Управление инновационными процессами утилизации автомобиля на стадии его проектирования

Аннотация

Рассмотрены проблемы утилизации выводимых из эксплуатации автомобилей. Показано, что инновационные подходы к проектированию автомобилей с учетом последующей утилизации позволяют снизить нагрузку на окружающую среду и возвратить в экономику до 95% автокомпонентов и вторичных материальных и энергетических ресурсов.

Полный текст

Автотранспортные средства (АТС), вышедшие из эксплуатации, представляют значительную угрозу для окружающей среды ввиду большого объема образующихся отходови наличия в них токсичных веществ, которые оказывают длительное негативное воздействие, как на здоровье людей, так и на экосистемы. Ежегодно свалки всего мира пополняются примерно 10 миллионами тонн отходов от отслуживших автомобилей. Почти столько же отходов образуется в результате ремонта и технического обслуживания автомобилей. Общее увеличение численности автомобилей и сокращение периода их эксплуатации и, как следствие, резкое увеличение нагрузки на окружающую среду потребовало от общества разработки жестких требований к производителям и потребителям автотехники, позволяющих ограничить ее пагубное воздействие на окружающую среду.Для снижения ущерба окружающей среде избыточным ресурсопотреблением необходимы инновационные подходы к проектированию автомобиля с целью более эффективного рециклирования и утилизации автокомпонентов и материалов. Наряду с безопасностью АТС, токсичностью выбросов, топливной экономичностью, рециклирование должно являться предметом повышенного внимания конструкторов. Это позволит уменьшить образование отходов, сократить потребление материальных и энергетических ресурсов, снизить затраты на производство автокомпонентов и материалов за счет использования вторичных материальных ресурсов, сократить потребности в природных ресурсах, снизив тем самым нагрузку на окружающую среду.Раньше других это поняли страны с высоким уровнем производства и потребления автотранспортных средств - США, Япония, страны Европейского сообщества.В настоящее время утилизируемость автомобилей после выведения из эксплуатации является одним из основных показателей, определяющих их конкурентоспособность на современных мировых рынках.Европейские нормы [1] возврата в хозяйственный оборот материалов утилизируемых автомобилей (% от массы автомобиля) представлены в табл.1.Таблица 1Европейские нормы возврата в хозяйственный оборот материалов утилизируемых автомобилейВид утилизацииС 2006 г.С 2015 г.Утилизация, включая энергии, %сжиганиеиполучение8595Рециклирование с материалов, %получениемвторичных8085Автомобили, не соответствующие требованиям директивных документов ЕС, не могут продаваться в странах содружества.Следует особо отметить, что сокращение жизненного цикла автомобиля за счет раннего выведения его из эксплуатации позволяет вернуть в производственный цикл до 50-60% деталей, снятых с автомобиля при утилизации.Ситуация с утилизацией автомобилей в России серьезно отличается от принятых европейских норм. Главной целью организаций, занятых переработкой отслужившей автотехники, является максимально возможное извлечение металлолома. А его в среднестатистическом автомобиле содержится не более 72% (табл. 2).Материальный состав автомобиля среднего классаТаблица 2МатериалСодержание, %Черные металлы65Пластмассы11Цветные сплавы7Резины6Шумо-, вибропоглощающие материалы5Стекла4Текстильные материалы2Все остальные материалы (пластмасса, резина, текстиль, стекло и др.) идут чаще всего на свалку, что связано со значительной трудоемкостью демонтажа автокомпонентов. Кроме того, некоторые нормативные документы запрещают использовать повторно снятые с утилизируемых автомобилей компоненты. Так, согласно приказу Минпромторга России №8 от 15 января 2010 г. руководитель пункта утилизации несет персональную ответственность в соответствии с действующим законодательством за недопущение вторичного использования деталей, комплектующих и прочих составных частей утилизируемого транспортного средства [2].