Автомобиль и окружающая среда

Один из самых крупных загрязнителей окружающей среды, особенно в больших городах, — автомобильный транспорт, кото­рый является источником отходов не только в процессе его зарождения, но и во время всей активной жизни и после смерти, т.е. когда он уходит на свалку, исчерпав свой ресурс.

Одним из главных индикаторов развития человеческой цивилизации является увеличение радиуса действия населения, выражающегося расстоянием, преодолеваемым человеком за какой- либо сравнимый отрезок времени. Статистика сообщает, что за последние 30 лет ежегодное расстояние, преодолеваемое человеком в развитых странах, увеличилось в 2,5 раза. Такова же динамика роста грузоперевозок: транспорт должен обеспечивать перевозку все увеличивающегося количества грузов на увеличивающееся расстояние в самые различные уголки планеты. Рост подвижности населения и грузооборота долго рассматривался как признак роста благосостояния, пока люди не поняли, что вместе с этим адекватно возрастают и масштабы неблагополучия.

В отношении причин и последствий развития транспорта разными специалистами высказываются самые различные мнения в зависимости от личных интересов, ведомственной принадлежности и т.п. При этом поляризацию мнений можно выразить двумя крайними точками зрения. Одна заключается в том, что развитие транспорта — ключевой фактор роста экономики. Это мнение промышленников; другая, принадлежащая экологам, заключается в том, что транспорт, особенно автомобильный, является главным разрушителем природы.

При рассмотрении зависимости между ростом экономики и транспорта часто указывают на корреляцию между экономическим ростом и показателями развития транспортной инфраструктуры. Эта зависимость находится в сфере интересов ряда влиятельных сил общества. Преследуя свои корпоративные интересы, эти силы, под прикрытием ссылок на научность делаемого ими анализа, приходят к нужным им выводам либо о необходимости развития транспорта, либо о целесообразности его ограничения.

Подлинная же проблема современной цивилизации за­ключается не в развитии или ограничении транспорта. Она скры­вается в постоянном росте наших потребностей в жилище, работе, образовании, материальном обеспечении, использовании свободного времени и т. п.

Транспорт есть лишь неизбежное средство для реализации этих потребностей, которые становятся все более экстенсивными в отношении использования различных территорий. Таким образом, удовлетворение постоянно растущих и ничем не огра­ничиваемых потребностей общества, в том числе в транспорте, и есть непосредственная угроза окружающей среде.

Наша жизнь без автомобильного транспорта, по-видимому, невозможна, так как общеизвестны те выгоды, которые он дает и обществу в целом, и индивидуальному владельцу автомобиля. Следствием известных достоинств автомобиля является интен­сивный рост количества транспортных средств, находящихся в эксплуатации. Ожидают, что к 2000 г. мировой парк автомобилей превысит 600 млн. единиц. Но с ростом числа автомобилей возрастают масштабы его негативного воздействия на окружающую среду и человека.

Автомобильная промышленность, хотя и не является круп­нейшим поставщиком отходов, производит их в очень большом ассортименте, что не позволяет организовать на самих пред­приятиях переработку большинства образующихся вторичных ресурсов. Отходы образуются на всех стадиях создания автомобиля: от его проектирования и испытания опытных образцов до се­рийного производства на сборочном конвейере. В табл. 1.3 приведены объемы образующихся в автомобильной промыш­ленности России наиболее крупнотоннажных видов отходов.

При этом нужно иметь в виду, что многие виды отходов образуются в различных производствах, поэтому требуется их сбор из разных источников и общее складирование. Кроме того, некоторые обобщенные виды отходов состоят из различных мате­риалов, которые необходимо учитывать, собирать и перерабатывать раздельно. Так, пластмассы требуют раздельного сбора не только по типу полимера, но и по цвету. Цветные металлы следует собирать раздельно по виду сплавов и т.д. Все это усложняет сбор, хранение и переработку отходов. Но без этого их утилизация будет значительно усложнена и экономически нецелесообразна.

Основное количество отходов образуется при эксплуатации автомобиля. Это источники его жизнедеятельности: топливо (бен­зин, дизельное топливо, газ и др.), масла, серная кислота и другие рабочие жидкости. Исходные материалы попадают в окружающую среду вследствие недостаточной герметичности заправочных емко­стей и агрегатов автомобиля, небрежного обращения с ними при заправке.

Но самые большие объемы веществ, загрязняющих окру­жающую среду, образуются в процессе работы автомобиля. Это продукты сгорания топлива, которые токсичны, вещества, образующиеся вследствие износа фрикционных накладок и шин, отра­ботанные масла, использованные аккумуляторы и покрышки, а также всевозможные детали и агрегаты, снятые с автомобиля вслед­ствие физического износа или аварии.

