Переработка отходов — деятельность, заключающаяся в обращении с отходами с целью обеспечения повторного (вторичного) использования в народном хозяйстве полученных сырья, энергии, изделий и материалов. Под обращением с отходами понимается деятельность, включающая сбор, размещение, утилизацию, обезвреживание, транспортирование, хранение, захоронение, уничтожение и трансграничные перемещения отходов, а также организационно-технологические мероприятия по техническому регулированию работ с отходами, включая предупреждение, минимизацию, учёт и контроль образования и накопления отходов. Целью переработки является превращение отходов во вторичное сырьё, энергию или продукцию с определёнными потребительскими свойствами.

Переработка отходов может включать их обработку (англ. processing; treatment) — деятельность, направленную на изменение физического, химического или биологического состояния отходов для обеспечения последующих работ по обращению с отходами^[1]. Обработке подвергается множество извлекаемых из отходов материалов, включая стекло, бумагу, алюминий, асфальт, железо, ткани, различные виды пластика и органические отходы (источники многочисленных вредных веществ и даже бактерий и вирусов) Переработка ОРГАНИКИ невозможна без технологии превращения большинства из них в компост, а затем и в гумус.

Переработка отходов подвержена влиянию множества факторов. В одних случаях технология использования отходов не требует их обработки, а в других отдельные процессы переработки отходов технически нецелесообразны или экономически невыгодны из-за непомерно больших затрат материальных, транспортных, финансовых и человеческих ресурсов. В условиях рыночной экономики решения о целесообразности применения тех или иных процессов переработки отходов принимаются с учётом текущей стоимости первичного и вторичного сырья, топлива, техники, труда, капитала и прочих ресурсов. К примеру, рост стоимости горюче-смазочных материалов или падение цен на сырьё могут оказывать существенное влияние на принятие решения о целесообразности обработки отходов, направленной на превращение во вторсырьё или энергию. Если такая обработка в силу совокупности факторов убыточна, степень переработки отходов ограничивается их уничтожением или захоронением и связанными с этим процессами — сбором, хранением и транспортированием к месту уничтожения или захоронения. Уничтожение отходов подразумевает их обработку с целью практически полного прекращения их существования, в то время как при захоронении отходов они транспортируются в назначенное место для хранения в течение неограниченного срока, где исключается опасное воздействие захороненных отходов на незащищённых людей и окружающую природную среду^[1].

Значени вторичной переработки отходов

Во-первых, ресурсы многих материалов на Земле ограничены и не могут быть восполнены в сроки, сопоставимые со временем существования человеческой цивилизации.
Во-вторых, попав в окружающую среду, материалы обычно становятся загрязнителями.
В-третьих, отходы и закончившие свой жизненный цикл изделия часто (но не всегда) являются более дешевым источником многих веществ и материалов, чем источники природные^[3].

Вторичное сырьё

Международные универсальные
коды переработки

			23 PAP

Зачастую любые отходы производства и потребления называют «вторсырьём» (сокр. от «вторичное сырьё»). Это неверно. Во-первых, не любые отходы возможно и целесообразно использовать в народном хозяйстве вторично (повторно), и во-вторых некоторые отходы возможно повторно использовать только путём их превращения в энергию. Отличительной чертой вторичных материальных ресурсов является то, что они не могут быть использованы по прямому назначению, однако потенциально пригодны для повторного использования в народном хозяйстве для получения сырья или изделий. Например, открытая потребителем консервная банка не может быть использован повторно по своему первоначальному назначению как контейнер для пищи, однако может быть обработана путём переплавки в сырьё для изготовления металлических изделий, в том числе новых консервных банок. Соответственно, вторичным сырьём называют только такие отходы производства и/или потребления, которые по своей природе являются материальными ресурсами, предназначеными для вторичного использования, непосредственно или после дополнительной обработки, в качестве сырья или изделий.

Отходы, которые используются повторно с выделением тепловой и/или электрической энергии, не являются вторичным сырьём; такие отходы называются вторичными энергетическими ресурсами^[1].

Вторичное сырьё

• Макулатура: бумага, картон, газеты, текстиль, упаковка;
• Стекло: стеклотара, стеклобой;
• Металлолом: чёрный, цветной, драгоценный;
• Химикаты: кислоты, щёлочи, органика;
• Нефтепродукты^[4]: масла, битум, асфальт;
• Электроника: изделия, платы, аккумуляторы, ртутные лампы, провода;
• Пластмассы: полиэтилентерефталат (ПЭТ), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен высокого давления (ПВД) и низкого (ПНД), АБС-пластик, полистирол (ПС)
• Резина: шины, резина;
• Биологические: пищевые отходы, жиры, ассенизация;
• Древесина^[5]: сучья, стружка, листва^[6]
• Строительные: кирпич, бетон;
• Сточные воды.

История переработки отходов

Человечество занималось переработкой отходов с глубокой древности. В частности, в сельском хозяйстве всегда широко практиковалось повторное использование органических отходов, получаемых в процессе сельскохозяйственной и бытовой деятельности.

Начиная со второй половины 20-го века, переработку отходов стали рассматривать как одно из средств борьбы с загрязнением окружающей среды и рационального использования природных ресурсов и энергии. Государство играет ключевую роль в области переработки отходов, обеспечивая необходимую законодательную базу и надзор за исполнением законов, устанавливающих требования к производству, эксплуатации и утилизации продукции и обращения с отходами, а также создающих благоприятные условия для развития и внедрения ресурсосберегающих технологий и практики. С целью снижения себестоимости продукции с использованием отходов введены налоговые льготы. Для привлечения инвестиций в создание производств по переработке отходов создана система льготных кредитов, в том числе частично возмещаемых и безвозмездных в случае неудачных решений. В целях стимулирования спроса на продукцию с использованием отходов в ряде стран накладываются ограничения на потребление продукции, изготавливаемой без использования отходов, наращиваются масштабы использования системы городского и муниципальных заказов на продукцию из отходов.

Широкое распространение во многих странах получили экологические платежи на возмещение затрат по сбору и предварительной переработке ряда наиболее распространённых видов продукции, создающей типовые проблемы по её утилизации после использования, — батареек, смазочных масел, аккумуляторов, изношенных шин. Особо широкое распространение получили платежи за использование упаковки или лицензионные сборы за использование торговой марки «Зеленая точка», за счет ресурсов которых осуществляется организация сбора и переработки отходов упаковки.

Усилия зарубежных стран по сбору и переработке отходов координируются на международном уровне. Так, для стран ЕС была подготовлена Пятая Программа действий по охране окружающей среды на 1992—2000 годы, в рамках которой были установлены следующие требования:

• обязательность наличия в странах ЕС планов переработки отходов и создания рынка вторичного сырья;
• нормирование уровня использования наиболее распространённых отходов (для макулатуры, стекла и пластиковой упаковки уровень сбора и переработки в расчёте на 2000 г. был установлен в объёме 50 %).

