Ochrona środowiska naturalnego w obiektach technicznego zaplecza motoryzacji

(Artykuł do wykorzystania na lekcjach przez nauczycieli i uczniów.)

Rozwój motoryzacji ułatwił ludziom podróżowanie i transport dóbr za cenę rozmaitych, z reguły dla ludzi niekorzystnych zmian w ziemskiej przyrodzie. Zmiany tego rodzaju wywołuje każda działalność gospodarcza, ale motoryzacja to już nie pojedyncza dziedzina gospodarki, a wręcz sposób życia znacznej i wciąż rosnącej części ludności globu i podstawowy składnik wszelkich rodzajów wytwórczości. 40% wszystkich zanieczyszczeń powietrza, wód i gleby ma związek z produkcją i eksploatacją samochodów. Udział szeroko rozumianej motoryzacji w innych skutkach cywilizacyjnego przekształcenia przyrody wydaje się równie wysoki. Motoryzacja uważana jest od dawna za głównego wroga środowiska naturalnego. Nie jest to zgodne z prawdą, ale pod naciskiem przepisów znacznie zmniejszono niekorzystne oddziaływanie przemysłu motoryzacyjnego na otoczenie w fazie produkcji i używania, a także po wycofaniu z eksploatacji.

Na środowisko przyrodnicze technika motoryzacyjna ma wpływ w trzech głównych fazach, na które składają się na ogół okresy istnienia każdego pojazdu:
a) wytwarzania,
b) eksploatacji,
c) utylizacji po całkowitym zużyciu.

Faza wytwarzania.

Do produkcji samochodów wymagane jest duże zapotrzebowanie na różnego rodzaju metale (głównie stal, aluminium, miedź, ołów, cyna, cynk). Uzyskanie ich wymaga drążenia w skorupie ziemskiej rozległych wyrobisk górniczych dla wydobycia rud i paliw potrzebnych do ich wytopu, a także do wytwarzania energii elektrycznej niezbędnej przy dalszej ich przeróbce. Surowce konstrukcyjne i energetyczne są niezbędne nie tylko do budowy pojazdów samochodowych, lecz także pomieszczeń, urządzeń i obrabiarek potrzebnych przy ich produkcji. Z wydobyciem i wytopem metali wiążą się następujące problemy:
- rosnące składowiska odpadów,
- oczyszczanie ścieków przemysłowych, groźnych dla wód powierzchniowych i gleb,
- ochrona powietrza przed emisją toksycznych gazów, pyłów i par.

Dla naturalnego środowiska uciążliwa jest także produkcja szkła, gumy, tworzyw sztucznych, lakierów i farb antykorozyjnych wykorzystywanych przy wytwarzaniu pojazdów.

Faza eksploatacji.

Aby pojazd spełniał właściwie funkcje użytkowe potrzebuje:
- paliwa, które pochodzi z przeróbki ropy naftowej,
- dodatkowych materiałów eksploatacyjnych i konserwujących (smary, oleje, środki myjące, itp.).

Światowe zasoby ropy naftowej skoncentrowane są w kilku głównych zagłębiach położonych daleko od regionów zamieszkiwanych i zagospodarowanych. Dlatego też ropę należy transportować drogą morską i lądową z miejsc wydobycia, do miejsc w których zostanie przerobiona i wykorzystana. W każdym z tych miejsc awaria połączona z wyciekiem równoznaczna jest z katastrofą ekologiczną, gdyż zarówno w morzu jak i w glebie obecność ropy naftowej jest śmiercionośną dla wszelkich żywych organizmów. Ropa, która dostaje się do rafinerii ulega przeróbce. Przeróbka ta związana jest z powstawaniem wielu kłopotliwych odpadów gazowych, ciekłych i stałych. Przerobiona ropa naftowa w postaci paliw jest użyteczna - do napędzania pojazdów. W wyniku spalania powstają jednak produkty uboczne takie jak:
- tlenek węgla,
- tlenek azotu,
- gazowe i płynne węglowodory,
- sadza, czyli pył węglowy,
- związki ołowiu,
- związki siarki.