Отработанные рабочие жидкости, вышедшие из строя ком­плектующие изделия являются ценным сырьем для получения вторичных материалов. Они могут быть утилизированы и подлежат сбору, складированию и передаче заинтересованным органи­зациям.

Основная масса отечественных бензинов — этилированные, в состав которых входят антидетонаторы. Наиболее эффективным антидетонатором для бензина является тетраэтилсвинец. При работе двигателей в отработавших газах содержатся соединения свинца, являющиеся высокотоксичными веществами. Проводится работа по замене этилированных бензинов неэтилированными, что связано с ужесточением норм на выбросы вредных веществ с отработавшими газами и необходимостью использования для этого специальных каталитических нейтрализаторов, работоспособных только в отсутствие соединений свинца. Однако эта работа в нашей стране только начинается, и, по-видимому, еще долгое время мы будем пользоваться этилированными бензинами. Следует заметить, что в странах ЕЭС, Японии и США применение этилированных бензинов запрещено законодательно.

В последние годы расширяется применение альтернативных топлив: природного и синтетического газов, спиртов, водорода и др.

Сообщалось о готовности Швеции закупить у Испании вино, спрос на которое падает, и полученный после его перегонки спирт использовать в качестве автомобильного топлива.

В табл. 1.4 приведены сведения о выделении загрязняющих веществ современным автотранспортом.

В целом по России ежегодно автомобильный транспорт выделяет угарного газа 10 млн. т, диоксида азота 1,4 млн. т, углеводородов 1,8 млн. т, диоксида серы 55 тыс. т, свинца 5 тыс. т.

Автотранспорт, использующий в качестве горючего угле­водородное топливо (бензин, дизельное топливо, спирт и др.), является одним из главных поставщиков углекислого газа в атмосферу. Его влияние на создание парникового эффекта было рассмотрено ранее.

Одним из наиболее токсичных продуктов, содержащихся в выхлопных газах автомобиля, работающего на углеводородном топливе, является оксид углерода (или угарный газ). Хотя сам он н не относится к веществам, вызывающим парниковый эффект, но легко вступает в реакцию с кислородом воздуха, с гидро­ксильными радикалами, образуя углекислый газ.

Загрязнение воздуха оксидами азота и кислотные дожди при­носят огромный вред здоровью людей, а также растительному миру. Соединения свинца вызывают расстройство нервной системы, аллергию, некоторые углеводороды и твердые частицы способствуют развитию канцерогенных заболеваний. Содержание токсичных веществ в выхлопных газах зависит от режима работы двигателя (табл. 1.5).

Приблизительно общее количество токсичных газов, выброшенных в атмосферу автомобилем, можно посчитать, используя уравнение

N = (n · А)/100, (1.1)

где N — общее количество токсичного вещества в отработавших газах, кг, А — расход топлива, кг, n — удельный выброс токсичного вещества, % (по массе).

Значения приведены в табл. 1.6.

Понятно, что эти отходы, представляющие большую угрозу окружающей среде, сбору и утилизации не подлежат. Единственная мера борьбы с ними — это сокращение их объема, которое достигается техническими и эксплуатационными способами.

Основными направлениями сокращения вредных выбросов от автотранспорта являются: кардинальное увеличение дорожно-транспортного строительства; улучшение качества используемого топлива за счет добавок и очистки; максимальное использование альтернативных видов топлива, в первую очередь газа; внедрение более жестких административных мер контроля за техническим состоянием автотранспорта; улучшение работы и расширение общественного транспорта; введение дифференцированных и расширяющихся налогов на пользование индивидуальным авто­транспортом; автоматическая электронная регулировка зажигания и зависимости от режима работы двигателя, позволяющая снизить образование оксидов азота без увеличения расхода топлива.

Необходимы строгий контроль за регулировкой суще­ствующих двигателей и разработка двигателей с более высокой степенью сжатия, способных работать на бедных смесях, с электронной системой регулирования состава смеси и зажи­гания.

Для нынешнего поколения автомобилей необходимо сни­жение удельного расхода топлива и ограничение количества вредных выбросов. Совершенствование автомобиля возможно в результате улучшения конструкции двигателя и трансмиссии, снижения массы, улучшения аэродинамических характеристик и более широкого использования автоэлектроники. Модели, осна­щенные компьютерами, имеют вдвое меньший расход топлива, ч то обеспечивается созданием с помощью автоматической коробки передач оптимального числа оборотов двигателя. Такая система обеспечивает экономичную работу двигателя при любой скорости.

