Отходы лаборатории: классификация и способы утилизации

В работе лабораторий образуются побочные продукты – опасные отходы.

Выделяя токсичные вещества и обладая химической реактивностью, они несут потенциальную угрозу для живого мира, способны привести к неприятным последствиям – гибели обитателей рек, загрязнению почвы, отравлению людей.

Чтобы неправильное обращение с вредными субстанциями и беспечное отношение к отработанным реактивам не привело лабораторию к штрафу, а природу и человека к серьезным проблемам, отходы утилизируются.

О степени вреда химических лабораторных отходов, рациональных методах утилизации в России и за рубежом и о том, как превратить опасное в полезное, читайте в этом материале.

Виды лабораторий

В лабораториях проводятся экспериментальные исследования, контрольные испытания, анализ продукции, другие работы.

По специфике деятельности лаборатории классифицируются, как:

• химическая;
• физико-механическая;
• научно-исследовательская;
• бактериологическая;
• паразитологическая;
• биохимическая;
• цитологическая;
• клинико-диагностическая;
• иммунологическая;
• санитарно-гигиеническая;
• нефтехимическая;
• судебно-медицинская.

Кроме того, есть лаборатории контроля качества, много других исследовательских центров.

Что относится к лабораторным химическим отходам?

К категории лабораторных отходов относятся органические и неорганические химические вещества и растворы, образцы химических соединений и испытаний продукции, оборудование и расходники, бывшие в контакте с реактивами, разнообразная группа медицинских отходов.

Отходы, включенные в ФККО

Отходы лабораторий находятся в 9 блоке Федерального классификационного каталога отходов (ФККО).

Группа остатков химикалиев, образующихся при технических испытаниях и измерениях, состоит из следующих видов отходов:

• щелочей, оксидов и гидроксидов;
• органических и неорганических кислот, солей органических кислот, неорганических солей;
• негалогенированных и галогенсодержащих органических веществ;
• государственных стандартных образцов;
• испытаний продукции;
• техиспытаний трубопроводов, исследований грунтов;
• газоочистки при технических испытаниях и измерениях;
• расходные лабораторные материалы;
• отходы при ликвидации проливов и просыпей химреактивов.

Кроме того, в ФККО предусмотрен раздел 7 «Отходы при обезвреживании биологических и медицинских отходов», также имеющий отношение к лабораторным отходам.

Блок представлен 4 основными группами:

1. Отходы при обезвреживании биологических отходов в смеси с другими отходами.
2. Отходы при обезвреживании биологических отходов.
3. Отходы при обезвреживании медицинских отходов.
4. Прочие отходы при обезвреживании биологических и медицинских отходов.

При этом ФККО напрямую не включает медицинские отходы (МО) и биологические отходы (БО) от работы соответствущих исследовательских лабораторий. Эта сфера не регламентируется Федеральным законом «Об отходах производства и потребления» от 24.06.1998 № 89-ФЗ.

МО и БО – предмет регулирования санитарно-гигиенического закондательства. Требования к сбору и утилизации этих отходов установлены СанПиН 2.1.3684-21, Федеральным законом от 21.11.2011 № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации».

Медицинские и биологические

К категории медицинских лабораторных отходов принадлежат побочные продукты медицинских, фармацевтических исследований – анатомические, патолого-анатомические, биохимические, микробиологические, физиологические.

Критерии классификации медицинских отходов установлены Постановлением Правительства РФ от 04.07.2012 года № 681.

МО разделяются на 5 классов – с учетом негативного воздействия на окружающую среду и степени их опасности: эпидемиологической, токсикологической, радиационной.

Утилизация МО класса «А» производится с учетом требований, установленных для ТКО (малоопасных отходов IV класса, согласно ФККО).

МО классов «Б» и «В» сначала проходят аппаратную процедуру обеззараживания – физическими методами, меняющими их вид, и полностью исключающими повторное использование.

Затем их собирают в упаковку (только не красного и желтого цвета), наносят соответствующую маркировку.

Дальнейшее обращение с обеззараженными отходами требует более мягких мер – установленных для безопасного класса «А». Метод обезвреживания выбирает сама организация, вывоз необезвреженных отходов за пределы организации не допускается.

Специфичность МО обоснована наличием в составе патогенной микрофлоры. Концентрация микроорганизмов в 1000 раз больше, чем в ТКО, в них обнаруживаются болезнетворные бактерии (кишечная палочка и палочка протея), возбудители вирусных инфекций, туберкулеза и сибирской язвы.

Потенциальная опасность МО обусловлена риском:

1. Инфекционного заражения инфицированным материалом.
2. Физического поражения (острыми предметами, осколками) – с возможным инфицированием через рану.
3. Токсического поражения при химической дезинфекции МО.
4. Радиоактивного поражения при контакте с радиационно загрязненными отходами.
5. Экологический риск, связанный с поступлением МО в водоемы, воздух, почву.

Угроза для окружающей среды и людей будет тем выше, чем менее полно выполнялись профилактические меры по первым четырем рискам.

Классы опасности

Класс опасности отхода зависит от степени его негативного воздействия на окружающую среду по одной классификации, или на организм человека – по другой.

