مدیریت مواد سمی ، دغدغه ی توسعه پایدار

مقدمه :
تحولات قرن اخیر همراه با ازدیاد جمعیت و پیشرفت تکنولوژی مرحله ی تازه ای از تخریب طبیعت و محیط زیست را در پی دارد. انقلاب صنعتی که در واقع برای بهتر کردن زندگی انسانها رخ داد متأسفانه با تولید و مصرف بیشتر، ناگواری های بسیاری برای محیط زیست زندگی انسان ‎ها به وجود آورده است. در صد سال اخیر که آوازه پیشرفت بشر و به اصطلاح متمدن شدن او مطرح شده، کره ی زمین خسارات فراوانی دیده است که بازتاب نخست آن متوجه خود انسان است.
به راستی فقط یک کره ی زمین وجود دارد که نابودی یا بهبودی آن به دست ماست. بنابراین انسان دشمن یا دوست خویش است و آتیه ی خویش و نسل آینده را در دست دارد.
آلودگی های بی حد و اندازه ی کره زمین و بسیاری از ناملایمات زیست محیطی اخیر جوامع، صرفاً بخشی از مشکلات ناشی از این بی توجهی هاست که بر زندگی ما تحمیل شده و بازتابش نیز به سوی ماست. بهسازی محیط و کنترل مواد زائد جامد نوعی مبارزه با این آشفتگی ها ست. وجود میلیون ها تن زباله ی شهری و ده ها هزار نوع ماده سمی و خطرناک در آنها که حاصل فعالیت های روزمره ی انسان است، سبب آلودگی های گسترده ای در محیط شده است که 60 تا 90 درصد از انواع سرطانها را بطور مستقیم یا غیر مستقیم به خود اختصاص داده است.

اهمیت موضوع :
امروزه حفظ محیط زیست درگیر مسائل و مشکلات فراوانی می باشد که در این میان تولید مواد زائد از فعالیتهای گوناگون انسانی دارای سهم چشمگیری بوده و روز به روز ابعاد تازه تری پیدا می کند. که در این راستا مواد سمی و خطرناک سهم عمده ای در آلوده سازی محیط زیست را دارند که زمان و هزینه ی زیادی جهت برطرف نمودن اثرات مخرب آنها صرف می شود.
بدین ترتیب مواد حاصل از تمدن انسان ممکن است سرانجام به اندازه ای مخاطره انگیز باشد که اصل زندگی انسان و دیگر موجودات را مورد تهدید جدی قرار دهند. بطوریکه مشهود است تنها یک کره ی زمین وجود دارد لذا بسیار تأسف انگیز است که تنها کره ی مسکونی بحدی دستخوش چنین سهل انگاری هایی قرار گیرد که در قرن پیشرفته ای چون زمان کنونی خطر آلودگی های ناشی از پسماندهای خطرناک و سمی تا حد نابودی زمین و همه موجودات آن پیش رود. خطر این آلودگی به اندازه ای است که اگر در مقابله با آنها برخورد اساسی نشود قرن دیگری وجود نخواهد داشت.

مواد زائد سمی و خطرناک :
بر اساس تعریف آژانس بین المللی حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA)، زباله های خطرناک به مواد زائد جامدی اطلاق می شوند که بالقوه خطرناک هستند و یا اینکه موجبات خطر را برای سلامتی انسان و سایر موجودات زنده بوجود آورند.

مدیریت مواد زائد سمی و خطرناک :

