Экологическая устойчивость в условиях экономики замкнутого цикла

Март 2020 г.

Автор: Сесилия Терлвэй, журналист-фрилансер

В фильме «Назад в будущее II» легендарная машина времени «Делориан», созданная доктором Эмметом Брауном, могла работать на бытовых отходах. Такими представлялись инновации будущего, которое должно было стать реальностью в 2015 г., а значит, мы отстаем уже, как минимум, на пять лет. Хотя о создании топлива для автомобилей из банановых шкурок и пластиковых пакетов пока речь не идет, в сфере обращения с отходами прямо сейчас создаются революционные инновации.

Если мы начнем воспринимать отходы как ресурсы равной — или даже большей — ценности, чем те, которые использовались для их образования, то мы сможем «закрыть» систему и создать настоящую экономику замкнутого цикла. (Фото: HoWei / GettyImages)

По прогнозу Всемирного банка, если не будут приняты решительные меры, то к 2050 г. объем образования отходов в мире достигнет 3,4 млрд тонн, что на 70% выше уровня 2018 г. В странах с высоким уровнем дохода более трети отходов рекуперируется путем переработки или компостирования, тогда как в странах с низким уровнем дохода этот показатель составляет лишь 4%.

Решение проблемы переработки может также помочь в урегулировании климатического кризиса и прекращении вызванного этим кризисом разрушения ценной среды обитания. Чем больше мы используем первичных ресурсов, тем больший вред мы наносим планете. По оценкам Всемирного экономического форума pdf (ВЭФ) ), «одна лишь добыча и переработка ресурсов является источником 90% утраты глобального биоразнообразия и нехватки воды, а также причиной примерно половины последствий глобального изменения климата».

Путем снижения зависимости от добычи нефти и минерального сырья, возможно, удастся остановить образование высокого уровня выбросов и тем самым помочь восстановлению экосистем планеты, которые находятся в тяжелом состоянии. Как отмечает ВЭФ, «разумное использование ресурсов и разработка бизнес-моделей, не предполагающих опору на добычу полезных ископаемых, — это огромная неосвоенная сфера для инновационной деятельности и создания новых моделей роста».

Что для одного отходы, то для другого полезный ресурс

Ключ к созданию полностью экологически устойчивых, закрытых систем, в которых ресурсы используются повторно, перерабатываются и никогда не превращаются в отходы, заключается в экономической ценности. Если мы начнем воспринимать отходы как ресурсы равной — или даже большей — ценности, чем те, которые использовались для их образования, то мы сможем «закрыть» систему и создать настоящую экономику замкнутого цикла. Эта идея не нова. Например, в XVII веке производители виски начали повторно использовать дубовые бочки, в которых перевозили херес из Испании. Это было гораздо дешевле, чем покупать новые бочки, а отправлять пустые бочки обратно в Испанию, чтобы заполнить их снова, не имело смысла. И лишь позднее стало очевидно, что такой подход позволил сделать виски вкуснее.

Аналогичная история произошла в США, где в 1935 г. был принят закон о защите бондарного производства, согласно которому было запрещено повторно использовать бочки для бурбона. В результате использованные бочки стали отходами, а значительная доля виски в Соединенном Королевстве (где бочки можно использовать повторно так часто, как это возможно с точки зрения свойств дерева) теперь выдерживается в американских дубовых бочках.

Но как применить эти принципы к материалам, которые сложнее использовать повторно? В 2016 г. объем пластиковых отходов в мире составил 242 млн тонн, из-за чего многие считают пластик проблемным материалом.

Мировой океан засоряют пластиковые отходы, а в природные экосистемы и пищевую цепочку с пугающей скоростью поступает микропластик. Многие страны и города по всему миру уже значительно снизили масштабы использования пластиковых пакетов либо путем взимания платы непосредственно с потребителей, либо путем обложения налогами ретейлеров, предоставляющих пластиковые пакеты своим клиентам. Кроме того, реализуются инициативы, стимулирующие компании и потребителей отказываться от одноразового пластика. К их числу относятся «Спасение океана» (Sky Ocean Rescue) в Соединенном Королевстве и «Июль без пластика» (Plastic Free July) в Австралии.

Но решит ли проблему полный отказ от пластика? Пластик очень многофункционален, и найти подходящие альтернативы не всегда просто. Более того, важно помнить и о том, что разрабатываемые заменители не должны стать новым источником отходов и выбросов. Один из возможных вариантов решения этой проблемы заключается в повышении эффективности обращения с тем пластиком, который уже существует.

«Основная проблема здесь в том, что сегодня люди считают, что пластик — это абсолютное зло», — отмечает профессор Мартин Аткинс, исполнительный директор компании Green Lizard Technologies. «Однако, на самом деле, преимущества пластика значительно перевешивают преимущества всех остальных доступных нам материалов, например в плане упаковки и транспортировки пищевых продуктов. Единственная проблема с пластиком состоит в том, что мы не знаем, как с ним правильно обращаться, когда он попадает в отходы».