Для массового внедрения ресурсосберегающего (в данном случае — с точки зрения экономии горючего) автомобиля необходим широкий набор административных мер, которые вставляли бы и производителя, и пользователя автомобилем стремиться к экономному расходу горючего и пользованию авто­мобилем. Налоговая политика должна способствовать выпуску экономичных моделей и препятствовать производству автомобилей с высоким расходом горючего и высоким выделением вредных веществ. Налоги при этом могут быть дифференцированными: мл ног на топливо; налог на расход топлива; сборы за парковку с ун-том расхода топлива автомобилем.

Кроме того, необходимы технические решения по очистке выхлопных газов с применением различных по конструкции (и используемым материалам) катализаторов дожигания.

С 1993 г. все страны ЕЭС выпускают автомобили, оснащенные такими катализаторами, а правительство Германии выплачивает без­возмездные субсидии в размере 100 марок владельцам старых автомобилей на покупку и установку катализаторов. Применение катализаторов нового поколения снижает содержание ядовитых веществ в выхлопных газах на 90 %.

Катализаторы дожигания представляют собой пористую керамическую вставку с высокоразвитой поверхностью, на которую тончайшим слоем нанесено покрытие из драгоценных металлов - платины и родия. Количество металлов зависит от конструкции катализатора и достигает 9 г, они напылены на поверхность около 15000 м2. Наиболее современными являются так называемые трехходовые катализаторы, устойчиво работающие при температуре выхлопных газов до 255 °С. Эти катализаторы работают только при использовании неэтилированного бензина и способствуют эффективному дожиганию токсичных компонентов выхлопных газов. Применение таких катализаторов возможно как при изготовлении новых автомобилей, так и путем оснащения ими старых двигателей.

Несмотря на то, что автомобильная промышленность зани­мает далеко не первое место в количестве образующихся отходов, выпускаемая ею продукция потенциально является крупнотоннажным, многономенклатурным по составу видом отходов.

Автомобиль, хотя и является предметом длительного пользова­ния, все же имеет конечный срок жизни. Следовательно, после окончания его эксплуатации необходимо принять меры к его утилизации.

В изношенном и выброшенном на свалку автомобиле содер­жатся все те материалы, которые были использованы при его изготовлении: черные и цветные металлы, пластмассы и резино­технические изделия, стекло и керамика, дерево и картон, текстильные и битумные материалы и многое другое (табл. 1.7).

Ежегодно при амортизации автомобилей у нас в стране обра­зуется лома и отходов черных металлов 1,2 млн. т, лома и отходов цветных металлов 68 тыс. т, отработанных нефтепродуктов 268 тыс. т, изношенных шин и резино-технических изделий 612 тыс. т и т.д.

Поэтому вышедший из эксплуатации автомобиль может и должен стать источником вторичных материальных ресурсов. Однако, если сортировка деталей, изготовленных из разных металлов, достаточно проста и давно известна, а отходы черных и цветных металлов широко применяются и на автозаводах, и в металлургической промышленности, то с изделиями из полимерных материалов дело обстоит сложнее.

Их переработка во вторичные материалы и использование с максимальной эффек­тивностью возможны только после рассортировки по видам полимеров и по конкретным маркам пластмасс. Иными слова­ми, чем точнее проведена идентификация неметаллических материалов, тем с большей экономической целесообразностью возможна их утилизация. Некоторые фирмы на Западе ввели с той целью стандартизированную маркировку деталей из резины и пластмасс, позволяющую четко определить марку материала.

Зарубежные фирмы, в том числе производящие автомобили, накопили большой опыт утилизации изношенных автомобилей. Гак, фирма “Мерседес-Бенц” (Германия) широко использует детали, изготовленные из вторичных материалов: коврики из отходов пластмасс и резины, шумопоглощающие детали и материалы из прессованных и пропитанных смолой волокон, ящики для перчаток вторичного картона, различные детали из термопластичных полимеров с использованием отходов (в том числе бампер, панель приборов и воздуховоды), регенерированные масла, тормозную и охлаждающую жидкости, катализаторы дожигания выхлопных газов, аккумуляторные батареи.

В частности, устанавливаемые на автомобили аккумуляторы, изготовлены с использованием вторичных материалов. Все детали, которые должны быть повторно переработаны после смятия с автомобиля, имеют специальный знак, означающий пригодность к рециклизации, а также кодовый номер, указывающий на вид использованного сырья.