Восстановление ресурсов - Resource recovery

Восстановление ресурсов использует отходы в качестве входного материала для создания ценных продуктов в качестве новых выходов. Цель состоит в том, чтобы уменьшить количество образующихся отходов, тем самым уменьшая потребность в свалка пространство и оптимизация ценностей, созданных из отходов.[1] Восстановление ресурсов отсрочивает необходимость использования сырье в процессе производства. Материалы найдены в твердые бытовые отходы, строительство и снос отходы, коммерческие отходы и промышленные отходы могут использоваться для восстановления ресурсов для производство новых материалов и изделий. Пластик, бумага, алюминий, стекло и металл являются примерами того, где можно найти ценность в отходах.

Восстановление ресурсов идет дальше, чем просто управление отходами. Восстановление ресурсов является частью круговая экономика, в котором извлечение природные ресурсы и создание отходы минимизированы, а материалы и продукты разработан более экологично для долговечности, повторное использование, ремонтопригодность, восстановление и переработка отходов.[2] Анализ жизненного цикла (LCA) можно использовать для сравнения потенциала восстановления ресурсов с помощью различных технологий очистки. Восстановление ресурсов может быть обеспечено за счет изменений государственной политики и регулирования, экономики замкнутого цикла. инфраструктура например, улучшенная «бинфраструктура» для продвижения разделение источников и сбор мусора, повторное использование и переработка отходов,[3] инновационный циркуляр бизнес-модели,[4] и оценка материалов и продуктов с точки зрения их экономических, но также социальных и экологических затрат и выгод.[5] Например, органические материалы можно обрабатывать компостирование и анаэробное пищеварение и превратился в энергию, компост или же удобрение.[6] Аналогичным образом, отходы, которые в настоящее время хранятся в промышленных свалки и вокруг старые шахты можно лечить с биовыщелачивание[7] и инженерные наночастицы[8] для извлечения металлов, таких как Литий, Кобальт и Ванадий для использования в с низким содержанием углерода такие технологии как электрические транспортные средства и Ветряные турбины.[9]

Восстановление ресурсов также может быть целью в контексте санитария. Здесь термин относится к подходам к восстановлению ресурсов, содержащихся в Сточные Воды и человеческие экскременты (моча и кал). Термин «туалетные принадлежности» вошел в употребление недавно.[10] Эти ресурсы включают: питательные вещества (азот и фосфор ), органическое вещество, энергия и вода. Эта концепция также упоминается как экологическая санитария. Разделение потоков отходов может упростить восстановление ресурсов. Примеры включают хранение мочи отдельно от кала (как в отведение мочи туалеты) и содержание серая вода и черная вода отдельно в городских канализационных системах.

Материалы, использованные в качестве источника

Твердые отходы

Основная статья: Переработка отходов
Сталь дробленая и тюкованная для переработка отходов

Переработка - это практика восстановления ресурсов, которая относится к сбору и повторному использованию утилизированных материалов, таких как пустые контейнеры для напитков. Материалы, из которых изготовлены предметы, могут быть переработаны в новые продукты. Материал для вторичной переработки может собираться отдельно от обычных отходов с использованием специальных контейнеров и транспортных средств или сортироваться непосредственно из потоков смешанных отходов.

К наиболее распространенным переработанным потребительским товарам относятся: алюминий например, банки для напитков, медь например, проволока, стали пищевые и аэрозольные баллончики, старая стальная мебель или оборудование, полиэтилен и ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ бутылки стекло бутылки и банки, картон коробки, газеты, журналы и светлая бумага, и гофрированный картон коробки.

ПВХ, LDPE, PP, и PS (видеть идентификационный код смолы ) также подлежат вторичной переработке. Эти предметы обычно состоят из одного типа материала, поэтому их относительно легко переработать в новые продукты. Переработка сложных продуктов (таких как компьютеры и электронное оборудование) является более сложной задачей из-за необходимости дополнительной разборки и разделения.

Тип разрешенного вторичного материала зависит от города и страны. В каждом городе и стране действуют разные программы утилизации, которые позволяют обрабатывать различные типы вторсырья.