شناسایی کامل زباله های سمی و خطرناک مبنای اصلی روش های جمع آوری، دفع و یا انهدام آنهاست. بدون شناسایی و پی بردن به خواص اصلی و مسأله سازگاری و یا عدم سازگاری این مواد نسبت به یکدیگر امکان جمع آوری صحیح و دفن بهداشتی یا استفاده ی مجدد از آنها وجود ندارد. طبق روال فعلی درجه ی خطرناک بودن این مواد بر اساس نیروی تخریب و زیانهای حاصل از عدم کنترل صحیح و تخلیه ی نابجای این مواد در محیط سنجیده می شوند. متأسفانه وضعیت خطرزایی و تعیین کیفیت آلودگی های ناشی از این مواد تاکنون روی انسان و سایر موجودات زنده ی زمینی به علل مختلفی مانند رعایت مصلحتهای کاذب و سیاسی چندان بررسی نشده و یا نتایج آن به شکل آزاد در اختیار مردم قرار نگرفته است. تنها معیارهایی که در طبقه بندی این مواد ملاک عمل بوده میزان سمیت آنها برای انسان و گیاه و نیز تأثیر پذیری آنها نسبت به فعالیتهای ژنتیکی و عوامل بیولوژیکی خلاصه می شود.
مدیریت بهینه در راستای جمع آوری و دفع مواد زائد خطرناک و سمی، بررسی کامل خطرات مستقیم و غیر مستقیم این مواد در محیط با رعایت کامل استانداردهای ویژه، ضروری بوده و بایستی همواره با پیشرفت علوم و فنون مورد تجدید نظر قرار گیرند. تا براساس میزان خطرات آنها مناسب ترین و بهترین روش برای دفع آنها در پیش گرفته شود. هدف اصلی در مدیریت مواد زائد خطرناک در واقع ایجاد امکاناتی برای هرچه کمتر کردن اثر آنها در محیط است. بازیافت بر طبق ضوابط اصولی – بهداشتی بعنوان یکی از مهم ترین راهکارهای مدیریتی از الویت خاصی برخوردار است.

بازیافت :
فرآیند جمع آوری، اصلاح، و به جریان در آوردن مجدد تولیدات مصرف شده را – به گونه ای که بتوان از آنها مجدداً استفاده کرد- بازیافت می گویند. با توجه به رشد فزاینده جمعیت و توجه روز افزون دولت به امر حفاظت از محیط زیست مسئله جمع آوری، بازیافت و استفاده مجدد در چرخه تولید اهمیت خاصی یافته است. چراکه بازیافت بعنوان یکی از راهکارهای موثر بوده که از نظر هزینه مقرون به صرفه است و صرفه جویی در انرژی و محیط زیست پاک تر، اساس آن را تشکیل می دهد. به دلیل محدودیت منابع طبیعی، اگر بازیافت زباله صورت گیرد، نیاز به استخراج مواد خام، کمتر شده و منابع طبیعی برای نسل های آینده حفظ می گردد. از همه مهم تر بازیافت مواد موجب می شود که نیاز به ورود مواد خام از خارج کشور کمتر شود و در نتیجه وابستگی اقتصادی کاهش و تولید ملی افزایش پیدا کند.
از آنجا که بازیافت به عنوان مهم ‍ترین روش در تسکین و تخفیف مشکل مواد زائد جامد مطرح می باشد به طوریکه می تواند کیمیاگری جدید محسوب شود و زباله را به عنوان طلای کثیف معرفی نماید، لذا باید به عنوان یکی از مطلوبترین روش دفع بهداشتی زباله در رأس برنامه های مدیریت پسماند قرار گیرد.

باتری های تر سرب – اسیدی :
در این میان یکی از پسماندها که بواسطه داشتن فلزات سنگین و ترکیبات شیمیایی جزو پسماندهای خطرناک محسوب شده و از نظر زیست محیطی و اقتصادی معضلات زیادی را ایجاد می کنند، باتری ها می باشند. در طبقه بندی شیمیایی، باتری ها به دو دسته ی باتری تر و خشک تقسیم می شوند. بسیاری از باتری های تر سرب – اسیدی هستند که در وسایط نقلیه مورد استفاده قرار می گیرند. باتری های خشک به نام باتری های مصرفی و غیر اتومبیلی شناخته شده اند. که خود بر دو نوع، یکبار مصرف و قابل شارژ می باشند.

