonyabb és legfejlettebb módszerei, a működtetés azon módja, ami szerint az egyes technikák gyakorlati alkalmazásával lehet bizonyos emissziós szinteket biztosítani. Ezek a technikák az emisszió és a környezet terhelésének megakadályozását, vagy ha ez nem lehetséges, a csökkentését eredményezik.

Hulladékszegény technológiák A BAT értelmezése Technikán értjük a használatos technológiát, továbbá az üzem tervezésének, építésének, fenntartásának, működtetésének és leszerelésének módját, „Hozzáférhető” technikák azok, amelyeket megfelelő léptékben kifejlesztettek, s ily módon alkalmazhatóak az adott ipari ágazatban, gazdaságosan és műszakilag életképesen, figyelembe veszik a költségeket, az előnyöket, továbbá, hogy a kérdéses tagállamban alkalmazzák vagy létrehozzák-e ezt a technikát, ameddig ez a működtetőnek észszerűen hozzáférhető, A „legjobb” azt jelenti, hogy a leghatásosabb a környezet lehető legjobb védelmének megvalósítására.

Reakciók egyensúlyának megváltoztatása A kémiai egyensúly A kémiai reakciók során a kiindulási anyagok koncentrációja csökken, míg a reakciótermék(ek) koncentrációja nő. A+BC Ha a reakció teljes mértékben lejátszódik, akkor a reakciótér a reakció végén csak C-t tartalmaz. Vannak azonban olyan reakciók, amikor egy idő elteltével a reakciótérben mindhárom komponens jelen van, s koncentrációjuk nem változik. Az ilyen állapotot egyensúlyi állapotnak hívjuk. A koncentrációk csak látszólag állandók, az egyensúlyi állapot beálltakor az átalakulás és visszaalakulás reakciósebessége megegyezik, vagyis a kémiai egyensúly dinamikus.

Reakciók egyensúlyának megváltoztatása A kémiai egyensúly Egyensúlyi állandó Egy általános egyensúlyi reakció a következő formában írható fel: aA+bB  cC+dD ahol A és B a reaktáns C és D a termék. A a,b,c,d a sztöchiometriai együttható. A reakció egyensúlyi állandója (K)

Reakciók egyensúlyának megváltoztatása A kémiai egyensúly Az egyensúlyi állandó számolásakor a számlálóba a reakciótermékek egyensúlyi koncentrációjának a megfelelő sztöchiometrikus hatványon vett szorzata, a nevezőbe a reaktánsok egyensúlyi koncentrációjának a megfelelő sztöchiometrikus hatványon vett szorzata kerül. Az egyensúlyi állandó értéke adott hőmérsékleten a rendszer jellemző fizikai-kémiai adata.

Reakciók egyensúlyának megváltoztatása A kémiai egyensúly Le Chatelier - Braun elv Ha egy kémiai rendszer egyensúlyban van, mindaddig nem észlelünk változást amíg valamelyik körülmény meg nem változik. Le Chatelier elve szerint egy egyensúlyi rendszert, ha külső hatás ér, akkor az egyensúly úgy változik meg, hogy a külső hatást csökkenteni tudja. Ha nyomás, hőmérséklet, koncentráció változik, akkor végeredményben az oda- vagy visszajátszódó reakciósebesség változik meg.

Reakciók egyensúlyának megváltoztatása A kémiai egyensúly A nyomás növelése (gázfázisú rendszereknél) mindig olyan irányba tolja el az egyensúlyt, hogy csökkenjen a mólszám. Az egyensúlyi reakciók egyik irányban exotermek a másik irányban endotermek. Ha növeljük a hőmérsékletet, akkor az egyensúly mindig az endoterm (hőelnyelő) irányba fog eltolódni. Vagyis ha van egy A + B ↔ C endoterm egyensúlyi reakciónk, akkor úgy tudjuk → irányba tolni a folyamatot, ha magas nyomáson és magas hőmérsékleten kivitelezzük a reakciót.

Reakciók sebességének megváltoztatása A reakciósebesség A reakciósebesség alatt az időegység alatt bekövetkező koncentrációváltozást értjük. v = dC/dt A kémiai reakciók sebessége lehet gyors (pillanatszerű reakciók, pl. benzin égése), de lehet lassú is (pl. vas rozsdásodása). A kémiai reakciók sebességét katalizátorok alkalmazásával növelhetjük meg. A katalizátorok a kémiai reakció egyensúlyára nincsenek hatással, kizárólag a reakciósebességet növelik.

Reakciók sebességének megváltoztatása Katalizátorok Katalizátorok: azokat az anyagok, amelyek jelenlétében egy kémiai reakció látszólagos sebessége megnő, és/vagy megváltozik a reakciók iránya. A katalizátorok rendszerint kémiailag változatlan formában megmaradnak a reakció lejátszódása után. A katalizátorok részt vesznek a kémiai reakcióban oly módon, hogy a reaktánsok valamelyikével átmeneti vegyületet hoznak létre, amely hatékonyabban tud reagálni a másik (vagy többi) reakciópartnerrel. Katalitikus folyamat esetén tehát az eredeti reakció mellett egy másik, gyorsabban lejátszódó reakció út nyílik meg.

Reakciók sebességének megváltoztatása Katalizátorok Katalizátorok fajtái Aszerint, hogy a katalizátor és a reaktánsok azonos vagy különböző fázisban vannak, megkülönböztetünk homogén katalitikus (azonos fázis) Az élő rendszerekben például homogén katalitikus folyamatok játszódnak le, szervezetünkben enzimek a katalizátorok heterogén katalitikus (különböző fázis) reakciókat. az ipari méretű szintéziseknél, mivel a reakció után a katalizátor egyszerűen kinyerhető a rendszerből.

Reakciók sebességének megváltoztatása Katalizátorok A katalizátorok megváltoztatják a reakció mechanizmusát, az eredeti reakciónál kisebb aktiválási energiájú utat nyitnak meg.

Anyagvisszanyerés (recirkuláció) alkalmazása Anyagvisszanyerés lényege Az anyagvisszanyerés lényege, hogy a gyártásfolyamatban képződött hulladékot fizikai-kémiai átalakítás után vagy anélkül visszavezetjük a gyártási folyamatba. Amennyiben fizikai vagy kémiai átalakítás szükséges, az anyagvisszaforgatást abban az esetben célszerű kialakítani, ha: A gyártásfolyamat reverzibilis, azaz a hulladékból elvben újra előállítható a nyersanyag; Rendelkezésre áll megfelelő technológia; Gazdaságos az anyagvisszanyerés.

Anyagvisszanyerés (recirkuláció) alkalmazása Gyártási hulladék alapanyag hulladék Gyártás recirkuláció Fizikai vagy kémiai átalakítás

Anyagvisszanyerés (recirkuláció) alkalmazása Anyagvisszanyerés (példa) Pl. gumiabroncsgyár esetében egészen a vulkanizálás folyamatáig keletkező gumihulladékot vissza lehet forgatni a gumikeverék „olvasztókemencéjébe”. Itt nem szükséges még aprítás sem, mert ez a gumi megolvad. A vulkanizálás („kisütés”) után azonban a vulkanizált gumit már igen költséges lenne visszaalakítani olvasztható állapotba, hiszen a vulkanizálás során elnyeri végleges rugalmasságát, szívósságát. Ezért a vulkanizálás a legvégső lépés a gumiabroncsgyártás során, az itt keletkező selejt abroncs sorsa ugyanaz, mint az elhasznált abroncsoké.