Система государственного регулирования решения проблемы переработки отходов в странах Евросоюза продолжает совершенствоваться. Сформулированы основные положения новой стратегии создания экономически и финансово устойчивой системы обращения с отходами. Ключевые принципы этой стратегии включают в себя: соблюдение баланса экономических и экологических интересов; скоординированное использование экономических и административных инструментов; стимулирование инвестиций в области переработки отходов; введение механизмов налоговых льгот, кредитов и государственных субсидий, направленных на расширение производственной и технологической базы переработки отходов.

Особые сдвиги имеют место в международной координации организации сбора и переработки отходов упаковки. Именно под контролем государственных органов в основном в 90-х годах интенсивно создавались централизованно управляемые национальные системы сбора и переработки отходов, функционирующие при финансовой поддержке за счет экологических платежей за использование упаковки или за счет лицензионных сборов за использование торговой марки «Зеленая точка», то есть без привлечения госбюджетных средств. В 1994 году введена в действие специальная Директива ЕС № 62 «Об упаковке и отходах упаковки», обязывающая страны ЕС создавать организационные, нормативно-правовые и экономические условия для сбора и переработки вышедшей из употребления упаковки. Установлены соответствующие рубежи по уровню переработки таких отходов. В частности, в соответствии с требованиями этой Директивы, страны ЕС должны обеспечить переработку 50-65 % отходов упаковки уже через 5 лет после присоединения к этой Директиве. К началу 2002 года к этой директиве присоединились 17 стран ЕС, в том числе Германия, Франция, Швеция, Норвегия, Австрия, Испания и др.

В СССР

В СССР утилизации придавалось большое значение. Были разработаны унифицированные бутылки для молока, прохладительных напитков, по всей стране существовали пункты сбора стеклотары. Для сбора макулатуры и металлолома привлекались школьники и члены пионерской организации. Был налажен жёсткий учёт драгметаллов, применяемых в промышленности, в частности в электронике.

Вторичное сырьё заготавливали четыре главка:

• Главвторсырьё (Министерство лёгкой промышленности) — сбор отходов в городах и рабочих посёлках;
• Центросоюз — сельские местности;
• Главвторчермет (Министерство чёрной металлургии) — промышленные предприятия, совхозы и МТС;
• Главвторцветмет (Министерство цветной металлургии) — промышленные предприятия, совхозы и МТС^[7].

Технологии переработки отходов

Многие виды отходов могут быть использованы вторично, и для каждого вида отходов есть соответствующая технология переработки. Для разделения отходов по материалу используются различные виды сепарации. Например, для извлечения из мусора чёрных металлов используются магниты.

Металлы

Большинство металлов целесообразно обрабатывать для вторичного использования. Собранный металлолом идёт на переплавку. Особо выгодна переработка цветных металлов (меди, алюминия, олова), технических сплавов (победит) и некоторых чёрных металлов (чугун).

Обработке подлежат изделия электроники — процессоры, микросхемы, радиодетали и проч. Из них извлекаются драгоценные металлы — в частности, золото,платина, медь. Радиодетали вначале сортируют по размерам, затем дробят и погружают в царскую водку, в результате чего все металлы переходят в раствор. Из раствора золото осаждается определенными вытеснителями и восстановителями, другие металлы — сепарацией. Иногда после дробления радиодетали подвергаются отжигу.

Вторичные пластмассы

• ПЭТ (ПЭТФ) — Полиэтилентерефталат
• ПВХ — Поливинилхлорид
• ПП — Полипропилен
• ПЭНД — Полиэтилен низкого давления
• ПЭВД — Полиэтилен высокого давления
• ПВ — Полиэтиленовый воск
• ПА — Полиамиды
• АВС — Акрилонитрилбутадиенстирол
• ПС — Полистирол
• ПК — Поликарбонаты
• ПБТ — Полибутилентерефталат

Полиэтилентерефталат

Существующие способы переработки отходов полиэтилентерефталата (ПЭТ) можно разделить на две основные группы: механические и физико-химические.

Основным механическим способом переработки отходов ПЭТ является измельчение, которому подвергаются некондиционная лента, литьевые отходы, частично вытянутые или невытянутые волокна. Такая переработка позволяет получить порошкообразные материалы и крошку для последующего литья под давлением. Характерно, что при измельчении физико-химические свойства полимера практически не изменяются.

При переработке механическим способом ПЭТ-тары получают флексы, качество которых определяется степенью загрязнения материала органическими частицами и содержанием в нём других полимеров (полипропилена, поливинилхлорида), бумаги от этикеток.

Физико-химические методы переработки отходов ПЭТ могут быть классифицированы следующим образом:

• деструкция отходов с целью получения мономеров или олигомеров, пригодных для получения волокна и плёнки;
• повторное плавление отходов для получения гранулята, агломерата и изделий экструзией или литьём под давлением;
• переосаждение из растворов с получением порошков для нанесения покрытий; получение композиционных материалов;
• химическая модификация для производства материалов с новыми свойствами.

Каждая из предложенных технологий имеет свои преимущества. Но далеко не все из описанных способов переработки ПЭТ применимы к отходам пищевой тары. Многие из них позволяют перерабатывать только незагрязнённые технологические отходы, оставляя незатронутой пищевую тару, как правило, сильно загрязнённую белковыми и минеральными примесями, удаление которых сопряжено со значительными затратами, что не всегда экономически целесообразно при переработке в среднем и малом масштабе.

Аккумуляторы и батареи

На настоящий день все типы батарей, выпускаемые в Европе, могут быть переработаны независимо от того, перезаряжаемы они или нет. Для переработки не имеет значения, заряжена ли батарея, частично разряжена или разряжена целиком. После сбора батарей они подлежат сортировке и далее в зависимости от того, к какому типу они принадлежат, батареи отсылаются на соответствующий завод по переработке. К примеру, щелочные батареи перерабатываются в Великобритании, а никель-кадмиевые — во Франции. Переработкой батарей в Европе занимается около 40 предприятий. Ниже приведены типы батарей и методы их переработки:

Эффективность переработки определяется в процентном соотношении материала, поступившего на переработку, и материала, полученного после переработки.

Стоит помнить, что точную эффективность переработки невозможно знать заранее по следующим причинам:

• состав материала, поступающего на переработку, значительно разнится от партии к партии и от страны производителя — это происходит из-за смешения батарей от разных производителей и различной степени разрядки каждой конкретной батарейки;
• в процессе переработки батареи смешиваются с другими материалами, поэтому определить точно эффективность переработки батарей и «добавочных» материалов невозможно;
• переработка включает в себя несколько стадий, каждая из которых происходит на различных производствах, поэтому границы, в которых должна измеряться эффективность переработки, неясна.

Процесс HTMR состоит из трёх основных шагов: подготовка смеси; выжигание; плавка и отливка. На этапе подготовки смеси батарей различных типов смешиваются, и из них изготавливаются брикеты, затем брикеты помещают в печь с вращающимся нагревателем (RHF) при температуре 2300 °. В процессе нагревания в камеру подводятся различные газы для ускорения сжигания лишних компонентов мусора и плавке металлов. Получаемые газовые отходы проходят систему жидкостной очистки. Полученные в RHF слитки помещают в электродуговую печь (EAF), где происходит разделение жидкой фазы металла и шлаков. Шлаки являются безопасными для здоровья, поэтому в дальнейшем они используются в строительстве зданий и дорог. Полученные слитки разделяются на болванки и плавятся с добавлением железа, до достижения стандартного состава — никель от 8 до 16 %, хром от 9 до 16 %, железо — оставшееся, незначительное содержание марганца, углерода и молибдена.