Сточные воды и испражнения

Основные статьи: Повторное использование экскрементов, Повторное использование сточных вод, и Экологическая санитария

Ценные ресурсы можно получить из Сточные Воды, осадок сточных вод, фекальный ил и человеческие экскременты.[11] К ним относятся вода, энергия и удобрения. азот,[12] фосфор[13], калий, а также питательные микроэлементы, такие как сера и органическая материя. Также растет интерес к регенерации другого сырья из сточных вод, например биопластик и металлы, такие как серебро.[14] Первоначально системы очистки сточных вод были предназначены только для удаления экскрементов и сточных вод из городских районов. Вода использовалась для смыва отходов, часто сбрасываемых в близлежащие водоемы. С 1970-х годов растет интерес к очистке сточных вод для защиты окружающей среды, и усилия сосредоточены в первую очередь на очистке воды в конце трубы.[нужна цитата ] Примерно с 2003 года концепции экологическая санитария и устойчивая санитария появились с упором на восстановление ресурсов из сточных вод.[нужна цитата ] С 2016 года термин «туалетные ресурсы» вошел в употребление и побудил больше внимания уделять потенциалу восстановления ресурсов из туалетов.[10]

Можно восстановить следующие ресурсы:

  • Вода: во многих районах с дефицитом воды возрастает потребность в рекуперации воды из сточных вод.[11] В 2006 г. Всемирная организация здоровья, в сотрудничестве с Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) и Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) разработали руководство по безопасному использованию сточных вод.[15] Кроме того, правительства многих стран имеют свои собственные правила использования восстановленной воды.[11] Например, Сингапур стремится восстановить достаточное количество воды из своих систем сточных вод, чтобы удовлетворить потребности в воде половины города.[16] Они называют это NEWater. Еще одна связанная концепция повторного использования сточных вод: канализационная разработка.
  • Энергия: производство биогаз из осадок сточных вод теперь обычная практика в станции очистки сточных вод. Кроме того, был исследован ряд методов использования осадка сточных вод и экскрементов в качестве источников топлива.[17]
  • Удобрения: человеческие экскременты содержат азот, фосфор, калий и другие микроэлементы, необходимые для сельскохозяйственного производства. Их можно восстановить с помощью химическое осаждение или процессов очистки, или просто с использованием сточных вод или осадок сточных вод. Однако повторное использование осадка сточных вод создает риски из-за высоких концентраций нежелательных соединений, таких как тяжелые металлы, стойкие фармацевтические загрязнители окружающей среды и другие химические вещества.[11] Поскольку большинство питательных веществ для удобрений содержится в экскрементах, может быть полезно отделить фракции экскрементов сточных вод (например, туалетных отходов) от остальных потоков сточных вод.[18] Это снижает риск нежелательных соединений и уменьшает объем, который необходимо обработать перед внесением восстановленных питательных веществ в сельскохозяйственное производство.

Также разрабатываются другие методы преобразования сточных вод в ценные продукты. Рост Черный солдат летит в экскрементах или органических отходах могут производить личинок мух в качестве белкового корма.[19] Другие исследователи собирают жирные кислоты из сточных вод для производства биопластиков.[20]

Органическая материя

Основные статьи: Компостирование, Домашнее компостирование, Анаэробное пищеварение, и Микробный топливный элемент
Активный компост куча.

Утилизированные материалы, которые являются органическими по своей природе, такие как растительный материал, пищевые отходы и бумажные изделия, могут быть переработаны с использованием процессов биологического компостирования и разложения для разлагать органическое вещество. Полученный органический материал затем перерабатывается как мульча или же компост для сельскохозяйственных или ландшафтных целей. Кроме того, отходящие газы процесса (например, метан ) могут улавливаться и использоваться для производства электроэнергии и тепла (ТЭЦ /когенерация ) максимизирует эффективность. Целью биологической обработки 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 варочных котлов периодического действия в небольших городах и промышленных варочных котлов смешанных бытовых отходов (см. механическая биологическая очистка ). Методы биологического разложения различаются по следующим категориям: аэробный или же анаэробный методы, хотя также существуют гибриды этих двух методов.

Анаэробное переваривание органической фракции твердые бытовые отходы (ТБО) было признано более экологически эффективным, чем захоронение, сжигание или пиролиз.[нужна цитата ] Анализ жизненного цикла (LCA) использовалась для сравнения различных технологий. Однако полученный биогаз (метан) должен использоваться для когенерации (электричество и тепло, предпочтительно на месте производства или рядом с ним) и может использоваться с небольшой модернизацией в двигателях внутреннего сгорания или турбинах. При дальнейшей модернизации до синтетического природного газа он может быть закачан в газовую сеть или переработан до водород для использования в стационарных топливных элементах когенерации. Его использование в топливных элементах исключает загрязнение от продуктов 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 сбраживания смешанных бытовых отходов в закрытых резервуарах (см. механическая биологическая очистка ). Методы биологического разложения различаются по следующим категориям: аэробный или же анаэробный методы, хотя также существуют гибриды этих двух методов.

Методы восстановления

Во многих странах с разделением по источникам коллекция обочины это один из методов восстановления ресурсов.