Jednak emisja tych substancji do atmosfery i gleby ograniczana jest przez:
- doskonalenie procesów spalania,
- katalityczne oczyszczanie spalin,
- dokładniejszą rafinację paliw naftowych oraz stosowanie paliw innego pochodzenia np. gaz ziemny, oleje roślinne,
- wycofywanie paliw ołowiowych.

Oleje, smary, płyny i rozmaite preparaty stanowią zagrożenie przede wszystkim dla wód powierzchniowych i gleb. Ich wycieki nie są zjawiskiem obiektywnie koniecznym, jednak występują masowo na skutek złego stanu technicznego pojazdów i niskiej świadomości ekologicznej ich użytkowników.

Specyficzne problemy związane z ekologią powstają na skutek dużego rozwoju sieci dróg i autostrad, na których występuje znaczne natężenie ruchu. Wzrastające natężenie ruchu powoduje hamowanie naturalnego rozwoju niektórych gatunków świata zwierzęcego.

Faza utylizacji.

Podczas eksploatacji samochodowej powstają liczne produkty uboczne w postaci:
- komunalnych zużytych pojazdów,
- zużytych części samochodowych (m.in. ogumienie)
- zużytych olejów, smarów i innych.
Troska o skuteczną utylizację zużytych materiałów i urządzeń motoryzacyjnych obecna jest dziś już podczas projektowania nowych modeli pojazdów np. maksymalne użycie tworzyw nadających się do powtórnego wykorzystania określonego mianem recyklingu.

Obiekty technicznego zaplecza motoryzacji.

Kompleksowe programy ochrony przyrody, realizowane z powodzeniem przez wszystkich wielkich światowych producentów samochodów, coraz częściej swoim zasięgiem obejmują również obiekty zaplecza technicznego między innymi warsztaty obsługowe. Niezależnie od wykonanej działalności usługowej samochodowe warsztaty naprawcze stanowią poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego z powodu powstających w nich substancji odpadowych (stałych, ciekłych i gazowych). Szkodliwym, choć często bagatelizowanym ubocznym "produktem" ich pracy jest też nadmierny hałas i promieniowanie elektromagnetyczne.

Głównym zagrożeniem dla środowiska naturalnego są nadmierne ilości odpadów powstających w zakładach naprawczych. W przypadku uniwersalnych zakładów mechaniki pojazdowej i stacji obsługi pojazdów na szczególną uwagę zasługują rozmaite odpady stałe w postaci:
- złomu metalowego i plastikowego,
- opakowań metalowych, plastikowych i szklanych,
- opiłków, wiór i pyłu z materiałów ściernych.

Zanieczyszczenia płynne powstające w tego typu zakładach można podzielić na:
- zużyte materiały eksploatacyjne (oleje, smary, paliwa, płyny hamulcowe i chłodnicze),
- rozpuszczalniki i środki myjące używane do mycia podzespołów i części,
- płyny technologiczne używane przy obróbce skrawaniem (emulsje), a także zasady i kwasy stosowane do intensywnego czyszczenia części pokrytych nagarem, kamieniem kotłowym lub produktami korozji.

Zanieczyszczenia gazowe w tego rodzaju zakładach ograniczają się w zasadzie do emisji gazów wydobywających się podczas prac spawalniczych, testowania silników spalinowych (tlenki węgla i azotu, węglowodory), a także, choć w mniejszym stopniu, odparowanie paliwa i rozpuszczalników organicznych. Podobnie przedstawia się sprawa potencjalnych zanieczyszczeń środowiska w zakładach specjalizujących się w blacharstwie nadwoziowym. Natomiast w warsztatach lakierniczych dominującymi zagrożeniami są opary rozpuszczalników i pyły szlifierskie a w mniejszym stopniu agresywne ścieki lub odpady stałe.

Magazynowanie i utylizacja odpadów stałych.