Такое расточительное отношение к ценнейшим ресурсам недопустимо. Поэтому необходим инновационный подход к проблеме утилизации автомобиля, который должен заключаться в необходимости рассмотрения этого процесса на самой ранней стадии его проектирования: при выборе материалов и конструкции. Крупные отечественные автопроизводители, в частности, ВАЗ. ГАЗ, КамАЗ, не дожидаясь принятия необходимой отечественной нормативно-правовой базы в области утилизации автомобилей, уже сегодня руководствуются нормами, принятыми в Евросоюзе [3]. К этому их побуждает стремление к экологизации выпускаемой продукции и требования Евросоюза к эксплуатируемым автомобилям.Подробный анализ воздействия автомобиля на окружающую среду (Total Life Cycle Analysis) должен проводиться еще на стадии проектирования и разработки нового автомобиля. Международный стандарт ISO 22628 «Транспорт дорожный. Пригодность к переработке для повторного использования и восстанавливаемость деталей. Метод расчета» [4] устанавливает для транспортных средств методику расчета коэффициента использования вторичных ресурсов и коэффициента восстанавливаемости деталей.Инновационные технологии утилизации необходимо закладывать в конструкцию автомобиля при его разработке, для чего при проектировании автомобиля следует учитывать пригодность используемых материалов к рециклингу, отдавать предпочтение легкоразъемным соединениям, облегчающим разборку автомобиля.Основные направления повышения экологической безопасности автомобилей на стадии утилизации, которые необходимо учитывать еще на стадии проектирования с целью максимально возможного использования компонентов и материалов, следующие:применение для деталей и компонентов автомобилей крепежных элементов, способствующих эффективному демонтажу, позволяющему сохранить их целостность и внешний вид;использование для изготовления пластмассовых деталей только термопластичных полимерных материалов, пригодных для многократной переработки без серьезного изменения характеристик;применение специальной маркировки деталей из резины и пластмассы с целью облегчения видовой сепарации изделий из различных материалов и рационального их использования и др.Пластмассы используются как в интерьере автомобиля, так и для изготовления крупногабаритных деталей кузова. Из них изготавливают: панель приборов, передний и задний бамперы, решетку радиатора, капот, облицовочные панели крыши и дверей, подушки и спинки сидений, крышку багажника, передние и задние крылья, бензобак, бачки для рабочих жидкостей и многое другое. Для обеспечения повторного использования материалов, из которых изготовлены эти автокомпоненты, необходимо использовать термопластичные полимеры, а также применять модульный принцип конструирования автомобиля из интегрированных крупных блоков.При выборе конструкции соединения деталей автомобиля устанавливается следующая приоритетность:быстроразъемные соединения с использованием защелок, зажимов, клипс и др.;резьбовые соединения, винты, болты, шпильки, доступные для электро- и пневмоинструмента;легкоразъемные клеевые соединения.Создание легкоразъемных клеевых соединений деталей автомобилей обеспечивается применением анаэробных клеев-герметиков [5].Для организации эффективной системы утилизации автомобиля необходимо использование единой информационной базы данных, которая помогает автопроизводителям и их поставщикам лучше ориентироваться в выборе конструкционных материалов. Информационная база данных может оказать значительную помощь и предприятиям, занятым утилизацией автомобилей, в осуществлении разборки автомобиля, сортировки, а также переработки снятых узлов и деталей.В Европе создана IMDS (International Material Data System) - международная электронная база обо всех материалах, используемых в деталях и узлах автомобиля, в которой представлены все крупные зарубежные автопроизводители.Данные IMDS об автокомпонентах используются автопроизводителями для управления показателями утилизации.IMDS доступна в Интернете, предусматривает надежную парольную защиту и является средством международной коммуникации. Членство в IMDS упрощает прохождение сертификационного аудита у производителя.ВыводыТаким образом, управление инновационными процессами утилизации автомобиля еще на стадии проектирования транспортного средства с учетом пригодности используемых материалов к рециклингу, использование в его конструкции легкоразъемных соединений, маркировка и кодирование узлов и агрегатов, позволяющие их идентифицировать, будут способствовать возврату в технологический процесс снятых при демонтаже деталей и производству вторичных материальных ресурсов.