Австралия

В Австралии домохозяйствам предоставляется несколько урн: одна для переработка отходов (желтая крышка), еще одна для обычных отходов (обычно красная крышка) и еще одна для садовых материалов (зеленая крышка). По запросу муниципалитет предоставляет садовую корзину для мусора. В некоторых местах есть двухпоточная переработка, с бумагой, собранной в мешки или коробки, и всеми остальными материалами в мусорном ведре. В любом случае восстановленные материалы доставляются на предприятие по рекуперации материалов для дальнейшей обработки.

Муниципальный, коммерческий и промышленный мусор, строительный мусор и мусор после сноса сбрасывают на свалки, а некоторые перерабатываются. Материалы для бытовых отходов разделены: вторсырье сортируется и превращается в новые продукты, а непригодный для использования материал вывозится на свалки. Согласно Австралийское статистическое бюро (ABS), уровень рециркуляции высок и «растет, при этом 99% домохозяйств сообщили, что они переработали или повторно использовали в течение прошлого года (исследование 2003 года), по сравнению с 85% в 1992 году».[нужна цитата ] В 2002–2003 годах «30% материалов муниципальных образований, 45% коммерческих и промышленных генераторов и 57% строительного мусора и строительного мусора» были переработаны. Производство энергии также является частью восстановления ресурсов: некоторые свалочный газ улавливается для производства топлива или электроэнергии, хотя это считается последним средством, поскольку целью восстановления ресурсов является полное предотвращение захоронения отходов.[нужна цитата ]

Устойчивость

Восстановление ресурсов - ключевой компонент способности бизнеса поддерживать ISO14001 аккредитация. Компаниям рекомендуется каждый год 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 становится все более важным с глобальной точки зрения Управление ресурсами. В Декларация Таллуара это декларация для устойчивость обеспокоены беспрецедентными масштабами и скоростью экологического загрязнение и деградация, а истощение из природные ресурсы. Местный, региональный и глобальный воздуха загрязнение; накопление и распространение токсичных отходов; уничтожение и истощение лесов, почва, и воды; истощение озоновый слой и выбросы «парниковых» газов угрожают выживанию людей и тысяч других живых существ, целостности Земли и ее биоразнообразие, безопасность наций и наследие будущих поколений. Несколько университетов реализовали Таллуарскую декларацию, учредив управление окружением и программы восстановления ресурсов. Университет и профессиональная образование продвигают различные организации, например, ВАМИТАБ и Сертифицированное учреждение по обращению с отходами. Многие супермаркеты поощряют клиентов использовать свои обратные торговые автоматы сдавать на хранение использованные купленные контейнеры и получать возмещение за утилизацию. Бренды, производящие такие машины, включают: Томра и Envipco.

В 2010 году на телеканале CNBC был показан документальный фильм. Trash Inc: Тайная жизнь мусора об отходах, о том, что с ними происходит, когда их «выбрасывают», и о том, как они влияют на мир.[21]

В 2015 году Организация Объединенных Наций поставила 17 целей в области устойчивого развития (ЦУР). ЦУР 12 для «ответственного потребления и производства» измеряет прогресс по 11 целевым показателям с помощью 13 показателей. Задачи 3, 4 и 5 сосредоточены на образовании отходов в пищевой и химической промышленности.[22]