Wszelkie odpady stałe powinny być gromadzone w specjalnych pojemnikach, oddzielnych dla każdego rodzaju materiału i możliwości jego wtórnej przeróbki. Materiały, takie jak starannie posegregowany złom metalowy, plastikowy i szklany, makulatura i opakowania handlowe, stanowią cenny surowiec wtórny. Inne z wymienionych wcześniej odpadowych substancji stałych mogą być utylizowane przez:
1. Wywożenie na komunalne wysypiska śmieci (dotyczy to materiałów nietoksycznych i nieaktywnych chemicznie).
2. Oddawanie do specjalistycznych zakładów utylizacyjnych (dotyczy to wszelkiego rodzaju wkładów filtracyjnych, czyściwa tekstylnego, produktów gumowych i odpadowych części zbudowanych z kilku rodzajów tworzywa np. elementów elektronicznych i elektrotechnicznych).
3. Oddawanie do zakładów specjalnego składowania (dotyczy to zużytego ścierniwa korundowego do piaskarek, stałych frakcji pochodzących z oczyszczania ścieków i gazów).

Oczyszczanie ścieków.

Najprostszym urządzeniem oczyszczającym są tzw. separatory, w których wykonuje się oddzielanie szlamu i cieczy lżejszych od wody. Nie mogą one oddzielać emulsji i wodnych roztworów, co znacznie ogranicza ich przydatność w warsztatach naprawczych i stacjach obsługi samochodów. Dlatego muszą być zastąpione lub uzupełnione urządzeniami działającymi metodą koalescencyjną lub ultrafiltracyjną.

Pierwsza z tych metod polega na przepuszczaniu cieczy przez ciasne szczeliny z małą prędkością przepływu. Zemulgowane drobne kropelki olejów łączą się wówczas w większe, wypływające na powierzchnie i przez to łatwe do oddzielenia. Można w ten sposób obniżyć zawartość tłuszczów w ściekach do 10 mg/litr, czyli znacznie poniżej obowiązujących norm. Dodatkową zaletą filtrów koalescencyjnych jest ich niska cena, wadą brak zdolności oddzielenia mydła, szamponów i chemicznych środków myjących.

Metoda ultrafiltracji opiera się na przetłaczaniu cieczy przez bardzo drobne filtry, zatrzymujące zemulgowane cząsteczki. Można w ten sposób usuwać ze ścieków nawet emulsje chemiczne. Ta przewaga nad poprzednią metodą okupiona jest jednak znacznie wyższymi kosztami instalacji i eksploatacji urządzeń (np. koniecznością stosowania energochłonnych pomp).

Oprócz fizycznych metod oczyszczania - stosuje się również chemiczne sposoby oczyszczania, polegające na dodawaniu do ścieków substancji wchodzących w reakcje z określonymi składnikami i w efekcie powodujących wytrącenie łatwych do oddzielenia osadów. Ilość zużywanych chemikaliów musi być proporcjonalna do stopnia zanieczyszczenia ścieków, co może i tą metodę uczynić nadmiernie kosztowną.

Przy wszystkich wymienionych metodach ścieków usunięte zanieczyszczenia wymagają specjalnego traktowania. Muszą one mianowicie być odpowiednio magazynowane i usuwane z terenu zakładu, by nie stały się przyczyną mimowolnego skażenia środowiska.

Utrzymaniu odpowiedniej skrupulatności i dyscypliny w korzystaniu z urządzeń filtracyjnych służy zasada gospodarki bezściekowej. Zakłada ona, że żadne ścieki nie są z przedsiębiorstwa odprowadzane, gdyż oczyszczona woda używana jest powtórnie do celów technologicznych, a zanieczyszczenia z niej usunięte przekazywane do wyspecjalizowanych zakładów utylizacyjnych z zachowaniem właściwych środków ostrożności. Ponoszone przy tym koszty na uzdatnienie wody są niejako automatycznie rekompensowane przez brak wydatków na wodociągi i kanalizacje. Zasada ta jest szczególnie stosowana we wszelkiego typu myjniach.

