Медициналық қалдықтардан синтез газ алудың айрықша әдісі

Күн сайын әлемде әрбір аурухана төсегінен 0,5 келі биомедициналық қалдық бөлінеді. Ал Қазақстан бойынша жылына 18 мың тонна БМҚ шығарылады. Қазіргі таңда әсіресе коронавирус пандемиясынан кейін мұндай қалдықтарды утилизациялаудың маңызы арта түсті. Өйткені инфекцияланған және улылығы жоғары БМҚ көлемі көбейе түскен сайын, адам денсаулығына қауіп төндіріп отыр. Эксперименттік және теориялық физика ғылыми-зерттеу институтының термофизика және техникалық физика бөлімінің меңгерушісі Александр Устименко осы проблеманы шешудің инновациялық әдісін ұсынып отыр.

Ғалым плазмотронның көмегімен биомедициналық қалдықтарды синтез газға айналдыру жобасын жүзеге асырып келеді. Биомедициналық (БМҚ) қалдықтар дегеніміз – инфекцияланған материалдардан құралған қалдықтар. Құрамында экологиялық қауіпті организмдер мен биомолекулалар кездесетін зертхана қалдықтары да осы қатарда. плазмотрон оттегі жеткіліксіз болса да жұмыс істейді. Яғни температураны көтеру үшін бензин, газ немесе мазут жағу қажет емес. А.Устименконың айтуынша, газдандыру процесінде қыздырылған ауа агент ретінде пайдаланылады.

– Нәтижесінде синтез газ аламыз. Оны электроэнергия өндіру үшін және көптеген химиялық процестерге қолдануға болады. Біз үшін қалдықтарды өңдеу технологиясының өзі жаңа сала. Сондықтан ондағы әрбір процеске ерекше көзқараспен қарау қажет. Қоқыс өңдеуге қатысты бағдарлама аясында барлық қалдық түрлерінің газдандыру процесіне бақылау жүргіздік. Электр стансаларының қалдығы, яғни күл үйінділерінен бастап, ауыл шаруашылығы, ағаш өнеркәсібі және биомедициналық қалдықтарға дейін – барлығы ешқандай қалдықсыз газдандыруға болатынына көз жеткіздік. Әрине, одан қалған минералды қалдықтың көлемі көмірмен салыстырғанда әлдеқайда төмен, – дейді ол.

Дүниежүзі бойынша биомедициналық қалдықтарды жоятын плазмалық технология мен плазмохимиялық реактордың баламасы жоқ және патент арқылы қорғалған. Одан бөлек, күрделі заттарды плазмада ыдырату өте тиімді. Өйткені оттегі болмағандықтан, биомедициналық қалдықтар газдарға айналып, пиролиз процесі жүреді. Ал жағу кезінде бұл үрдістер жүзеге аспайды. ҚазҰУ ғалымдары жобаны бірнеше шетелдік мамандармен бірлесіп жүзеге асыруда.

– Біз алғаш рет Белоруссияның А.В.Лыков атындағы Жылу және масса алмасу институтымен (ИТМО) бірге жұмыс істедік. Новосібірдегі С.С.Кутателадзе атындағы Термофизика институтымен де бірнеше жобаларды жүзеге асырдық. Сонымен бірге Н.Э.Бауман атындағы Мәскеу мемлекеттік техникалық университетінің (МГТУ) термодинамикалық модельдеу технологиясын жоба барысында пайдаландық. Бастапқыда біздің басты бағытымыз көмірге тікелей байланысты болды. Мәселен, плазмалық жанармай жүйелері, ал оған дейін көмірді газдандыру негізгі тақырыбымыз болды. Жылу және масса алмасу институтының профессоры А.Л.Моссэ де плазманы пиролиз және газдандыру процестерінде пайдаланып жүр. Осы профессормен бірге неліктен жаңа бағытты игермеске деген ойға келдік. Негізінде, профессор Моссэ – энергетикаға қарағанда радиациялық немесе сұйық қалдықтарды өңдеу саласына бейімделген ғалым. Сондықтан жаңа дүние жасап шығуды көздедік. Нәтижесінде плазмотрон мен реактордың көмегі арқылы қатты тұрмыстық қалдықтарды өңдеуді қолға алдық, – дейді А.Устименко.

Тұрмыстық қалдықтармен салыстырғанда биомедициналық қалдықтар қауіпті класқа жатады. Олардың қатарында COVID-19 инфекциясымен ауырған пациенттерді емдеу барысында қолданылған медициналық маска, қолғап, қорғаныс киімі, бахила, емдеу және вакцинациялау құралдары мен бинттер және т.б. бар. Сонымен бірге медициналық мақсатта қолданылған материалдар, қатерлі микробиологиялық культуралар, хирургиялық жолмен кесіп алынған дене мүшелері және инфекцияланған басқа да медициналық материалдар, зертханалық қалдықтар мен пайдаланылған ине, скальпель, ланцет секілді құралдар да биомедициналық қалдықтар деп есептеледі. Аурухана, емхана, қарттар үйі, жедел жәрдем қызметі, мәйітханалар мен жерлеу бюролары осы биомедициналық қалдықтар шығаратын мекемелерге жатады.

 – Бұлар радиоактивті, химиялық, өндірістік және әмбебап қалдық түрлерімен салыстырғанда қауіптірек деуге болады. Өйткені олар инфекциялық аурулардың тез таралуына себепкер болуы мүмкін. Қазіргі таңда әлем бойынша оны утилизациялаудың жалғыз жолы – өртеу. Оған арналған үш түрлі құрылғы бар: ауаның стехиометриялық немесе шамадан тыс көлемінде және айналып тұратын пештерде жағу. Дегенмен бұл әдістердің барлығына тән бір кемшілік – диоксин, фуран, бенз(а)пирен секілді өте улы химиялық байланыстар түзуінде болып тұр, – дейді А.Устименко.