С 2013 года на территории России функционирует первый завод, имеющий линию по переработке щелочных батареек гидрометаллургическим? способом — «Мегаполисресурс» в г. Челябинске^[8]. Федеральная программа по сбору и передаче батареек «Мегаполисресурс» осуществляется в ряде магазинов бытовой техники и электроники^[9].

Текстиль и обувь

Во многих странах Европы на мусоросборных площадках спальных районов, помимо контейнеров для сбора металла, пластика, бумаги и стекла, появились контейнеры для сбора использованной одежды, обуви и тряпи.

Весь текстиль поступает в сортировочный центр. Здесь происходит отбор одежды, которая ещё может быть пригодна для использования, она впоследствии поступает в благотворительные ассоциации для малоимущих, церкви и Красный Крест. Непригодная одежда проходит тщательный отбор: отделяются все металлические и пластмассовые детали (пуговицы, змейки, кнопки и пр.), затем разделяют по типу ткани (хлопок, лён, полиэстер и т. д.). Например, джинсовая ткань поступает на заводы по производству бумаги, где ткань измельчается и отмачивается, после этого процесс производства идентичен целлюлозному. Метод производства бумаги из ткани сохранился неизменным уже многие столетия и был завезён в Европу Марко Поло, когда он впервые посетил Китай. В результате получается два типа бумаги:
1. «Художественная» бумага для акварели или гравюры со своей текстурой, прочностью и долговечностью.
2. Бумага для производства банкнот.

Обувь подвергается похожему процессу сортировки: подошва отделяется от верха, компоненты сортируются по типу материала, после чего поступают на предприятия по переработке резины, пластмассы и т. д. В этом своего успеха достигла инновационная компания спортивной одежды NIKE, в магазинах которой в США можно получить скидку, оставив свои сношенные кроссовки.

Бетон и отходы бетонного производства

В процессе приготовления и применения бетонных смесей всегда образуются отходы и остатки свежего бетона в смесителях, бетоновозах и бетононасосах, в технологических машинах, в формах и ёмкостях.

Известно, что технику чистят и промывают водой от остатков бетона, иначе ресурс её нормальной работы будет очень быстро сокращаться. Остатки бетона после промывки техники содержат:

• инертные заполнители;
• воду и цементное молочко;
• жидкие химические добавки.

Принцип работы любой установки сводится к отделению твёрдых частиц и жидкого остатка с последующим повторным использованием полученных компонентов (рециклирование).

Центральное место в комплексе занимает установка промывки материала. При этом фактически происходит отделение мелких частиц менее 0,18 мм, связанных с водой, от более крупных (песка и различных фракций), что предотвращает затвердевание извлеченного материала. Промытый материал собирается в специальный контейнер и может применяться для приготовления бетона, а полученная вода с частицами менее 0,18 мм подается в водный бак, где с помощью мешалки они поддерживаются во взвешенном состоянии, что препятствует накоплению и затвердеванию цементного молочка.

Следующей ступенью процесса является подача сточных вод в очистительный конус, где под действием силы притяжения происходит скапливание мельчайших частиц и образование шлама. В конусе шлам удерживается до определенного состояния и передаётся в шламовый бункер. Уровень очищенной воды в башне повышается, и через переливное отверстие она попадает в промежуточный бункер, откуда может быть извлечена и использована снова в бетонном производстве.

Перспективные разработки

Учёные из Нидерландов представили последние разработки в сфере переработки отходов — улучшенную технологию, которая без предварительной сортировки, в рамках одной системы, разделяет и очищает все отходы, которые туда поступают, до первоначального сырья. Система полностью перерабатывает все виды отходов (медицинские, бытовые, технические) в закрытом цикле, без остатка. Сырьё полностью очищается от примесей (вредных веществ, красителей и т. д.), пакуется и может быть использовано вторично. При этом система экологически нейтральна.

В Германии построен и проверен TUV (немецкой Службой технического контроля и надзора) завод, который успешно работает по данной технологии 10 лет в тестовом режиме. На данный момент правительство Нидерландов рассматривает вопрос о строительстве такого завода на территории своей страны.

В России

На рынке вторичного сырья функционирует система «Агентство „Ртутная Безопасность“» (люминесцентные лампы и другие ртутьсодержащие отходы, а также отходы ЛПУ, нефтесодержащие отходы, отработанная оргтехника, стекло, медицинские отходы, резиновые изделия, отходы бумаги и картона, отходы ЛКМ и строительного мусора, отходы полимерных материалов), «Вторнефтепродукт», «Вторчермет» и «Вторцветмет».

В России основная часть макулатуры (до 75 %) используется для производства туалетной бумаги и картона (коробочного, тарного, гофрокартона).

Низкий уровень использования отходов (за исключением их отдельных видов — лома черных и цветных металлов, а также достаточно качественных в сырьевом отношении видов макулатуры, текстильных и полимерных отходов) объясняется, главным образом, не отсутствием технологий, а тем, что переработка большей части отходов в качестве вторичного сырья характеризуется низкой рентабельностью или вообще нерентабельна. В условиях централизованно управляемой экономики бывшего СССР затраты на сбор и предварительную переработку отходов относились на себестоимость продукции отрасли. В новых хозяйственных условиях Минэкономики (Минэкономразвития) России не стало рассматривать вторичные ресурсы в числе объектов, требующих специальных мер государственного регулирования, а природоохранные ведомства пока не смогли создать эффективные нормативные ограничения и экономические инструменты государственного регулирования в этой области. Из-за заметного отставания индексации платежей за размещение отходов в сопоставлении с индексами инфляции, стимулирующее воздействие платы за размещение отходов снизилось к 2002 году примерно в 6 раз.

Накопленные отходы как правило не перерабатываются в России, поскольку сложившиеся экономические условия не обеспечивают полную переработку даже текущего выхода отходов, характеризующихся более высокими потребительскими свойствами в сравнении с накопленными отходами.

В результате низкого уровня использования продолжается накопление отходов в окружающей природной среде. Согласно оценкам НИЦПУРО, объёмы накопления неиспользуемых отходов достигли 80—90 млрд тонн. По данным МПР России учтено 2,4 тыс. объектов размещения опасных отходов. Условия размещения таких отходов во многих случаях не соответствует действующим в России экологическим требованиям и принятым в мире стандартам. В итоге воздействие мест накопления и захоронения отходов на окружающую среду часто превышает установленные ПДК. Имеется немало примеров, когда такое превышение составляет десятки и сотни раз.

Последние 10 лет снижалась роль государства в организации сбора и переработки отходов. С 1991 года ликвидирована государственная система вторичных ресурсов, функционировавшая под эгидой Госснаба СССР. В рамках этой системы работало более пятисот предприятий по переработке вторичного сырья и около 6000 приёмных пунктов по заготовке и переработке вторичного сырья от населения. С 1996 года отменена статистическая статотчётность по формам 14-ВР (вторичные ресурсы), 14-лес (древесные отходы), 9-СН (лом черных металлов), 17-СН (лом цветных металлов).