Czyszczenie naprawianych i konserwowanych części samochodowych powinno być dokonane w nowoczesnych myjniach z zamkniętym obiegiem cieczy. Zapobiegają one przenikaniu aktywnych substancji do ścieków, a jednocześnie pozwalają na wielokrotne ich wykorzystanie technologiczne. Niezależnie od zastosowanego systemu filtracji niedopuszczalne jest odprowadzenie do kanalizacji ścieków wszelkich kwasów i środków chemicznie aktywnych.

Wymiana oleju i płynów eksploatacyjnych.


Przeprowadzenie okresowej wymiany oleju lub innych płynów stosowanych w zespołach samochodowych jest tylko pozornie czynnością niewymagającą profesjonalnych kwalifikacji i oprzyrządowania. Kłopoty z pozbyciem się materiałów zużytych sprawiają, że popyt na w pełni profesjonalną obsługę systematycznie rośnie. Każda wymiana polega na wypuszczeniu zużytego oleju z układu i zastąpienie go olejem świeżym. Przy układach smarowania obiegowego czynnością towarzyszącą jest z reguły wymiana lub oczyszczenie filtrów olejowych. Profesjonalne usługi tego rodzaju wymagają kompleksowej organizacji procesów technologicznych, utylizacji zużytego oleju i korzystanie z dość kosztownych urządzeń zapewniających:
- łatwy dostęp do wszystkich korków olejowych pojazdu, czyli podnośnika lub kanału,
- możliwość odkręcenia uszkodzonych korków i filtrów,
- sprawdzenie i nieuciążliwe dla środowiska naturalnego usunięcie oleju zużytego z pojazdu,
- gromadzenie i magazynowanie zużytego oleju w sposób dogodny dla rafinerii prowadzących jego regenerację,
- szybkie i ekonomiczne napełnianie układów świeżym olejem.

Do usuwania zużytego oleju z zespołów i podzespołów samochodowych używane są urządzenia ściekowe lub odsysające. Urządzenia ściekowe to najprostsze przyrządy do spuszczania oleju z podzespołów samochodowych, czyli po prostu wanny na olej spływający po odkręceniu korka spustowego

W zależności od indywidualnych potrzeb danego zakładu obsługowego producenci sprzętu warsztatowego oferują:
1. zestawy z regulowanym usytuowaniem wanny na ruchomym zbiorniku ściekowym lub z wykorzystaniem standardowych beczek przewożonych na specjalnych wózkach, przeznaczone dla zakładów wyposażonych w podnośniki kolumnowe,
2. kanałowe wanny ściekowe z wzdłużnymi i poprzecznymi rolkami jezdnymi dla zakładów wyposażonych w kanały.


W skład dodatkowego wyposażenia urządzeń ściekowych wchodzą niekiedy wieszaki lub półki na materiały pomocnicze, odpadowe i drobne narzędzia obsługowe.

Urządzenia do wysysania oleju opróżniają komory olejowe przez otwory kontrolne. Zasada działania urządzeń używanych do tego celu polega na wytwarzaniu podciśnienia w zbiorniku oleju lub na zastosowanie pomp o napędzie elektrycznym lub pneumatycznym. Zestawy kombinowane stanowią połączenie wysysarek z umieszczonymi na nich wannami ściekowymi. W urządzeniach tego typu zużyty olej odprowadza się z wanny do zbiornika metodą wysuszania za pośrednictwem przewodu sztywnego lub elastycznego.

Napełnianie układów świeżym olejem powinno się odbywać przy pomocy zmechanizowanych dozowników, czyli urządzeń skracających czas wykonywanej usługi i ułatwiających utrzymanie porządku w pomieszczeniach warsztatowych. Umożliwiają też one dozowanie oleju czerpanego bezpośrednio z beczki, co rozwiązuje ekologiczny problem utylizacji opakowań jednorazowych. W samochodowych stacjach obsługi istotne jest wyposażenie dozownika w oddzielne węże do tłoczenia olejów silnikowych i przekładniowych na oddzielnie podwieszanych bębnach samozwijających.

Ograniczanie emisji pyłów, oparów i gazów.