باتوجه به توسعه روز افزون صنایع خودرو سازی به دنبال افزایش جمعیت و نیاز به خودرو برای هر خانوار، کشور ما سالیانه با افزایش تولید خودرو از سوی کارخانجات خودرو مواجه است. باتری های سرب – اسیدی از دیر باز منبع اصلی تأمین انرژی الکتریکی در خودروها اعم از سبک و سنگین می باشد. باتوجه به اینکه باتری ها عمر مفید دارند و بعد از طی شدن آن باید تعویض گردند، سالیانه با جمع انبوهی از باتری های سرب – اسیدی مواجه هستیم. از نظر ساختار این باتری ها از شبکه های سربی تشکیل شده اند که سطح این شبکه های سربی از اکسید سرب یا لیتارژ بصورت خمیر اندود می باشند و این صفحات اندود شده با لیتارژ تحت واکنش شیمیایی با اسید سولفوریک داخل محفظه باتری قرار می گیرند. در حالت کلی می توان گفت یک باتری خودرو از یک محفظه پلاستیکی و شبکه های سربی اندود شده با اکسید سرب – الکترولیت که اسید سولفوریک می باشد و اتصالات مربوط به شبکه های باتری و سرباتری می باشد که نهایتاً دو قطب مثبت و منفی از محفظه پلاستیکی باتری خارج شده و نیروی محرک خودرو را فراهم می آورد. بعلت واکنشهای شیمیایی درون محفظه ی باتری که منجر به تولید جریان الکتریکی می شود. اینگونه باتریها به دلیل غیرقابل بازگشت بودن واکنشهای شیمیایی دارای دوره عمری مشخص هستند و پس از رسیدن به انتهای دوره عمری خود، علیرغم محتوای فلزی بالا بخصوص سرب، غیرقابل استفاده، فرسوده و از جمله پسماندهای خطرناک محسوب می گردند. دور انداختن و دفن کردن باتری ها می تواند در کوتاه مدت خسارات زیادی به محیط زیست منطقه وارد آورد. بخصوص اگر آبشویی فلزات سنگین به آبهای سطحی و زیر زمینی وجود داشته باشد در طولانی مدت معضلات غیر قابل جبران رو موجب می شود. چراکه این آلودگی به خاکهای کشاورزی منتقل و از طریق ریشه های گیاهان جذب و به محصولات کشاورزی، زنجیره های غذایی و نهایتاً انسان انتقال یافته و در نتیجه ضرر و زیانهای جبران ناپذیری را به محیط زیست، انسان، جانوران و گیاهان وارد می کنند.
پس لازم است فرآیندهایی را که از نظر زیست محیطی کمتر آسیبی را وارد می کنند، برای بازیافت باتری های سرب اسیدی طراحی گردند.

بازیافت باترهای سرب/ اسیدی فرسوده :
هم اکنون بازیافت باتری های سربی فرسوده به ۲ شیوه سنتی – غیر اصولی و روش اصولی در کشور صورت می گیرد. کارشناسان معتقدند حتی روش های اصولی نیز باید با به کارگیری فناوری های نوین و اصول زیست محیطی ارتقا یابند. چرا که صنعت بازیافت همانند سایر صنایع در حال تغییر و تحول بوده، لذا طراحی فرآیند برای بازیافت مواد زائد جامد بخصوص مواد زائد خطرناک و سمی با چشم انداز تولید ایمنی، بهداشت و حفاظت فردی، حفاظت از محیط زیست باید صورت گیرد.

* روش سنتی و غیر اصولی فرآیند بازیافت سرب از باتری های فرسوده که به سال های 1930 برمی گردد، روش های ساده بر مبنای ذوب و احیا هستند و عمدتاً امکان جداسازی اجزا و بازیافت کامل اجزا در این روش ها وجود ندارد و صدمات جبران ناپذیری به محیط زیست وارد می شود. چراکه 25-20 درصد وزن باتری فرسوده الکترولیت (محلول آبی اسید سولفوریک) می باشد که در روش های اولیه، اقدامی جهت خنثی سازی و تولید محصول جانبی انجام نمی شود و باعث آلودگی آب، خاک و هوا می گردد.
ترکیبات سرب دار حاوی حداقل 50 درصد سولفات سرب می باشد که فرآیند ذوب و احیا این ترکیبات در کوره های حرارتی و در حضور کک به عنوان عامل احیاء ترکیبات سرب، با انتشار گازهای Sox همراه بوده و صدمات جبران ناپذیر به محیط زیست وارد می کند.
شایان ذکر است در چنین روش هایی از پلاستیک ها به عنوان سوخت در فرآیند ذوب و احیا استفاده می شود، که به علت احتراق ناقص با آلودگی هوا همراه می باشد.
با توجه به موارد فوق الذکر، چنین روشی عملاً باید در کشور منسوخ گردد. با توجه به اهمیت و ضرورت بازیافت باتری های سربی – اسیدی طراحی فرآیند برای بازیافت چنین پسماندهای خطرناک و سمی با تدابیر و ضوابط تولید ایمنی، بهداشت و حفاظت فردی، حفاظت از محیط زیست ضرورتی انکار ناپذیر دارد.