Несмотря на уменьшение количества образования отходов в результате спада производства в 90-х годах, уровень переработки многих видов отходов заметно снизился. По оценкам НИЦПУРО уровень переработки доменных шлаков снизился со 100—120 % (с учётом вовлечения в переработку накопленных отходов) в 1990 г. до 53 % в 2000 г.; шин изношенных — с 8,7 % до 4 %; текстильных отходов — с 75 % до 44 %; полимерных отходов — с 23,5 % до 8,3 %; фосфогипса — с 14 % до 3,2 %; стеклобоя (в производстве стеклянной тары) — с 92,3 % до 54,6 %; макулатуры — с 64,8 % до 57,4 %; зол и шлаков ТЭС — с 11,6 % до 10,4 %. Наиболее высокие темпы снижения уровня переработки отходов были в период 1992—1995 годов.

Возможные пути решения

Таким образом, к настоящему времени сложились следующие основные предпосылки для необходимости и возможности решения проблемы сбора и переработки отходов в России:

• действующие инструменты государственного управления уже не могут обеспечить существенное повышение уровня сбора и переработки основной массы отходов, по крайней мере, без поддержки бюджетного финансирования муниципальных и городских органов административного управления;
• имеется зарубежный опыт создания централизованно-управляемых национальных систем сбора и переработки отходов, функционирующих за счет экологических платежей, то есть без целевого бюджетного финансирования (за исключением специальных государственных программ);
• имеется советский опыт 70-80-х годов по организации сбора и переработки традиционных видов вторичного сырья на территории России по территориальному принципу. Отдельные элементы этой системы продолжают функционировать и в сложившихся экономических условиях;
• имеется российский опыт создания в последние годы локальных систем сбора и переработки отходов в рамках крупных российских городов (Москвы, Санкт-Петербурга и др.), работающих при финансовой поддержке их административных органов.

Проведенные НИЦПУРО исследования проблемы управления отходами в Российской Федерации и за рубежом свидетельствуют о необходимости усиления государственного регулирования в области сбора, переработки и хозяйственного использования отходов в России с учётом рыночной направленности проводимых Правительством Российской Федерации реформ хозяйственного механизма, положений концепции устойчивого развития, а также достижений отечественного и зарубежного опыта по решению этой проблемы без использования механизма прямого финансирования и средств федерального бюджета. Постановка такой задачи обусловлена следующими основными факторами:

• значительным количеством образования отходов в России;
• отсутствием в России экономических условий для переработки основной массы отходов, в результате чего средний уровень переработки отходов не превышает 26 %, а негативное воздействие постоянно накапливаемых отходов на окружающую среду и, следовательно, уровень экологической опасности постоянно возрастают;
• возможностью создания в рыночной экономике более благоприятных экономических условий для переработки наиболее распространённых отходов, демонстрируемой развитыми зарубежными странами в последние 5-10 лет, в том числе с использованием российского опыта функционирования в 70-х — 80-х гг. системы вторичных ресурсов;
• финансовыми потерями из-за отсутствия механизма взимания экологических платежей за некоторые виды импортируемых товаров, а также за упаковку, поступаемую в Россию с импортируемыми товарами;
• необходимостью ратификации Россией Директивы ЕС 1994 года № 62 «Об упаковке и отходах упаковки», поскольку руководством Российской Федерации принято решение о вступлении в ВТО (в данный момент — уже вступила).

Для комплексного решения обострившейся с начала 90-х годов проблемы сбора и переработки отходов в Российской Федерации целесообразно создать принципиально новую систему вторичных ресурсов, способную работать в рыночных условиях хозяйствования, то есть без выделения целевых средств из Федерального бюджета на эти цели. По экономическим условиям функционирования такая система должна быть аналогична национальным системам сбора и переработки отходов упаковки, созданным в последние годы в странах ЕС, то есть работать при финансовой поддержке за счет системы экологических платежей и общих мер экономического стимулирования предпринимательской деятельности. Однако её функциональные задачи целесообразно расширить в направлении увеличения номенклатуры перерабатываемых отходов и с учётом специфических условий России. Элементы такого подхода фактически имеют место и в ряде стран ЕС.

Возможна вторичная переработка бумаги: старые бумаги вымачиваются, чистятся и измельчаются для получения волокон — целлюлозы. Дальше процесс идентичен процессу производства бумаги из лесоматериалов.

Учитывая актуальность и жизненную необходимость решения проблем с переработкой отходов (в том числе и ТБО), руководством Российской Федерации утверждена масштабная программа по переводу отечественной экономики в русло инновационного развития. В соответствии с поручением Президента РФ от 08.03.2011 г. № 574 и поручением Председателя Правительства от 12.06.2010 г. № ВП-П9-3955 компанией «Русэкойл» подготавливаются проекты мощностью 1 млн тонн в год в г. Санкт-Петербурге и Московской области.

Впервые в рамках отечественных исследований поставлена задача объединить разрозненные передовые разработки по многим отраслям промышленности, на основе чего будут разработаны несколько вариантов экологически чистых, высокотехнологичных, конкурентоспособных на мировом рынке отходоперерабатывающих комплексов для выпуска рентабельной продукции в виде топлив, присадок и строительных материалов. При этом за счет оптимизации сырьевых, тепловых, газовых потоков обеспечивается максимальное получение жидких топливных фракций и стройматериалов — без каких-либо технологических отходов, кроме сбросных каталитически очищенных газов.

На 1-м этапе предполагается комплектация экспериментальной линии для проведения исследований, испытаний, сертификации и патентования. Данная работа будет проводиться совместно с Фондом «Сколково», участником которого является компания «Русэкойл». Также планируется строительство объектов по одному из вариантов мобильного или стационарного комплекса в составе 1-5 однотипных линий с годовым объёмом переработки 50-250 тыс. тонн подготовленных ТБО (вновь образуемых и полигонного захоронения), «хвостов» сортировки, иловых осадков, торфа, углешламов, деревоотходов и другой органики. Товарной продукцией будет дизельное топливо, химпродукция (бензол, толуол и нефрас или объединённая фракция БТК), цемент, газопенобетон.

См. также

• Международные универсальные коды переработки
• Отраслевой журнал «Рециклинг отходов»

Литература

• Катрин де Сильги. История мусора. М., Текст, 2011.
• ГОСТ 30772-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения..

Примечания

Ссылки

• Отраслевой портал «Всё об отходах!»
• Экспортная инициатива Германского правительства в области энергоэффективности
• Ольга Тимофеева. Россия сортировочная. Русский репортёр (июль 2009). Архивировано из первоисточника 19 февраля 2012.
• Перспективная система сбора отходов в «городе будущего» New Songdo City (видео)
• д/ф «Вещи по кругу» из цикла «Вопрос времени» ( «Россия-2»)

Контурное строительство (англ. Contour Crafting) — инновационная технология в строительстве, позволяющая без ущерба для эксплуатационных качеств конечной продукции автоматизировать самый трудоемкий этап строительства — возведение несущих и ограждающих конструкций, и в потенциале прокладку инженерных сетей, отделочные работы. Развитием этой технологии занимается доктор Бехрох Хошневис из Университета Южной Калифорнии^[1].