Pyłami nazywamy drobne cząsteczki ciał stałych unoszące się w powietrzu atmosferycznym. Ruch powietrza przenosi je w rejony nieraz bardzo odległe od źródła emisji. Osiadanie toksycznych pyłów na powierzchni ziemi powoduje skażenie wód powierzchniowych i gruntowych. Pyły osiadające na suchych powierzchniach przy bezwietrznej pogodzie wracają następnie do atmosfery pod wpływem wiatrów lub ruchów pojazdów.

Szczególnie niebezpieczne działanie mają pyły powstające na skutek szlifowania materiałów lakierniczych różnego rodzaju ścierniwami. Toksycznymi właściwościami odznaczają się również opary rozpuszczalników organicznych i gazy spalinowe wytwarzane w silnikach pojazdów lub w trakcie prowadzenia robót spawalniczych.

Stosowane dotychczas w warsztatach indywidualne środki ochrony (maski) nie są w stanie rozwiązać całego problemu. Dlatego nowoczesne zakłady samochodowe wyposażane są obecnie dodatkowo w specjalne systemy wyciągowe z dokładnymi filtrami zatrzymującymi emitowane zanieczyszczenia.

Ochrona powietrza i wód gruntowych w lakierniach.

Zakłady lakiernicze są zwykle niemile widziane przez sąsiadów. Jest to przede wszystkim powodowane emisją rozpuszczalników do atmosfery, hałaśliwą pracą wentylatorów, jak też zanieczyszczeniami pyłem i szlamami pojawiającymi się w okolicy. Pozostałości farb i lakierów często przedostają się do ścieków i odpadów. Postęp techniczno-ekologiczny w dziedzinie ochrony powietrza i wód w lakierniach sprowadza się do:
- zmniejszenia emisji rozpuszczalników,
- stosowanie produktów pozbawionych chromianów,
- ograniczenie zawartości związków ołowiu.

Ograniczenie emisji rozpuszczalników do atmosfery dokonywane jest trzema równoległymi metodami:

- filtracja powietrza opuszczającego kabinę lakierniczą,
- stosowanie produktów wodnorozcieńczalnych,
- zwiększenie zawartości części stałych w produktach rozpuszczalnikowych (klasy HS i VHS).

Klasyfikacja ta stosowana jest dziś przez wielu producentów, lecz brak jest wciąż jednoznacznych międzynarodowych norm ogólnych, określających jej kryteria. W Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii obowiązuje norma VOC (Volatile Organic Compounds), ustalająca maksymalną zawartość lotnych rozpuszczalników organicznych w gramach na litr produktu gotowego do użytku.

RM BASF proponuje lakiery nawierzchniowe do samochodów, akrylowe niemetalizowane Uno HD oraz metalizowane i perłowe Diament. Charakteryzują się one wysoką zawartością składników stałych i zmniejszoną zawartością rozcieńczalników szkodliwych dla środowiska. System lakierów naprawczych został tak opracowany, aby obniżyć zużycie energii i skrócić czas trwania procesu lakierniczego. Farby podkładowe zawierają 40 - 70 % masowych części stałych przy stężeniu składników lotnych odpowiednio od 650 -430 g/dm3.. Firma proponuje grunty podkładowe i wypełniające mające skład umożliwiający nakładanie w metodzie "mokre na mokre", co eliminuje zbędną pracę szlifierską i zapylenie. Znacznie ogranicza możliwość zanieczyszczenia ścieków kanalizacyjnych szlamem poszlifierskim. Wysoka zawartość części stałych umożliwia uzyskanie powłok o większej sile krycia, co pociąga za sobą mniejsze zużycie ilościowe stosowanych lakierów.

Zaostrzone wymagania Unii Europejskiej, dotyczące ochrony środowiska, określają zawartość składników stałych w wyrobach lakierniczych na 60 - 70 %.
Odpowiedzią firmy RM BASF było opracowanie ekologicznych lakierów HD (high density). System HD pozwala na znaczne obniżenie zawartości szkodliwych substancji lotnych organicznych i charakteryzuje się bardzo wysoką siłą krycia zwiększoną o około 40 % w stosunku do lakierów tradycyjnych. Niezwykle istotnym czynnikiem jest również podwyższanie wydajności nakładania lakieru, która przy stosowaniu lakierów tradycyjnych jest niższa o około 20 %.

