Экологический подход к оценке строительных материалов из отходов промышленности

  Ежегодно в России образуется около 7 млрд т отходов, а утилизируется лишь небольшая их часть (по различным данным от 5 до 28%). Основную долю среди используемых отходов составляют металлургические шлаки. В отвалах накоплено более 80 млрд т твердых отходов различного типа. Для складирования только твердых отходов предприятий Москвы ежегодно в области выделяется 20 га земли. Огромные объемы реконструкции жилого фонда, снос домов первых массовых застроек, так называемых “хрущевок”, дает все возрастающие количества строительных отходов. Одна только типовая (4 подъезда) пятиэтажка оставляет после себя около 4 тыс. тонн крупногабаритного лома.
   В то же время установлено, что использование промышленных отходов позволило бы покрыть до 40 % потребности строительства России в сырьевых ресурсах, на 10–30 % сократить затраты на изготовление строительных материалов и значительно снизить антропогенные нагрузки на окружающую среду. Следует отметить, что постоянный рост выхода и накопления промышленных отходов в России происходит на фоне дефицита качественных природных ресурсов.
   Одним из сдерживающих факторов при использовании отходов является настороженное отношение к ним как к потенциальным источникам экологической опасности для человека.

   Отсутствует методика всесторонней экологической оценки отходов и материалов на их основе. Нет до сих пор такой методики и для известных, широко используемых в строительстве материалов. Основными принципами такой методики должны стать экологические принципы: “отходы – техногенные ресурсы”, “загрязнители окружающей среды – вещества не на своем месте” и др. То есть каждому отходу нужно найти “свое место”, свое направление применения. Такой подход облегчит поиск экологически правильных вариантов использования отходов в рамках “ниши” ресурсного дефицита.
   В МГСУ проводятся фундаментальные исследования по созданию методики экологической оценки строительных материалов. Одним из этапов является разработка концепции экологических предпочтений в использовании техногенного и природного сырья, представленной на схеме.
   В России экологическая оценка строительных материалов в основном проводится по показателям санитарно-гигиенической, радиационной и пожарной безопасности, т.е. оценивается безопасность материала для человека, для среды его обитания “здесь и сейчас”. Однако в настоящее время в соответствии с концепцией “устойчивого развития” (sustainable development) подход должен быть иным. На первом этапе необходимо в первую очередь оценивать нагрузки на окружающую среду, оказывающие влияние на глобальные экологические изменения (“парниковый эффект”, озоновые дыры и т.д.).
   Далее необходимо учитывать влияние на окружающую среду не только самого материала, но и процессов, сопровождающих материал по его жизненному циклу (от “рождения” до “смерти”) от добычи сырья для его изготовления до уничтожения, захоронения или, что более предпочтительно, повторного использования его для изготовления новых материалов. Это позволяет “замкнуть” жизненный цикл материала, сократить количество отходов и способствовать ресурсосбережению.
   Предлагаемая методика экологической оценки строительных материалов учитывает весь жизненный цикл материала, понятие которого введено в стандартах
   ISO 14000. Материалы рассматриваются и оцениваются по экологической безопасности не по принципу “здесь и сейчас”, а “везде и всегда”. При этом оцениваются не только прямые (явные) негативные воздействия, такие как эмиссия вредных веществ, образование отходов и т.п., но и косвенные эффекты (дефицитность сырья, влияние на здоровье человека, ухудшение качества окружающей среды и т.д.).
   Оценка экологических эффектов при взаимодействии строительного материала с окружающей средой базируется на комплексе независимых методов:
 -  метод сопоставительного анализа (метод рассуждений) базируется на имеющейся научной информации, ее анализе и последующих логических рассуждениях. Он дает относительную оценку нагрузок на человека и окружающую среду и позволяет расположить сравниваемые материалы в порядке экологического предпочтения. Результатом являются карты экологического выбора строительных материалов, которыми может пользоваться потребитель;
 -  системный анализ (метод “черного ящика”) заключается в анализе и математической оценке всех входных и выходных потоков;
 -  метод графов (ориентированные графы для решения многокомпонентных эколого-экономических задач);
 -  квалиметрический метод (для оценки интегрального качества материала).
   Для всех перечисленных методов разработаны оценочные модели и схемы. В них используются конкретные сведения об отходах промышленности и материалах на их основе в виде данных о химическом и фазовом составе, характеристиках структуры, характере поверхности и т.д.
   Предложена принципиальная аналитическая схема оценки экологических эффектов по этапам жизненного цикла материала:
   - добыча сырья;
   - изготовление материалов и изделий;
   - этап строительства;
   - эксплуатация;
   - мероприятия по продлению этапа эксплуатации (ремонт, реставрация, реконструкция);
   - снос здания, сооружения (сопровождается огромным количеством отходов).
   Неотъемлемой частью практически каждого этапа является транспортировка, дающая дополнительные нагрузки на окружающую среду. Фрагмент аналитической схемы для одного из этапов жизненного цикла – этапа добычи и транспортировки сырья приведен в таблице.

   Аналогичным образом для остальных этапов жизненного цикла материала выявлены и систематизированы основные экологические эффекты. Данная схема позволяет прогнозировать наиболее существенные риски на каждом этапе жизненного цикла строительного материала и предусмотреть соответствующие мероприятия по снижению негативных нагрузок на окружающую среду.
   Оценочное значение присваивается следующим шести факторам: повреждение экосистемы, дефицитность сырья, выбросы в окружающую среду, затраты энергии, здоровье человека и положение с отходами. Уровень негативного влияния для каждого фактора может быть оценен в баллах:
   3 балла – наибольшее негативное влияние;
   2 балла – среднее по уровню негативное влияние;
   1 балл – наименьшее негативное влияние.
   Отсюда, суммарная нагрузка на окружающую среду для различных строительных материалов может составлять от 6 до 18 баллов. Минимальному негативному влиянию соответствует 6 баллов. Так можно оценить, например, материалы из древесины. Причем, если использовать мероприятия по снижению экологических нагрузок (см. таблицу), можно получить сумму баллов и менее 6.
   Предложена шкала суммарной экологической нагрузки на окружающую среду и человека от строительных материалов, в соответствии с которой нагрузки с суммой баллов меньшей или равной 6 относятся к низким, от 7 до 12 баллов – к средним, от 13 до 18 баллов – к высоким.
  Ни один материал не может быть назван “экологически чистым”, т.к. ни один материал не может быть изготовлен без затрат материальных ресурсов и энергии. Но, рассматривая жизненный цикл материала, можно для каждого вида строительных работ выделить нежелательные с экологической точки зрения материалы, использования и производства которых следует избегать, и расположить сравниваемые материалы в порядке экологического предпочтения.
   Всесторонний анализ экологических эффектов позволит более взвешенно оценить материалы с использованием техногенного сырья и в ряде случаев “реабилитировать” их в глазах производителей и потребителей. Экологический подход показывает, что использование отходов позволяет снизить нагрузки на окружающую среду (не затрагиваются природные ресурсы, не нарушаются природные экосистемы, ликвидируются отвалы и т.д.) и “замкнуть” жизненный цикл: отходы вновь возвращаются в производство в качестве сырья. Такой подход позволяет объективно оценить целесообразность использования отходов в производстве строительных материалов, а для некоторых отходов рекомендовать безопасные альтернативные области использования.