Особенности технологии

Технология заключается в экструзии (выдавливании) слой за слоем специального бетона по заложенному программой контуру, выращивая стены здания, поэтому технология и получила такое название. В этом она очень похожа на обычную 3D-печать по технологии компании Stratasys FDM® (послойная укладка разогретой нити термопластика в соответствии с рабочим файлом).

Особенность технологии заключается в подключении дополнительного инструмента машины — манипулятора устанавливающего в проектное положение несущие и поддерживающие элементы конструкции, инженерные коммуникации (перемычки, балки перекрытия/покрытия, элементы стропильной конструкции, лотки, дымоходы, вент. каналы и т.д).

Строительный материал для возведения несущих элементов конструкции (стен, перекрытий) это быстротвердеющий реакционно-порошковый бетон, армированный стальной или полимерной микрофиброй. Особенность реакционно-порошкового бетона является отсутствие крупного заполнителя без потери в соотношении вяжущие/твердая составляющая, а также высочайшие эксплуатационные характеристики. Так же может быть использованы более дешевые виды бетонов, такие как мелкозернистый и песчаный бетон модифицированный добавками (гиперпластификаторы, ускорители твердения, фибра).

В качестве арматуры может быть применена инновационная технология тканных объемно-сетчатых каркасов. В теории такие каркасы могут связываться в единую конструкцию в процессе строительства.

Преимущество технологии заключается в скорости строительства. По данным машина может построить за 24 часа жилой дом площадью 150 кв.м.^[2]

Недостатком является сложность, а в некоторых случаях и невозможность строительства зданий с открытой планировкой и сложных архитектурных форм из-за необходимости создания поддерживающих конструкций.

Реализация

Одной из наиболее успешных систем контурного строительства является D-Shape, разработчиком которой является Энрико Дини^[1]. D-Shape позволяет выполнять здания без участия человека. При этом D-Shape использует особую технологию преобразования песка в минерал с микрокристаллическими характеристиками, свойства которого превосходят портландцемент. По некоторым утверждениям такой материал не требует усиления армированием. Отмечается, что D-Shape позволяет ускорить процесс строительства до четырёх раз по сравнению с традиционными методами^[1].

В 2009 году системой D-Shape уже было возведено здание высотой 3 метра^[3].

В 2014 году начался прорыв в области строительства зданий с использованием контурной 3D-печати бетоном.

В течение 2014 года, шанхайская компания WinSun анонсировала, сначала строительство десяти 3D-печатных домов, возведенных за 24 часа, а после напечатала пятиэтажный дом и особняк^[4].

В Университете Южной Калифорнии прошли первые испытания гигантского 3D-принтера, который способен напечатать дом с общей площадью 250 кв. метров за сутки.^[5]

В октябре 2015 года в рамках выставки «Станкостроение»(Крокус-Экспо) ЗАО «СПЕЦАВИА» были представлены российские разработки и промышленные образцы контурных строительных 3D-принтеров^[6].

Перспективы

• Голландские архитекторы планируют с помощью технологий контурного строительства, в частности и системы D-Shape, построить необычное сооружение в форме ленты Мёбиуса^[3].
• Европейское космическое агентство планирует использовать технологии контурного строительства для возведения космических баз на других планетах, в частности на Луне^[7].

Примечания

Ссылки

• 3-D принтер заменит целую строительную компанию
• D-Shape France (11 октября 2006). Проверено 4 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 13 февраля 2013.
• ERIC MANKIN. CATERPILLAR INC. FUNDS VITERBI ‘PRINT-A-HOUSE’ CONSTRUCTION TECHNOLOGY. University of Southern California — Viterbi School of Engineering. August 28, 2008.
• Colloquium with Behrokh Khoshnevis

Биологическое бессмертие — отсутствие увеличения функции смертности для конкретного биологического вида начиная с некоторого возраста. Такие биологические виды считаются бессмертными с точки зрения биологии. Однако, строго говоря, ни одно существо не является бессмертным в абсолютном смысле этого слова, ибо всегда есть вероятность физического уничтожения.

Клетки

Применительно к клетке биологи используют термин бессмертная, если клетка не имеет предела Хейфлика, то есть не ограничена в количестве делений (для большинства человеческих клеток предел Хейфлика равняется 52).

Под иммортализацией клетки подразумевается процесс подавления апоптоза клетки и как следствие неограниченное количество делений при благоприятных условиях обитания. Наиболее известными линиями клеток являются HeLa^[1] и en:Jurkat cells. Первая линия была получена от больной раком Генриетты Лакс (англ. Henrietta Lacks) в 1951 году, вторая в 1970 году, от мальчика, больного лейкемией^[2]. Обе линии воспроизводятся и по сей день. В теле обычного человека существуют два типа бессмертных клеток: стволовые клетки и первичные половые клетки. Разработаны способы получения, без каких-либо генетических манипуляций, условно-иммортализованных клеток ^[3] которые могут иметь большое будущее в регенеративной медицине, так как условно-иммортализованные клетки в отличие от омоложенных клеток — ИПСК не образуют опухоли.

Уточнение. Понятие бессмертной клетки — некорректно,т. к. все клетки гибнут в течение времени. Можно лишь говорить о возраст-зависимой (старение) и возраст-независимой (случайной) смерти клеток в популяции (органе,ткани и т.п.). Таким образом, бессмертной может быть лишь совокупность клеток (тканевая система, культура, штамм, вид…)..Некорректность понятна из аналогии: для внешнего наблюдателя, следящего за жизнью на Земле, бессмертие человека, также» очевидно» как бессмертие клеток в приведённых выше примерах.

Многоклеточные организмы

Ещё в конце XIX века была выдвинута гипотеза о теоретическом бессмертии гидры, которую пытались научно доказать или опровергнуть на протяжении всего XX века. В 1997 году гипотеза была доказана экспериментальным путём Даниэлем Мартинесом^[4]. Эксперимент продолжался порядка четырёх лет и показал отсутствие смертности среди трёх групп гидр вследствие старения. Считается, что бессмертность гидр напрямую связана с их высокой регенерационной способностью. Так, например, если рассечь гидру надвое, то обе части регенерируют до полноценной особи. По этой же причине, вероятно, бессмертны некоторые представители отряда Tricladida^[5].

В соответствии с крупнейшей базой данных по старению и продолжительности жизни животных «AnAge», в настоящее время найдено 7 видов практически нестареющих многоклеточных организмов — Sebastes aleutianus (Алеутский морской окунь), Chrysemys picta (Расписная черепаха), Emydoidea blandingii, Terrapene carolina, Strongylocentrotus franciscanus, Arctica islandica, Pinus longaeva^[6].