Компания Green Lizard Technologies образована на базе Университета Квинс в Белфасте. Ее деятельность связана с поиском экологичных и устойчивых решений для промышленных проблем. Что касается пластика, то компания предлагает переработку отходов, состоящих из полиэтилентерефталата (PET), в бис(2-гидроксиэтил)терефталат (BHET), органическое соединение, коммерциализацией которого в настоящее время занимается Poseidon Plastics UK.

«Очень часто пластик просто сжигают, чтобы обеспечить возврат энергии. Но это худший способ, так как в процессе сжигания образуется углекислый газ (CO2), а количество получаемой энергии незначительно. Мы разработали процесс, который позволяет разделить пластик на составные компоненты (горючие и химические вещества, растворители), которые затем могут использоваться во второй и третий раз для создания новых продуктов. Эти компоненты можно получить и другим способом, но предлагаемый вариант гораздо дешевле, так как в качестве исходного сырья применяются материалы, которые квалифицируются как отходы».

Важнейшее преимущество процессов, подобных тому, который предлагает Green Lizard, заключается в том, что получаемые в результате материалы могут повторно использоваться в целях создания продуктов такой же ценности, как те, которые перерабатывались изначально.

Как подчеркивает профессор Аткинс, обращение с пластиковыми отходами сопряжено с трудностями, но замена пластика в цепочке поставок продовольствия может привести к увеличению выбросов в ходе транспортировки из-за более тяжелой упаковки (как в случае стекла) или росту объема пищевых отходов. Однако, если бы пластик из отходов можно было повторно использовать экономически выгодным образом, ситуация изменилась бы кардинально.

«На мой взгляд, эта проблема исчезнет, как только пластик получит какую-либо ценность, так люди будут воспринимать его как ресурс, а не как проблему».

Переработка или даунсайклинг

Компания Reswirl, производитель зубных щеток, разрабатывает
неэлектрическую зубную щетку и сменные насадки для
электрических щеток, которые после износа щетины можно вернуть
в компанию для производства новых щеток. (Фото: Reswirl)

С этим согласен Конвей До из компании Reswirl, которая занимается производством зубных щеток: «Значительная доля пластика, который попадает на переработку, по сути дела не перерабатывается, а идет на производство продукции более низкого качества (даунсайклинг). Он измельчается и превращается в менее качественный материал, становясь впоследствии парковыми скамейками, лейками и парковочными ограждениями. Да, это повторное использование, но оно не является цикличным. Пластик все равно рано или поздно окажется на свалке».

Компания Reswirl разрабатывает неэлектрическую зубную щетку и сменные насадки для электрических щеток, которые после износа щетины можно вернуть в компанию для производства новых щеток. Благодаря материалу, из которого они сделаны, и процессу переработки, получаемые продукты можно использовать много раз. И даже если такие зубные щетки попадают в обычные отходы, их ручки биодеградируют безопасным образом, так как сделаны из биоразлагаемого материала полигидроксиалканоата (ПГА).

Компания Reswirl подала патентную заявку на свой процесс переработки и соответствующий материал, хотя, по мнению Конвея До, обладающего большим опытом в сфере дизайна, в рамках процедуры патентования следовало бы в большей мере учитывать то, что происходит после окончания срока службы продукта.

«Я твердо уверен в необходимости учитывать не только то, как производится продукт, но и что с ним происходит после окончания срока службы. Возможно, в рамках экспертизы стоило бы ввести дополнительные критерии для патентных заявок на изделия, процессы или компоненты, которые упрощают повторное использование или переработку».

Недрагоценные металлы

«Есть материал, который успешно используется повторно уже более столетия. Это свинец. Это довольно дорогой металл, у которого есть целый ряд различных применений. И в силу его ценности имеет смысл рекуперация в максимально возможных объемах. Однако с этим связаны свои собственные проблемы», — отмечает доктор Атан Фокс из компании Aurelius Environmental, которая занимается переработкой.

«Многие не осознают этого, но свинцово-кислотный аккумулятор — это, по сути дела, самый успешный в мире продукт с точки зрения переработки. Аккумулятор находится в пластиковом корпусе, который поддается переработке, и этот пластик приносит деньги, так как он сохраняет свою ценность в течение всего пути до создания нового пластика. Также там есть электролит. Это кислота, которую обычно нейтрализуют и превращают в соль, обладающую большей ценностью, и эта соль может использоваться в самых разных промышленных процессах. И наконец, есть сам свинец, который используется для производства аккумуляторов с 1850-х годов».

(Фото: AvigatorPhotographer/GettyImages)

На мой взгляд, эта проблема исчезнет, как только пластик получит какую-либо ценность, так люди будут воспринимать его как ресурс, а не как проблему.

Мартин Аткинс, исполнительный директор Green Lizard Technologies

Может показаться, что это идеальный практический пример экономики замкнутого цикла. Однако выделение свинца из аккумуляторов связано со значительным загрязнением окружающей среды, отчасти потому что сам процесс требует больших затрат средств и энергии и сопровождается крупными выбросами CO2.

Компании Aurelius Environmental удалось разработать процесс, с помощью которого можно рекуперировать активный материал из аккумуляторов, так называемую «свинцовую окись», снизив при этом объем выбросов углерода более чем на 85%. Этот безотходный процесс происходит в холодной воде, а не в печи, что позволяет существенно сократить количество используемой энергии.

