Проблема вторичных отходов при переработке макулатуры

Бумажная масса является традиционным ресурсом рециклинга, важным и растущим элементом экономики замкнутого цикла. Мировое потребление целлюлозы и бумаги к 2060 году может удвоиться по сравнению с 2010 годом [1]. В процессе переработки макулатуры из неё удаляются различные загрязнения. Соответственно, нарастает проблема утилизации образующихся вторичных отходов, удаляемых на стадии обработки вторичного сырья.

Состав примесей во вторичных отходах связан с жизненным циклом бумаги и картона. Обычно присутствуют остатки упаковочных материалов (скотч, пенополистирол, обвязка и т.п.) и мусор, попадающий в макулатуру при сборе и транспортировании. Многообразие этих загрязнений вызывает необходимость их многостадийного удаления на различных этапах технологии. Априори полный состав этих загрязнений непредсказуем и переменчив ввиду неопределенного множества разнообразных первичных источников, сортировщиков, оптовых поставщиков и транспортировщиков.

В связи с необходимостью сокращения массы вторичных отходов, снижения затрат на транспортировку и платежи за размещение отходов нами проведены исследования диапазона колебаний массы вторичных отходов во времени на Самарском АО «Мягкая кровля». На предприятии макулатура перерабатывается с 1932 года и по сегодняшний день служит основой для производства картона, большая часть которого используется в производстве рубероида. Несмотря на появление новых кровельных материалов и сокращение объема производства (1999 год – 100 млн м², 2019 – 32 млн м²) рубероид сохраняет свой сегмент строительного рынка.

В диссертационных работах [2, 3] внимание авторов сосредоточено на основной проблеме – качестве получаемой из макулатуры продукции. При этом проблема вторичных отходов практически не затронута. В докторской диссертации [3] выполнен обзор работ с упоминанием состава примесей (песок, металлические частицы, скотч, верёвки и т.д.). В цикле публикаций С. С. Пузырёва серии «Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры» [4] отмечается наличие в макулатуре металла, песка, наполнителей (частицы покрытий), частиц печатной краски, липких веществ, парафина, пеностирола, пластмасс. Европейский перечень стандартных сортов рекуперированных бумаги и картона (EUROPEAN STANDARD EN 643 December 2001 / Paper and board – European list of standard grades of recovered paper and board) отмечает примесные компоненты макулатуры: металл; пластик; стекло; текстиль; древесина; песок и строительные материалы; синтетические материалы; синтетическая бумага.

В соответствии с редакцией Федерального классификационного каталога отходов (ФККО) от 29 марта 2021 г. N 149 код 30611916715 идентифицирует «смесь отходов роспуска, очистки и сортирования макулатуры и целлюлозы при производстве бумажной массы обезвоженная». В целях настоящей публикации принято более краткое определение – отходы роспуска макулатуры (ОРМ). Отметим также условность термина «обезвоженная» в ФККО, так как ОРМ даже после отжима сохраняют высокую остаточную влажность.

Примеси в макулатуре увеличивают стоимость кондиционирования пульпы и себестоимость конечного продукта (картона или рубероида). По совокупности опубликованных данных и по результатам наших исследований основную долю ОРМ составляют пластики. Отмечалось [5], что пластмассы, прошедшие технологическую цепочку бумажной фабрики, не пригодны для рециклинга и должны захораниваться. При этом авторы приводили пример, что в США на период публикации обзора лучшей практики рециклинга масса непреднамеренно поступающих и вынужденно удаляемых пластиков составляла 39 млн фунтов (17 тыс. т) ежегодно.

Для исследования были использованы 1) технологическая информация действующего промышленного предприятия, 2) доступные учетные данные, 3) фактические располагаемые вторичные ресурсы поступающей на предприятие макулатуры, 4) натурное обследование технологических процессов подготовки кондиционной пульпы и образующихся при этом вторичных отходов.