См. также

• Пренебрежимое старение
• Иммортализм
• Turritopsis nutricula

Примечания

Долголетие
Терминология	Максимальная продолжительность жизни • Продление жизни • Ожидаемая продолжительность жизни • Бессмертие (Биологическое • Цифровое • Вечная молодость[en]) • Отсутствие возраста[en] • Столетний человек[en] • Сверхдолгожитель[en] • Когнитивная эпидемиология[en]
Проблемы	Потребительство и долголетие[en] • Неверифицированные 115-летние долгожители • Мифы о долголетии[en]
Рекорды	Долгожители (ныне живущие • по году рождения[en] • по странам • ныне живущие по странам[en]) • Список старейших людей в мире (мужчин • женщин) • Список старейших деревьев
См. также	Геронтология • Иммортализм • Старение человека • Биодемография человеческого долголетия[en] • Биологическое старение • FOXO3[en] • Бессмертие в популярной культуре[en]

Косми́ческий лифт — концепция инженерного сооружения для безракетного запуска грузов в космос. Данная гипотетическая конструкция основана на применении троса, протянутого от поверхности планеты к орбитальной станции, находящейся на ГСО. Впервые подобную мысль высказал Константин Циолковский в 1895 году^[1][2], детальную разработку идея получила в трудах Юрия Арцутанова. В 2006 году космический лифт получил второе рождение. Павел Бурков создал проект лифта, особым затруднением стал вопрос о прочности и легкости троса. Также он предложил использовать плоские ленты, переплетенные в одну более широкую. Таким образом трос станет гораздо прочнее при его весе. Но вскоре проект был отвергнут. В конце 2007 года японские ученые заявили о желании запустить на орбиту космический лифт. Предположительно, такой способ в перспективе может быть на порядки дешевле использования ракет-носителей.

Трос удерживается одним концом на поверхности планеты (Земли), а другим — в неподвижной над планетой точке выше геостационарной орбиты (ГСО) за счёт центробежной силы. По тросу поднимается подъёмник, несущий полезный груз. При подъёме груз будет ускоряться за счёт вращения Земли, что позволит на достаточно большой высоте отправлять его за пределы тяготения Земли. В идеале, использование идеи «Космического лифта» проявит себя на Луне, или Марсе.

От троса требуется чрезвычайно большая прочность на разрыв в сочетании с низкой плотностью. Углеродные нанотрубки по теоретическим расчётам представляются подходящим материалом. Если допустить пригодность их для изготовления троса, то создание космического лифта является решаемой инженерной задачей, хотя и требует использования передовых разработок и больших затрат иного рода. НАСА уже финансирует соответствующие разработки американского Института научных исследований, включая разработку подъёмника, способного самостоятельно двигаться по тросу^[3].

Конструкция

Есть несколько вариантов конструкции. Почти все они включают основание (базу), трос (кабель), подъёмники и противовес.

В рабочем положении весь трос и является противовесом.

Основание

Основание космического лифта — это одно или несколько мест на поверхности планеты, где прикреплён трос и начинается подъём груза. Они могут быть подвижными, размещёнными на плавающих платформах. Например: Одна во Владивостоке — другая на соответствующей широте в южном полушарии.

Преимущество подвижного основания — возможность совершения манёвров для уклонения от ураганов и бурь. Преимущества стационарной базы — более дешёвые и доступные источники энергии, и возможность уменьшить длину троса. Разница в несколько километров троса сравнительно невелика, но может помочь уменьшить требуемую толщину его средней части и длину части, выходящей за геостационарную орбиту.

Дополнительно к основанию может быть размещена площадка на стратостатах, для уменьшения веса нижней части троса с возможностью изменения высоты для избежания наиболее бурных потоков воздуха, а также гашения излишних колебаний по всей длине троса.

Трос

Трос должен быть изготовлен из материала с чрезвычайно высоким отношением предела прочности к удельной плотности и иметь форму конуса выходящего вершиной за ГСО. Космический лифт будет экономически оправдан, если можно будет производить в промышленных масштабах за разумную цену трос плотности, сравнимой с графитом, и прочностью около 65-120 гигапаскалей.

Для сравнения, прочность большинства видов стали — около 1 ГПа, и даже у прочнейших её видов — не более 5 ГПа, причём сталь тяжела. У гораздо более лёгкого кевлара прочность в пределах 2,6—4,1 ГПа, а у кварцевого волокна — до 20 ГПа и выше. Теоретическая прочность алмазных волокон может быть немного выше.

Углеродные нанотрубки должны, согласно теории, иметь растяжимость гораздо выше, чем требуется для космического лифта. Однако технология их получения в промышленных количествах и сплетения их в кабель только начинает разрабатываться. Теоретически их прочность должна быть более 120 ГПа, но на практике самая высокая растяжимость однослойной нанотрубки была 52 ГПа, а в среднем они ломались в диапазоне 30-50 ГПа. Самая прочная нить, сплетённая из нанотрубок, будет менее прочной, чем её компоненты. Исследования по улучшению чистоты материала трубок и по созданию разных их видов продолжаются.

В эксперименте учёных из Университета Южной Калифорнии (США) однослойные углеродные нанотрубки продемонстрировали удельную прочность, в 117 раз превышающую показатели стали и в 30 — кевлар. Удалось выйти на показатель в 98,9 ГПа, максимальное значение длины нанотрубки составило 195 мкм.^[4]

Технология плетения таких волокон ещё только зарождается.

По заявлениям некоторых учёных^[5], даже углеродные нанотрубки никогда не будут достаточно прочны для изготовления троса космического лифта.

Эксперименты учёных из Технологического университета Сиднея позволили создать графеновую бумагу^[6]. Испытания образцов внушают оптимизм: плотность материала в пять-шесть раз ниже, чем у стали, при этом прочность на разрыв в десять раз выше, чем у углеродистой стали. При этом графен является хорошим проводником электрического тока, что позволяет использовать его для передачи мощности подъёмнику в качестве контактной шины.

В июне 2013 года инженеры из Колумбийского университета США сообщили о новом прорыве: благодаря новой технологии получения графена удается получать листы, с размером по диагонали в несколько десятков сантиметров и прочностью лишь на 10 % меньше теоретической.^[7]

Утолщение троса

Можно показать, что с учётом гравитации Земли и центробежной силы (но не учитывая меньшее влияние Луны и Солнца), сечение троса в зависимости от высоты будет описываться следующей формулой:Космический лифт должен выдерживать по крайней мере свой вес, весьма немалый из-за длины троса. Утолщение с одной стороны повышает прочность троса, с другой — прибавляет его вес, а следовательно и требуемую прочность. Нагрузка на него будет различаться в разных местах: в одних случаях участок троса должен выдерживать вес сегментов, находящихся ниже, в других — выдерживать центробежную силу, удерживающую верхние части троса на орбите. Для удовлетворения этому условию и для достижения оптимальности троса в каждой его точке, толщина его будет непостоянной.

Здесь  — площадь сечения троса как функция расстояния от центра Земли.

В формуле используются следующие константы:

•  — площадь сечения троса на уровне поверхности Земли.
•  — плотность материала троса.
•  — предел прочности материала троса.
•  — круговая частота вращения Земли вокруг своей оси, 7,292·10⁻⁵ радиан в секунду.
•  — расстояние между центром Земли и основанием троса. Оно приблизительно равно радиусу Земли, 6 378 км.
•  — ускорение свободного падения у основания троса, 9,780 ^м/_с².