Расширенная ответственность производителя

Расширенная ответственность производителя (EPR) - это стратегия ценообразования, которая способствует интеграции всех затрат, связанных с данным продуктом на протяжении его жизненного цикла. Наличие рыночной цены, также отражающей «затраты на утилизацию в конце срока службы», способствует большей точности ценообразования. Расширенная ответственность производителя предназначена для обеспечения подотчетности на протяжении всего жизненного цикла продукции, от производства до упаковки, транспортировки и утилизации или повторного использования. РОП требует, чтобы фирмы, которые производят, импортируют и / или продают продукты, несут ответственность за эти продукты на протяжении всего срока службы и за утилизацию или повторное использование продуктов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Яковиду, Элени; Миллуорд-Хопкинс, Джоэл; Буш, Джонатан; Пурнелл, Филип; Велис, Костас А .; Hahladakis, John N .; Цвирнер, Оливер; Браун, Эндрю (2017-12-01). «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.
  2. ^ Велентурф, Энн П. М .; Арчер, Софи А .; Gomes, Helena I .; Кристген, Беате; Lag-Brotons, Alfonso J .; Пурнелл, Фил (2019-11-01). «Циркулярная экономика и вопрос интегрированных ресурсов». Наука об окружающей среде в целом. 689: 963–969. Bibcode:2019ScTEn.689..963V. Дои:10.1016 / j.scitotenv.2019.06.449. ISSN  0048-9697. PMID  31280177.
  3. ^ Пурнелл, Фил (2019-01-02). «В пути восстановления: обзор восстановления ресурсов в Великобритании из инфраструктуры отходов». Устойчивая и отказоустойчивая инфраструктура. 4 (1): 1–20. Дои:10.1080/23789689.2017.1405654. ISSN  2378-9689.
  4. ^ Бокен, Н. М. П .; Шорт, S. W .; Rana, P .; Эванс, С. (15 февраля 2014 г.). «Обзор литературы и практики для разработки архетипов устойчивой бизнес-модели». Журнал чистого производства. 65: 42–56. Дои:10.1016 / j.jclepro.2013.11.039. ISSN  0959-6526.
  5. ^ Велентурф, Энн П. М .; Джопсон, Джульет С. (2019-01-15). «Обоснование необходимости восстановления ресурсов». Наука об окружающей среде в целом. 648: 1031–1041. Bibcode:2019ScTEn.648.1031V. Дои:10.1016 / j.scitotenv.2018.08.224. ISSN  0048-9697. PMID  30340251.
  6. ^ Маршалл, Рэйчел; Садхукхан, Джхума; Макаски, Линн; Семпл, Кирк; Велентурф, Энн; Джопсон, Джульетта (2018-10-09). «Золотая лихорадка органических отходов: оптимизация восстановления ресурсов в биоэкономике Великобритании». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ Gomes, Helena I .; Фунари, Валерио; Mayes, William M .; Роджерсон, Майк; Прайор, Тимоти Дж. (2018-09-15). «Восстановление Al, Cr и V из стального шлака путем биовыщелачивания: периодические и колонные эксперименты». Журнал экологического менеджмента. 222: 30–36. Дои:10.1016 / j.jenvman.2018.05.056. ISSN  0301-4797. PMID  29800862.
  8. ^ Crane, R.A .; Сапсфорд, Д. Дж. (01.07.2018). «На пути к« прецизионной добыче »сточных вод: селективное извлечение меди из кислых шахтных стоков на наноразмерные частицы нульвалентного железа на диатомитовой основе». Атмосфера. 202: 339–348. Bibcode:2018Чмсп.202..339С. Дои:10.1016 / j.chemosphere.2018.03.042. ISSN  0045-6535. PMID  29574387.
  9. ^ Маршалл, Рэйчел; Велентурф, Энн; Джопсон, Джульетта (2018-05-29). «Максимальное использование промышленных отходов: укрепление ресурсной безопасности ценных металлов для чистого роста в Великобритании». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  10. ^ а б «Санитарное хозяйство». Коалиция туалетных досок. 26 марта 2018.
  11. ^ а б c d Отоо, Мириам; Дрексел, Пэй (2018). Восстановление ресурсов из отходов: бизнес-модели повторного использования энергии, питательных веществ и воды в странах с низким и средним уровнем доходов. Оксон, Великобритания: Routledge - Earthscan.
  12. ^ Восстановление азота с помощью VEAS / Yara
  13. ^ Восстановление фосфатов из сточных вод
  14. ^ Голландская ассоциация региональных органов управления водными ресурсами. 2013. Брошюра о видении: Дорожная карта управления сточными водами до 2030 г..
  15. ^ ВОЗ (2006). Руководство ВОЗ по безопасному использованию сточных вод, экскрементов и серой воды - Том IV: Использование экскрементов и серых вод в сельском хозяйстве. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Женева, Швейцария
  16. ^ «Концепция Сингапура« туалет для крана »». Deutsche Welle. 2013-06-25. Получено 2017-11-27.
  17. ^ «Производство пеллет и электроэнергии из фекального ила» (PDF). НОВОСТИ SANDEC. 2015. Получено 2017-11-27.
  18. ^ Ларсен, Тове А .; Udert, Kai M .; Линерт, Юдит (01.02.2013). Разделение источников и децентрализация для управления сточными водами. Издательство IWA. ISBN  9781843393481.
  19. ^ Лаландер, Сесилия; Динер, Стефан; Магри, Мария Элиза; Цурбрюгг, Кристиан; Линдстрем, Андерс; Виннерос, Бьёрн (2013). «Обработка фекального ила с личинками черной мухи-солдата (Hermetia illucens) - с гигиенического аспекта». Наука об окружающей среде в целом. 458-460: 312–318. Bibcode:2013ScTEn.458..312L. Дои:10.1016 / j.scitotenv.2013.04.033. PMID  23669577.
  20. ^ "'Революционная технология делает пластик из сточных вод ». Вода онлайн. 2015-04-07. Получено 2017-11-27.
  21. ^ Телевизионный обзор: "Trash Inc.", Сьюзан Карпентер, Лос-Анджелес Таймс, 29 сентября 2010 г.
  22. ^ Резолюция Организации Объединенных Наций (2017 г.), принятая Генеральной Ассамблеей 6 июля 2017 г., Работа Статистической комиссии в отношении Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года (A / RES / 71/313 )