Входной контроль принимаемой макулатуры осуществляет отдел контроля качества. Требования к поставляемой макулатуре содержит ГОСТ 10700-97. Марки макулатуры, принимаемой заводом – МС5Б, МС6В, МС9В. В приемке поставляемой макулатуры случаются отказы вследствие неприемлемого качества (больше относится к редким частникам). Отклоненные партии возвращаются поставщику.

На первом этапе кипованная макулатура со склада (рис. 1) подается на конвейер для ручного удаления визуально обнаруживаемых особенно крупных включений: проволока для тюков, скобы, стретч-плёнка. удаляются другие неприемлемые загрязнения, например, крупные фрагменты тканей и пищевые остатки.

Рис. 1. Макулатура на площадке хранения сырья

Рис. 2. Кипы отжатых отходов роспуска макулатуры

Далее макулатура смешивается с водой и разволокняется (роспуск) с образованием пульпы. Разволокнённая бумажная масса проходит через вихревой очиститель для отделения наиболее крупных и тяжелых включений, а затем через напорный сетчатый сепаратор с повышенным эффектом доволокнения макулатурной массы. Фильтрат – кондиционная пульпа – далее направляется на производство товарного картона и рубероида. Улавливаемые фильтрами нерастворимые примеси периодически выводятся из системы и отправляются на прессование для обезвоживания и компактирования, затем формируются в кипы ОРМ, которые штабелируются и накапливаются на специализированной площадке (рис. 2).

Для подтверждения 5 класса опасности ежеквартально проводится биотестирование в лаборатории Роспотребнадзора по методике, допущенной для целей государственного экологического контроля (Федеральный Реестр, ФР.1.39.2007.03223, Москва «АКВАРОС» 2007). Отходы вывозятся на полигон в связи с тем, что их компонентный состав не позволяет пустить их во вторичную переработку.

По технологическому регламенту проектный выход ОРМ составляет 5% от общей массы переработанной макулатуры. Сезонность влияет на объёмы отходов. В зимний период количество отходов меньше, чем в летний, т.к. приём макулатуры происходит в меньших объёмах. Вторичные отходы могут увеличивать или снижать свою массу в зависимости от условий хранения (под открытым небом, под навесом, в закрытом помещении, в зависимости от местного климата и сезона). Поскольку платежи за размещение отходов на полигоне зависят от их массы, этот фактор нельзя игнорировать.

Вывоз отходов производится несколько раз в неделю. Количество отходов, вывозимых на полигон для захоронения, учитывается на основании справок, предоставляемых полигоном-подрядчиком по действующему договору.

За всю историю существования предприятия именно этот отход вывозился на захоронение. При этом вместе с загрязнениями, поступившими на предприятие с макулатурой, масса данного отхода увеличивалась практически вдвое за счет воды, используемой в процессе роспуска в той её части, которая оставалась в удаляемых загрязнениях очистки пульпы. Кроме того, примеси в самой воде дополняли химический состав вторичного отхода соединениями железа, меди, кальция и другими. Таким образом, предприятие несло затраты не только на удаление примесей в макулатуре, их транспортировку до полигона захоронения, но также на транспортировку и захоронение водной составляющей отхода. Динамика образования отходов очистки пульпы представлена на рисунке 3.

Начиная с сентября 2019 года, в технологическую цепочку внедрен пресс отжима влаги, эффективность которого видна при сравнении показателей за 2018 – 2020 годы. Доля природоохранных платежей, приходящаяся на отходы, достигала 70%. После использования пресса – около 57%.

Рис. 3. Динамика образования отходов очистки пульпы

Прессование позволило снизить транспортные расходы и платежи за размещение вторичных отходов на полигоне. Важно отметить, что масса этих отходов зависит во многом от первичных поставщиков, в том числе граждан и профессиональных сборщиков макулатуры, которые используют различные упаковочные средства произвольного качества и количества, например, скотч.