Это уравнение описывает трос, толщина которого сначала экспоненциально увеличивается, потом её рост замедляется на высоте нескольких земных радиусов, а потом она становится постоянной, достигнув в конце концов геостационарной орбиты. После этого толщина снова начинает уменьшаться.

Таким образом, отношение площадей сечений троса у основания и на ГСО (r = 42 164 км) есть:

Подставив сюда плотность и прочность стали и диаметр троса на уровне Земли в 1 см, мы получим диаметр на уровне ГСО в несколько сот километров, что означает, что сталь и прочие привычные нам материалы непригодны для строительства лифта.

Отсюда следует, что есть четыре способа добиться более разумной толщины троса на уровне ГСО:

• Использовать менее плотный материал. Поскольку плотность большинства твёрдых тел лежит в относительно небольшом диапазоне от 1000 до 5000 ^кг/_м³, здесь вряд ли получится чего-то добиться.
• Использовать более прочный материал. В этом направлении в основном и идут исследования. Углеродные нанотрубки в десятки раз прочнее лучшей стали, и они позволят значительно уменьшить толщину троса на уровне ГСО. Тот же расчет, выполненный из предположения, что плотность троса равна плотности углеволокна ρ = 1,9 г/см³ (1900 кг/м³), с предельной прочностью σ = 90 ГПА (90·10⁹ Па) и диаметром троса у основания 1 см (0.01 м), позволяет получить диаметр троса на ГСО всего 9 см.
• Поднять повыше основание троса. Из-за наличия экспоненты в уравнении даже небольшое поднятие основания позволит сильно понизить толщину троса. Предлагаются башни высотой до 100 км^[8], которые, кроме экономии на тросе, позволят избежать влияния атмосферных процессов.
• Сделать основание троса как можно тоньше. Он все равно должен быть достаточно толстым, чтобы выдержать подъёмник с грузом, так что минимальная толщина у основания также зависит от прочности материала. Тросу из углеродных нанотрубок достаточно иметь у основания толщину всего в один миллиметр.

Ещё способ — сделать основание лифта подвижным. Движение даже со скоростью 100 ^м/_с уже даст выигрыш в круговой скорости на 20 % и сократит длину кабеля на 20—25 %, что облегчит его на 50 и более процентов. Если же «заякорить» кабель на сверхзвуковом самолёте, или поезде, то выигрыш в массе кабеля уже будет измеряться не процентами, а десятками раз (но не учтены потери на сопротивление воздуха). Также есть идея вместо троса из нанотрубок использовать условные силовые линии магнитного поля Земли [1].

Противовес

Противовес может быть создан двумя способами — путём привязки тяжёлого объекта (например, астероида, космического поселения или космического дока) за геостационарной орбитой или продолжения самого троса на значительное расстояние за геостационарную орбиту. Второй вариант интересен тем, что с конца удлинённого троса проще запускать грузы на другие планеты, поскольку он обладает значительной скоростью относительно Земли.

Горизонтальная скорость каждого участка троса растёт с высотой пропорционально расстоянию до центра Земли, достигая на геостационарной орбите первой космической скорости. Поэтому при подъёме груза ему нужно получить дополнительный угловой момент (горизонтальную скорость).

Угловой момент приобретается за счёт вращения Земли. Сначала подъёмник движется чуть медленнее троса (эффект Кориолиса), тем самым «замедляя» трос и слегка отклоняя его к западу. При скорости подъёма 200 км/ч трос будет наклоняться на 1 градус. Горизонтальная компонента натяжения в невертикальном тросе тянет груз в сторону, ускоряя его в восточном направлении (см. диаграмму) — за счёт этого лифт приобретает дополнительную скорость. По третьему закону Ньютона трос замедляет Землю на небольшую величину, и противовес на существенно большую величину, в результате замедления вращения противовеса трос начнет наматываться на землю.

В то же время влияние центробежной силы заставляет трос вернуться в энергетически выгодное вертикальное положение, так что он будет находиться в состоянии устойчивого равновесия. Если центр тяжести лифта будет всегда выше геостационарной орбиты независимо от скорости подъёмников, он не упадёт.

К моменту достижения грузом геостационарной орбиты (ГСО) его угловой момент достаточен для вывода груза на орбиту. Если груз не высвободить с троса, то остановившись вертикально на уровне ГСО, он будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия, а при бесконечно малом толчке вниз, сойдет с ГСО и начнет опускаться на Землю с вертикальным ускорением, при этом замедляясь в горизонтальном направлении. Потеря кинетической энергии от горизонтальной составляющей при спуске будет передаваться через трос угловому моменту вращения Земли, ускоряя её вращение. При толчке вверх груз также сойдет с ГСО, но в противоположном направлении, то есть начнет подниматься по тросу с ускорением от Земли, достигнув конечной скорости на конце троса. Поскольку конечная скорость зависит от длины троса, её величина таким образом может быть задана произвольно. Следует отметить, что ускорение и прирост кинетической энергии груза при подъёме, то есть его раскручивание по спирали, будут происходить за счет вращения Земли, которое при этом замедлится. Данный процесс полностью обратим, то есть если на конец троса надеть груз и начать его опускать, сжимая по спирали, то угловой момент вращения Земли соответственно увеличится.

При спуске груза будет происходить обратный процесс, наклоняя трос на восток.

Запуск в космос

На конце троса высотой в 144 000 км тангенциальная составляющая скорости составит 10,93 км/с, что более чем достаточно, чтобы покинуть гравитационное поле Земли и запустить корабли к Сатурну. Если объекту позволить свободно скользить по верхней части троса, его скорости хватит, чтобы покинуть Солнечную систему. Это произойдёт за счёт перехода суммарного углового момента троса (и Земли) в скорость запущенного объекта.

Для достижения ещё больших скоростей можно удлинить трос или ускорить груз за счёт электромагнетизма.

Строительство

Строительство ведётся с Земли. Отдельные участки троса последовательно подаются системой «ракета-гарпун» и состыковываются в одну линию. Протяжное устройство, находящееся на геостационарной орбите, уравновешивает конструкцию.

Экономия от использования космического лифта

Предположительно, космический лифт позволит намного снизить затраты на посылку грузов в космос. Строительство космических лифтов обойдётся дорого, но их операционные расходы невелики, поэтому их разумнее всего использовать в течение длительного времени для очень больших объёмов груза. В настоящее время рынок запуска грузов может быть недостаточно велик, чтобы оправдать строительство лифта, но резкое уменьшение цены должно привести к расширению рынка. Только выполнение программ по упорядочению орбитальных полетов в околоземном пространстве, избавления от космического мусора и земных ядерных отходов потребует строительства дополнительных лифтов. Надежные точки подвески конструкций позволят инженерам создавать сооружения функции вид и масштаб которых трудно представить.

 Таким же образом оправдывает себя прочая транспортная инфраструктура — шоссе и железные дороги. Поскольку львиную долю грузов будет составлять топливо, целесообразно снабдить лифт "шлангопроводом".