بازیافت باتری های سرب – اسیدی با روش پیرومتالورژی
بر اساس تکنولوژی نوین و سازگار با محیط زیست

– خردایش و تفکیک اجزای باتری فرسوده و انجام فرآیندهای جانبی
ابتدا باتری های سرب اسیدی وارد کارخانجات بازیافت شده و به شکل منظم با چیدمان مشخص در سطح پالت قرار می گیرند. سپس توسط دستگاه استرچ پالت کاملاً لمینه شده تا موقع حمل و نقل و جابجایی اسیدهای موجود در باتری پخش نشوند. در مرحله ی بعد باتری ها توسط دستگاه برش بصورت منظم از سطح بالایی برش داده شده و اسیدهای موجود در باتری به وسیله پمپ اسید به مخزن نگهداری اسید سولفوریک ضایعاتی هدایت شده و در آنجا ذخیره سازی می شوند. در این مرحله برای خنثی سازی اسید سولفوریک ضایعاتی یک راکتور خنثی سازی از جنس استنلس استیل با میلگرد دور مشخص طراحی شده و اسید ضایعاتی وارد راکتور واکنش شده و بوسیله محلول کربنات سدیم عمل خنثی سازی اسید حاوی سرب انجام می گیرد. که محصولات این واکنش کربنات سرب و سولفات سدیم می باشد. کربنات سرب در مراحل بعدی برای تولید شمش سرب مصرف می گردد و سولفات سدیم تولیدی بعد ازکریستالگیری، وارد خشک کن شده و نهایتاً بسته بندی و وارد بازار می گردد.
در نتیجه این فرآیند، کلیه اسیدهای ضایعاتی حاصله خنثی گشته و تبدیل به محصولات با ارزش می شود. به این ترتیب که پسماند اسید سولفوریک کلاً حذف شده و سولفات سدیم تولیدی به مصرف کارخانجات مختلف شیمیایی اعم از تولید کنندگان پودرهای شوینده می رسد.
این اسید در حالت عادی و در صنایع بازیافتی که بصورت سنتی اداره می شوند، به دور از چشم مأموران محیط زیست دور ریخته می شوند. ولی روش فوق الذکر روشی است که از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی مقرون به صرفه بوده و بعنوان یک مزیت در نظر گرفته می شود.
پس از تخلیه ی اسید باتری، شبکه ها و اتصالات سربی داخل باتری بهمراه خمیر اکسید سرب موجود در آنها توسط دستگاه سپراتور جداسازی شده و به طرف انبار هدایت می شود.
محفظه باتری که از جنس پلاستیک می باشد به کارگاه تولید گرانول هدایت می شود که در آنجا پس از شستشوی محفظه های باتری با آب این محفظه های پلاستیکی به سمت آسیاب پلاستیکی هدایت شده و در آنجا خرد می شوند. پس از خرد شدن دانه بندی شده و مجدداً توسط آب داغ شستشو داده می شوند. و پس از آن به سمت خشک کن دوار هدایت شده و در دمای 70 – 80 درجه سانتیگراد توسط هوای گرم فن دمنده خشک شده و پس از خشک شدن بسته بندی و برای مصارف مختلف صنعتی بارگیری می شوند.
– استحصال سرب از ترکیبات سرب دار
و اما در مورد شبکه ها و اتصالات باتری که این شبکه ها و اتصالات بهمراه خمیر سرب موجود در آنها به کوره های دوار جهت ذوب و بازیابی محتوی سربی موجود در آن هدایت می شوند.