Санитарлық-гигиеналық зерттеулерге сүйенсек, химиялық қалдықтарға қарағанда медициналық қоқыстың қоршаған ортаға келтірер зияны орасан зор. Ал біздің елімізде әзірге басқа да ТМД елдері секілді бұл мәселеге жеткілікті көңіл бөлмей отыр. Өйткені оның көлемі өндірістік және тұрмыстық қалдықтармен салыстырғанда едәуір аз. Ал бұған дейін мұндай қоқыс түрлері іріктелмегендіктен, оның құрамы өте күрделі әрі идентификациялауға келмейді. Бұл осы мәселе төңірегіндегі проблемалардың қаншалықты өзекті екенін дәлелдей түскендей.

– Демек, іріктелмеген қалдықтарды өңдеу кезінде дезинфекциялап, зарарсыздандыруға барынша қауқарлы әмбебап әдісті таңдау маңызды. Ал биомедициналық қалдықтарды плазмалық жолмен жою жоғарыда айтып өткен талаптардың барлығына сай келеді. Температурасы 5000 кельвинге жоғары электрдоғалық плазма органикалық және бейорганикалық қосылыстардың бұзылу процесінің қарқынын арттыру арқылы ыдыратады. Аталмыш технология адам өміріне қауіпті саналатын осы бір қоқыс түрлерін жылудың көмегімен зарарсыздандыруға және диоксин мен фуран секілді қосылыстардың түзілуіне жол бермейді. Нәтижесінде газ тәрізді және конденсацияланған уытты емес өнім алуға болады. Сонымен бірге көп мөлшердегі бейорганикалық заттар мен іріктелмеген биомедициналық қалдықтарды өңдеуге көмектеседі. Әрі плазмохимиялық реактор көлемі шағын болғандықтан, жұмсалатын энергия мөлшері де аз болады, – дейді ғалым.

Оның айтуынша, жағумен, тіпті интенсивті газдинамикалық режиммен салыстырғанда плазмалы утилизация технологиясының ұтымды тұстары көбірек. Мысалы, өндірістік қуатын сақтай отырып, реактор көлемін 6-8 есеге кішірейтуге болады. Демек, оған қажетті өндірістік мекеменің де аумағы қысқарып, плазмохимиялық реактордағы температура 2000 кельвинге дейін жетеді.

– Плазмалық өңдеу технологиясы биомедициналық қалдықтарды футерленген плазмохимиялық реакторға беру арқылы плазмалық алауды плазмотронмен генерациялайды. Нәтижесінде қалдықтардан уытты емес газдар мен минералды қалдық түзіліп, плазмалық алауда өңделеді. Реактордың жоғарғы бөлігінің ортасында электрдоғалы плазмотрон орнатылған. Сонымен бірге мерзім-мерзіммен жұмыс істейтін бір камералы плазмохимиялық реактор қолданылады. Процеске жұмсалатын энергия шығыны 1-2 кВтс/кг құрайды. Оның ішінде плазмотронды бір мезет ажыратып, реактордың минералды қалдықтардан тазартылып отыратынын ескерген жөн, – дейді ғалым.

Сайып келгенде, COVID-19 індетін жеңу үшін биомедициналық қалдықтарды өңдеудің жаңа әдістерін қолға алу қажет. Өйткені мұндай қалдықтарды жаққаннан кейін улы қатты қалдықтар топырақ арқылы жерасты суларына түсуі мүмкін. Сондай-ақ пластикті жағу кезінде атмосфералық ауаға улы газдар бөлінеді. Олар адам мен жануарларға кері әсер етіп, денсаулыққа орасан зор зиян келтіреді. Онкологиялық аурулар, тыныс алу және жүрек-қантамыр жүйесі ауруларының туындауына себепкер болуы мүмкін. Өздеріңіз білетіндей, қалдықтарды жағу жердің азон қабатының бұзылуына әсер етіп қана қоймай, климаттың өзгеруін күшейтеді. Мұндай ауада үнемі токсиндер мен химиялық заттардың болуы тіпті кейбір өсімдік түрлерінің жойылуына әкелуі де ғажап емес. Бұл мәселелерді шешуге және биомедициналық қалдықтарды экологиялық таза түрде жоюға плазмалық пиролиз және газдандыру процесі мүмкіндік береді.

– Жыл сайын әлемде шамамен 30 млн тонна осындай медициналық қалдықтар түзіледі. Атап айтқанда, Ресейде – 100 мың, ал Қазақстанда 18 мың тоннадан асып жығылады. Өкінішке қарай, іс жүзінде COVID-19 пандемиясына қарсы әрекет нәтижесінде пайда болған қалдықтар дұрыс өңделмейді. Кейбір жерлерде тіпті өңдеу туралы сөз де болмайды. Сол себепті оны жою мәселесі Қазақстан үшін ғана емес, әлемде де үлкен маңызға ие, – дейді А.Устименко.

Пациенттерді COVID-19 вирусынан емдеу мақсатында жүргізілген медициналық іс-шаралардың әсерінен түзілген қалдықтар да назар аударуды талап етіп отыр. Демек, жоғарыда айтылған мәселелерді ескере келе, биомедициналық қалдықтарды плазмалық утилизациялау технологиясын қолдану қажеттілігі ұлттық және халықаралық ауқымда өте өзекті және маңызды деуге болады. Биомедициналық қалдықтар радиоактивті, химиялық, өндірістік және әмбебап қалдық түрлерімен салыстырғанда қауіптірек деуге болады. Өйткені олар инфекциялық аурулардың тез таралуына себепкер болуы мүмкін.

Кәмила ДҮЙСЕН

Серіктес жаңалықтары