Спалювання відходів і діоксинів

Діоксини завжди утворюються під час спалювання органічних сполук, що містять хлор, або під час перебігу процесу спалювання в присутності хлору. Важливим джерелом діоксинів є процеси спалювання відходів, у складі яких знаходяться хімічні речовини, що містять хлор, наприклад, ПВХ, полібромефіри і поліхлорефіри, дифеніли або поліхлорбіфеніли.

Рис. 4.7. Перетворення полібромдифенілефірів до діоксинів і фуранів

Полібромдифенілефіри, які додаються до різних пластмас як речовини, що ускладнюють їхнє згоряння, під час спалювання відходів при температурах 783-1083 К легко зазнають циклічних змін: Присадками, що додаються до трансформаторних олій та до інших олій, які знижують їхню горючість, а також покращують охолоджувальні властивості, є ПВХ, які під час спалювання із значною продуктивністю утворюють ПХДД і ПХДФ (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Перетворення поліхлорвуглеводнів до діоксинів і поліхлордибензофуранів

Спалювання відходів, яке розглядається як одна з можливостей їх утилізації, призводить до забруднення навколишнього середовища діоксинами. Дослідження проб ґрунту, води і пилу з територій, прилеглих до сміттєспалювального заводу, виявляють набагато більший вміст діоксинів, порівняно з територіями, що використовуються тільки для сільськогосподарських потреб. Наприклад, сміттєспалювальний завод у Роттердамі, що перероблює на рік 1000000 Мг відходів, виділяє в масштабі року діоксинів в кількості, що співвідноситься з 250 г еквівалентної токсичності діоксинів (підрозділ 4.4.2.3).

Загалом діоксини утворюються на сміттєспалювальних заводах під час таких процесів:

• • спалювання так званих прекурсорів (хлорфенолів, хлорбензолів, хлорбіфенілів). Реакції in situ ПХДД і ПХДФ протікають на шляху термічної конденсації, перегрупування у вільнорадикальних реакціях, реакціях дехлорування та ін. Оптимальний діапазон температури для цих синтезів складає 573-583 К.
• • реакції синтезу діоксинів з атомів вуглецю, кисню, хлору і водню. Реакції синтезу de novo, що відбуваються при температурі плазми, наприклад, безпосередньо у сфері полум'я.
• • каталітичне формування діоксинів і фуранів на поверхнево активних часточках пилу. Вуглець, присутній у пилу, при каталітичній участі металів та оксидів металів з леткого попелу, реагує з НС1, O2, Н2O, утворюючи ПХДД і ПХДФ. Реакції каталітичного творення діоксинів відбуваються в більш холодній сфері реакцій при температурі 573-673 К.

Певні, скоріше слідові, кількості діоксинів можуть походити безпосередньо з відходів. Під час їх спалювання діоксини-забруднювачі з огляду на їхню термічну стабільність не зазнають розкладу при процесі спалювання.

Вважається, що середній рівень діоксинів, які виділяються при спалюванні відходів, складає від 50 до 10000 нг/Нм3 і залежить від складу відходів, що спалюються, від технології спалювання і від технології очищення пилів і газів, що виділяються. Першу з цих умов, тобто зниження рівню діоксинів шляхом добору складу відходів, що спалюються, можна порівняно легко реалізувати. Вистачить такого попереднього сортування, при якому, наприклад, процентне співвідношення складових, що містять хлор, не перебільшувало 65%.

Вибір безпечної технології спалювання потребує фінансових витрат на встановлення устаткування, що гарантує спалювання при температурі 1473-1673 К із часом контакту більше ніж дві секунди, а також каталітичне допалювання газів у камері повторного спалювання. Відповідний каталізатор (А12O3), а також температура (673 К) гарантують розклад хлорованих органічних сполук.

З-поміж поетапних технологій очищення, яким віддається перевага, перераховуються технології, які гарантують:

• • позбавлення від пилу;
• • усування галогеноводнів (НСl, HF):
• • усування оксидів вуглецю;
• • усування оксидів азоту і сірки;
• • усування органічних речовин, зокрема діоксинів.

Останній з вищенаведених етапів комплексного очищення газів реалізується, наприклад, при використанні адсорбції забруднювачів на активному вуглеці.

Ціна комплексної, а отже, безпечної системи позбавлення від пилів й очищення газів дорівнює ціні устаткування для термічної утилізації, що дуже обмежує, з огляду на фінансові аспекти, його встановлення. Звідси випливає також тенденція, яку зараз можна спостерігати, до будування сміттєспалювальних заводів у регіональному масштабі.

Такий підхід, однак, теж має свої вади. Наприклад, в Україні спроба відкрити такий завод у Донбасі (м. Краматорськ) викликала обурення місцевого населення, яке не вірить владі, що завжди "забуває" про очисні споруди.