کوره های دوار مورد استفاده در این فرآیند از نوع فرع افقی بوده و دمای موجود در آن بین600 – 800 درجه سانتیگراد متغییر می باشد. فرآیند ذوب در کوره به این ترتیب است که پس از رسیدن کوره به دمای 600 درجه سانتیگراد، صفحات، اتصالات و خمیر اکسید سرب توسط لیفتراکهای مخصوص به داخل کوره شارژ می شوند. در ابتدا دمای کوره در حدود 600 درجه سانتیگراد ثابت باقی می ماند که برای افزایش دمای کوره از زغال کک استفاده می شود. شایان ذکر است، مصرف زغال کک بستگی به وزن بار شارژ شده بداخل کوره دارد که این رقم برای هر کوره متغییر است و هنگامی که زغال کک بداخل کوره شارژ شد، علاوه براینکه موجب افزایش دمای داخل کوره از 600 درجه سانتیگراد به800 درجه سانتیگراد می شود، همچنین دمای داخل کوره رو در این محدوده ثابت نگه می دارد. در این میان افزودن های دیگری نیز به جهت بالا بردن راندمان کوره و کم شدن سرباره به کوره شارژ می شوند. اما نکته ی موجود اینست که مقدار قابل توجهی از سرب مذاب در دمای 800 درجه سانتیگراد تبدیل به بخار سرب می شوند. و اگر این بخار به محیط زیست وارد شود صدمات جبران ناپذیری را موجب می شود. لذا برای حل این معضل، خط تولید به بگ فیلتر هایی مجهز گشته که بتواند بخارات سرب را جذب کنند. سیستم کار به این طریق است که بخارهای سرب حاصل از احتراق کوره توسط یک فن مکنده به داخل یک اسکرابر هدایت شده و در داخل اسکرابر جریانی از هوای سرد برای خنک شدن بخار ورودی وارد می شود. این جریان هوای سرد توسط کمپرسورهای هوا که برای اینکار تعبیه شده اند از قسمت تحتانی اسکرابر وارد می شوند. پس از سرد شدن بخارهای خروجی کوره این بخارها با اکسیژن موجود در هوای تولید شده واکنش داده و تولید اکسید سرب سفید رنگ می کند. این اکسید سرب سفید رنگ تولید شده در منافذ الیاف بگ فیلتر باقی می ماند و هیچ بخار سربی از این منافذ خارج نمی شود. سپس این اکسید سرب تولید شده توسط جت فن به پایین بگ فیلتر هدایت شده و در آنجا بسته بندی و بصورت اکسید سرب به فروش می رسد. در نتیجه این فرآیند هیچ بخار سمی سرب وارد محیط زیست نمی شود. و بدلیل تولید اکسید سرب از بخارات سرب کوره، این فرآیند علاوه بر سلامت محیط زیست دارای توجیه اقتصادی قوی از نظر فروش اکسید سرب است.

– پالایش و آلیاژسازی سرب
در انتها خروجی کوره که سرب مذاب است توسط دستگاه قالب گیری اتوماتیک، قالب گیری شده و تبدیل به قالبهای 25 کیلوگرمی سرب می شود. که این قالبها مجدداً در تولید باتری تازه و جدید مورد استفاده قرار می گیرد.
از بررسی فرآیند ها و تمهیدات زیست محیطی اتخاذ شده در تکنولوژی های نوین بازیافت می توان موارد ذیل را نتیجه گیری نمود:
– محل انبارش عمدتاً با بتن آرمه و لایه ای از بتن ضد اسید و پوشش پلیمری مقاوم در برابر اسید طراحی و اجرا می شود تا از آلودگی آب و خاک جلوگیری شود.
– محل انبارش سرپوشیده بوده و بخارات اسید متصاعد شده با سیستم اسکرابر جمع آوری و خنثی می شود تا انتشار و آلودگی هوا به حداقل برسد.
– محل نصب تجهیزات خردایش، جداسازی و سولفورزدایی با پوشش های مقاوم در برابر اسید طراحی شده و دائماً تحت مکش اسکرابر قرار دارد.
– کلیه اجزا باتری فرسوده جداسازی شده و هر کدام مسیر بازیافت و تبدیل به محصول نهایی را طی می کنند و برخلاف روش های سنتی که جمع آوری و دفع صحیح الکترولیت ممکن نیست، در تکنولوژی های نو، الکترولیت خنثی شده و به محصول سولفات سدیم که در صنایع مختلف کاربرد دارد تبدیل می شود.
– خمیر پس از جداسازی وارد مرحله سولفورزدایی می شود که طی آن میزان سولفات سرب خمیر از حداقل 50 درصد به حداکثر 5 درصد کاهش یافته است که انجام این فرآیند، انتشار گازهای گوگردی در فرآیند ذوب و احیا را به حداقل می رساند.
– گازهای حاصل از احتراق و واکنش در کوره دوار پس از طی مرحله احتراق کامل در حضور مازاد گاز اکسیژن و عبور از چندین سری سلول بگ فیلتر از دودکش خارج می شود و بطور آنلاین میزان غبار خروجی از دودکش اندازه گیری می شود.
– طراحی تکنولوژی های نوین به گونه ای است که غبارات جمع آوری شده با بگ فیلترها، مجدداً جهت استحصال به فرآیند ذوب و احیا برمی گردد.
– فرآیندهای نو فاقد هرگونه پسماند آبی می باشد.

فراموش نکنیم:
زندگی سالم و عاری از هر گونه آلودگی حق مسلم همه موجودات کره ی زمین است…..