Instalacja wentylacyjno-filtracyjna kabiny lakierniczej.

Powietrze przepływa przez kabinę lakierniczą obiegiem wymuszonym, otwartym.

Podane jest do jej wnętrza przez odpowiednio wydajną dmuchawę zapewniającą od 100 do 300 całkowitych wymian powietrza w ciągu godziny. Wszelkie mechaniczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego zatrzymywane są przez filtr wstępny instalowany po stronie ssącej lub tłoczącej dmuchawy. Część nawiewna instalacji ma przede wszystkim znaczenie technologiczne, natomiast głównym zadaniem części wywiewnej jest ochrona środowiska przed szkodliwym oddziaływaniem prac lakierniczych, czyli przed emisją do atmosfery par rozpuszczalników, pyłów szlifierskich i lakierniczych powstających na skutek krzepnięcia cząsteczek lakieru rozpylanych w postaci tzw. mgły natryskowej.

schemat

Dlatego kabiny wyposaża się w dwa równoległe systemy wywiewne: sufitowy i podłogowy (z wlotem usytuowanym pod nadwoziem lakierniczego pojazdu) w każdym z nich instalowane są filtry tkaninowe, papierowe lub węglowe (absorbujące substancje aktywne chemicznie).

W niektórych typach nowoczesnych kabin stosuje się dodatkowo filtracyjne kurtyny wodne. Zatrzymywane przez nie zanieczyszczenia zbierane są następnie w osadniku filtra wodnego. W kabinie nie mogą być przekraczane najwyższe dopuszczalne na stanowisku pracy stężenia czynników szkodliwych, a także normy emisji par rozpuszczalników do atmosfery. Dlatego istotnym elementem nowoczesnych kabin są samoregenerujące się filtry z sorbentem o najwyższym stopniu oczyszczania powietrza. Utylizacja filtrów wymiennych powinna przebiegać zgodnie z przepisami dotyczącymi odpadów przemysłowych.

Podsumowanie.

W związku z dużą różnorodnością obiektów zaplecza technicznego motoryzacji występuje też zróżnicowanie zagrożeń ekologicznych, które trzeba wyeliminować lub zminimalizować dla dobra środowiska i ludzi. W moim artykule starałem się przedstawić te tematy. Jednak z uwagi na rozpiętość zagadnień nie wszystkie zdołałem opisać, a niektóre przedstawiłem w dużym skrócie.

Ważną rzeczą jest świadomość stałego wzrostu wymagań zarówno ekologicznych jak i wykonawczych wymuszających wdrażanie nowoczesnych materiałów, urządzeń i technologii. Pożądane są również dalsze prace nad opracowaniem i wdrożeniem międzynarodowych norm określających dopuszczalne zanieczyszczenie środowiska we wszystkich dziedzinach jak np. w lakiernictwie - norma zużycia lotnych składników organicznych. Trzeba przyznać, że odnotowuje się w tym obecnie znaczny postęp. Nowe oraz zmodernizowane urządzenia i procesy to wysoka jakość "produktów" finalnych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów i degradacji środowiska. Cechy nowego obiektu zaplecza technicznego motoryzacji można zdefiniować pięcioma "e":
- ekologia,
- energooszczędność,
- ekonomia,
- elastyczność,
- elegancja.

Literatura:
1) Czasopismo "Auto expert w szkole" - styczeń/99- rok III, luty/99-rok I i II, kwiecień/99-rok I, maj/99-rok II i III
2) Czasopismo "Auto moto serwis" - 12/98
3) Czasopismo "Auto technika motoryzacyjna" - 5/97, 11/97.

Opracowanie: mgr inż. Robert Kochanowski

Wyświetleń: 3457