Поскольку неясны цели освоения околоземного пространства — нет ответа на вопрос, вернёт ли космический лифт вложенные в него деньги. Дальнейшее развитие ракетной техники следует продолжать.

Однако лифт может быть гибридным проектом и помимо функции доставки груза на орбиту оставаться базой для других научно-исследовательских и коммерческих программ, не связанных с транспортом.

Достижения

В США с 2005 года проводятся ежегодные соревнования Space Elevator Games, организованные фондом Spaceward при поддержке NASA. В этих состязаниях существуют две номинации: «лучший трос» и «лучший робот (подъёмник)».

В конкурсе подъёмников робот должен преодолеть установленное расстояние, поднимаясь по вертикальному тросу со скоростью не ниже установленной правилами (в соревнованиях 2007 года нормативы были следующими: длина троса — 100 м, минимальная скорость — 2 м/с скорость которой нужно добиться 10 м/с). Лучший результат 2007 года — преодолённое расстояние в 100 м со средней скоростью 1,8 м/с.

Общий призовой фонд соревнований Space Elevator Games в 2009 году составлял 4 миллиона долларов.

В конкурсе на прочность троса участникам необходимо предоставить двухметровое кольцо из сверхпрочного материала массой не более 2 граммов, которое специальная установка проверяет на разрыв. Для победы в конкурсе прочность троса должна минимум на 50 % превосходить по этому показателю образец, уже имеющийся в распоряжении у NASA. Пока лучший результат принадлежит тросу, выдержавшему нагрузку вплоть до 0,72 тонны.

В этих соревнованиях не принимает участие компания Liftport Group, получившая известность благодаря своим заявлениям запустить космический лифт в 2018 году (позднее этот срок был перенесён на 2031 год). Liftport проводит собственные эксперименты, так в 2006 году роботизированный подъёмник взбирался по прочному канату, натянутому с помощью воздушных шаров. Из полутора километров подъёмнику удалось пройти путь лишь в 460 метров. В августе-сентябре 2012 г компания запустила проект по сбору средств на новые эксперименты с подъемником на сайте Kickstarter. В зависимости от собранной суммы планируется подъём робота на 2 или более километров^[9].

В LiftPort Group также заявляли о готовности построить экспериментальный космический лифт на Луне, на базе уже существующих технологий. Президент компании Майкл Лэйн утверждает, что на создание такого лифта может уйти восемь лет. Внимание к проекту заставило компанию поставить новую цель — подготовку проекта и сбор дополнительных средств на начало технико-экономического обоснования так называемого «лунного лифта». По словам Лэйна, сооружение такого лифта займет один год и обойдется в 3 миллиона долларов. На проект LiftGroup уже обратили внимание специалисты NASA. Майкл Лэйн сотрудничал с космическим ведомством США, работая над проектом космического лифта.

На соревнованиях Space Elevator Games с 4 по 6 ноября 2009 года прошло состязание, организованное Spaceward Foundation и NASA, в Южной Калифорнии, на территории центра Драйдена (Dryden Flight Research Center), в границах знаменитой авиабазы Эдвардс. Зачётная длина троса составила 900 метров, трос был поднят при помощи вертолёта. Лидерство заняла компания LaserMotive представившая подъёмник со скоростью 3,95 м/с, что очень близко к требуемой скорости. Всю длину троса лифт преодолел за 3 минуты 49 секунд, на себе лифт нес полезную нагрузку 0,4 кг.^[10].

В августе 2010 года компания LaserMotive провела демонстрацию своего последнего изобретения на AUVSI Unmanned Systems Conference в Денвере, штат Колорадо. Новый вид лазера поможет более экономично передавать энергию на большие расстояния, лазер потребляет всего несколько ватт.^[11][12]

В феврале 2012 года строительная корпорация «Обаяши» (Япония) объявила о планах по созданию космического лифта к 2050 году посредством использования углеродных нанотрубок.^[13]

Схожие проекты

Космический лифт является не единственным из проектов, который использует тросы для вывода спутников на орбиту. Одним из таких проектов является Orbital Skyhook (орбитальный крюк). Skyhook использует не очень длинный, в сравнении с космическим лифтом, трос, который находится на околоземной орбите, и быстро вращается вокруг своей средней части. За счет этого один конец троса движется относительно Земли со сравнительно невысокой скоростью, и на него можно подвешивать грузы с гиперзвуковых самолётов. При этом конструкция Skyhook работает как гигантский маховик — накопитель вращательного момента и кинетической энергии. Достоинством проекта Skyhook является её реализуемость уже при существующих технологиях. Недостатком является то, что на запуск спутников Skyhook расходует энергию своего движения, и эту энергию будет необходимо как-то восполнять.

Вообще в теории космического лифта есть сомнительные моменты, вступающие в противоречие с банальной физикой. Во-первых откуда берется энергия на подъем груза на высоту? Если за счет центробежной силы, как предлагается, значит изменяется момент движения системы, при этом нижний конец троса должен быть жестко закреплен в небесное тело. При этом проблема создания материала троса не снимает проблему закрепления такого троса в материал небесного тела (где на Земле кора состоит из такого материала, чтобы трос такой прочности не вырвало из места закрепления?). Во-вторых сразу же после подвешивания груза на трос произойдет изменение веса тросовой системы и смещение её центра тяжести вниз с геостационара, что приведет к уходу системы от точки равновесия и дальнейшему ускорению и падению на Землю. Чтобы этого избежать придется каждый раз подводить в систему энергию на перемещение противовеса и подъем груза, что делает весьма сомнительным выгоду от использования такого устройства по сравнению с тем же ускорителем или ракетой. Авторы проектов космических лифтов при расчетах зачастую пренебрегают учетом законов сохранения.

Проект Stratosphere Network of Skyscrapers^[14] (Стратосферная сеть небоскрёбов). Проект представляет собой сеть орбитальных лифтов, объединённых в шестигранники, покрывающую всю планету. При переходе на следующие этапы строительства, опоры убираются, а каркас сети лифтов используется для постройки на нём стратосферного поселения. Проект предусматривает несколько сфер обитания.

Примечания

Литература

• Юрий Арцутанов «В космос — на электровозе», газета «Комсомольская правда» от 31 июля 1960 года.
• Александр Болонкин «Non-Rocket Space Launch and Flight», Elsevier, 2006, 488 pgs.http://vixra.org/abs/1407.0174
• А. Первушин. Мифология космического лифта

Ссылки

Организации

• Liftport Group — Компании, занимающиеся космическим лифтом.

Разное

• Справка по космическому лифту.
• Популярная статья в журнале «Вокруг света».
• Space Elevator Yahoo Group Дискуссионная группа.
• Технические публикации и инструмент для расчета свойств ленты и сценариев постройки.
• Статья на сайте How Stuff Works.
• Доклад в НАСА доктора Брэда Эдвардса, 2003 г.
• Математическая модель космического троса, как N точечных масс
• Anticonditional city — футуристический проект города на основе модели космического лифта
• Лифт на небо поставил рекорды с прицелом на будущее