«В рамках разработанного нами процесса старый активный материал конвертируется в новый активный материал напрямую. Для этого не нужна очистка и последующее преобразование материалов», — продолжает доктор Фокс. «При этом дополнительное преимущество состоит в том, что тот активный материал, который мы производим с помощью процесса переработки, отличается большей пористостью и подходит для производства более качественных аккумуляторов. Они удерживают больше энергии, чем аккумуляторы, произведенные из ископаемого свинца».

С точки зрения отрасли это мощный экономический стимул для начала использования этого процесса. Именно поэтому компания Aurelius Environmental сейчас ведет переговоры о лицензировании на всех ключевых рынках мира.

Нехватка и изобилие

Отходы — это во многом результат изобилия: когда ресурсов много, цена на них снижается, мы перестаем их ценить и позволяем им выходить из употребления. Грядущая нехватка важных для нас ресурсов, таких как нефть, а также все более глубокое понимание проблем, вызываемых отходами, стимулируют создание инноваций, связанных с первичным и повторным использованием природных ресурсов. Но развиваются ли такие инновации, вызванные нехваткой, достаточно быстро, особенно в контексте изменения климата — это другой вопрос.

Иногда стимулом для инноваций в области обращения с отходами становится не угроза нехватки чего-либо, а совершенно противоположные соображения. Компания Оуина Шарки, The BioFactory, работает над решением медицинских проблем, связанных с неудовлетворительными санитарно-гигиеническими условиями в развивающихся странах.

Компания The BioFactory разрабатывает решения в области санитарии для лагерей беженцев и сельских общин в Африке. Компания предлагает комплексное устройство, которое служит туалетом и при этом обеспечивает переработку отходов с помощью процесса биоферментации, в результате чего человеческие отходы конвертируются в топливо для приготовления пищи и почвоулучшитель. (Фото: The BioFactory)

«Обычные ямные туалеты — это идеальная среда для роста патогенных микроорганизмов. Их очень сложно чистить, и про них часто забывают, в результате чего содержимое может попадать в источники подземных вод, что вызывает самые разные проблемы», — отмечает Шарки. «При этом мы выяснили, что стоимость строительства и обеспечения эксплуатации туалетов — это огромная проблема».

Для того чтобы решить эту проблему, Оуин Шарки уже год занимается разработкой туалета, в котором с помощью биоферментации человеческие отходы превращаются в топливо, биогаз. Этот процесс сам по себе не является новым, однако сделать его экономически целесообразным — непростая задача.

«Проблема санитарии — это нередко проблема бизнеса, а не технологий. Множество других компаний занимаются сбором отходов и их транспортировкой на перерабатывающий завод, производят побочные продукты и продают их обратно пользователям. Мы же пытаемся разработать общественный туалет и систему обработки отходов, в которой все делается в одном месте».

Система, разработанная The BioFactory, позволяет заменить уголь, используемый 80% населения Африки в качестве топлива, на биогаз, что способствует решению ряда медицинских проблем, вызванных угольным дымом, таких как пневмония и рак легких. Кроме того, биогаз — это экологичный альтернативный источник топлива, а значит, эта система помогает противодействовать обезлесению, которое является угрозой для многих африканских стран.

«Мы начинаем пилотный проект в Мозамбике. В рамках этого проекта мы предоставим туалеты для 150–250 человек, у которых в настоящее время нет доступа к базовым удобствам. С помощью этого проекта мы сможем производить биогаз таким образом, что цена энергии будет такая же, как при сжигании угля. Реализация проекта начнется в школах».

Будь то сокращение выбросов в ходе процесса переработки, или извлечение ценности из материалов, которые ранее считались бесполезными, или поиск экономически целесообразных способов перенаправления отходов — совершенно очевидно, что инновации в области обращения с отходами происходят по всему миру. Однако, как отмечено в последнем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), в этой области требуется принятие срочных мер. Нам нужно изменить свое отношение к этой проблеме на глобальном уровне и научиться рассматривать отходы как упущенную возможность для повторного использования ресурсов.

Как отметила дама Эллен Макартур, яхтсменка и основатель Фонда Эллен Макартур, «мы активно работали в прошлом, но нам нужно работать еще активнее в будущем, потому что возможность создания экономики замкнутого цикла более чем реальна, и именно от нас зависит, будет ли она реализована».

«Журнал ВОИС» призван помочь читателям улучшить свое понимание интеллектуальной собственности и деятельности ВОИС и не является официальным документом ВОИС. Используемые в этой публикации обозначения и представляемые материалы никоим образом не выражают мнение ВОИС относительно правового статуса каких бы то ни было стран, территорий или районов или их органов власти или относительно делимитации их границ. Данная публикация не преследует цели отразить точку зрения государств-членов или Секретариата ВОИС. Упоминание в публикации конкретных компаний или продуктов определенных производителей не означает, что ВОИС их поддерживает или рекомендует или отдает им предпочтение перед другими аналогичными компаниями и продуктами, которые в материалах не упомянуты.