Потенциальный риск для окружающей среды

При проведении лабораторных исследований различных направлений образуются отходы всех 5 классов опасности, предусмотренных законодательством:

I – наиболее токсичная группа отходов, способная нанести природе серьезный вред (например, отходы смеси серной кислоты с бихроматом калия, отходы плавиковой кислоты или солей мышьяка);

II – группа отходов с высоким уровнем опасности, при котором ситуация нормализуется только спустя 30 лет (отходы солей или оксидов свинца, солей хлорида серебра, оксида теллура);

III – категория отходов средней степени опасности — с восстановлением экологической обстановки в течение, минимум, 10 лет (отходы пероксида водорода, янтарной кислоты, смеси отходов изооктана и отходов техиспытаний в производстве пива);

IV – малоопасные отходы, с низким уровнем воздействия на окружающую среду, с восстановительным периодом не менее 3 лет (бой стеклянной химической посуды, огнеупорная посуда, отработанная при определении золота и серебра в рудах, отходы солей аммония);

V – практически неопасные, безвредные для окружающей среды (бумажные фильтры, отработанные при исследовании воды и пищевой продукции, лабораторные изделия из минеральных материалов, используемые в исследованиях, пробы торфа, не загрязненные химреагентами).

Опасность для организма человека

При неправильном обращении с лабораторными отходами может серьезно пострадать здоровье человека вплоть до летального исхода.

По степени воздействия на организм ГОСТом 12.1.007-76 установлены 4 класса опасности вредных веществ:

К чрезвычайно опасным веществам относятся:

• ртуть;
• бензапирен;
• таллий.

Второй класс представляют высокоопасные:

• свинец;
• кадмий;
• кобальт;
• хлороформ.

Умеренно опасны:

• алюминий;
• цинк;
• железо;
• марганец.

Практически не представляют опасности:

• сероводород;
• сульфаты;
• хлориды.

При контакте с организмом человека вредная субстанция способна причинить травму, вызвать заболевание, отклонение в состоянии здоровья.

При этом проблемы могут обнаружиться как после непосредственного взаимодействия с опасным веществом, так и в отдаленные сроки жизни и даже для последующих поколений.

Критериями опасности вещества являются его различные показатели:

• предельно допустимые и средние смертельные концентрации в воздухе;
• при попадании в желудок или на кожу;
• возможности ингаляционного отравления.

Виды утилизации

Смешивать лабораторные отходы запрещено.

Опасные материалы собираются в отдельные герметичные контейнеры.

К местам утилизации лабораторные отходы перевозятся на спецавтотранспорте.

Целью утилизации химических веществ являются обезвреживание потенциально вредоносных для среды и человека соединений, а также получение полезного вторсырья.

Нейтрализация

Нейтрализация химических отходов заключается в трансформации токсичных веществ в нетоксичные путем соединения с реагентами. При щелочном гидролизе химические соединения разрушаются в щелочной среде.

При другом способе вещества делают безопасными реагенты с натрием, хлором, перекисью водорода, гипохлоритами. Хлорирование с окислением делают в водных растворах и суспензиях, чтобы предупредить взрыв смеси.

Технология позволяет обезвредить продукт на 99,99%, в отдельных случаях проводят непосредственное хлорирование отхода.

Часто этим методам нейтрализации подвергаются остатки лабораторных кислот: соляной, серной, фосфорной, азотной. К примеру, способ используется при регенерации шлама для воспроизводства серной кислоты.

Остатки кислоты смешиваются с сульфатом, затем происходит упаривание при термической обработке, воздействие потоком кислорода. В результате получается 85%-ная серная кислота и кристаллический осадок оксида.

Гидроксиды щелочных металлов и аммония (щелочи) утилизируются путем добавлением кислот с результирующим образованием солей, состав которых определяют исходные реагенты.

Алкоголиз

Технология основана на обменных реакциях между химическими соединениями и различными спиртами:

• метиловым;
• этиловым;
• этиленгликолем;
• пропиленгликолем;
• диэтиленгликолем;
• глицерином.

В результате алкоголиза образуются гидроксилсодержащие полиэфирполиоли, которые используются в строительстве, при производстве пленок и композиционных материалов, обуви.

Термическая обработка

Способ подходит для химикатов любого агрегатного состояния: твердое тело, жидкость или газ. Уловленные при сжигании лабораторных отходов газы очищаются, а тепловая энергия используется для получения электричества.

Минус метода состоит в том, что продукты горения также нуждаются в утилизации. Для сжигания отходов используются специальные установки – инсинераторы.

Дистилляция

Метод применяется для переработки жидких отходов. Жидкие компоненты вещества при нагреве, испарении и конденсации разделяются. Полезные составляющие восстанавливаются, используются повторно.

Утилизация полимеров

Загрязненные пластмассовые, резиновые расходники измельчаются и гранулируются. Полученное вторичное сырье используется при производстве автомобильных запчастей, строительных материалов, канализационных труб.

Биодеградация и микробная биотехнология синтеза водорода

Разрушение с участием микроорганизмов как каталитических систем превращает химические соединения в газы и нейтральные продукты.

Способ применяется при синтезе чистого водорода (биоводорода) из лабораторных отходов – с помощью сухих микробных пеллетов.

Утилизация по этой технологии проходит в 5 раз быстрее, чем по традиционной схеме.

Поиск экологически чистых источников энергии – актуальная проблема человечества. Самым перспективным видом топлива считается молекулярный водород. При его горении образуется чистый конечный продукт – вода.

Термохимический пиролиз

При этой разновидности термической обработки отходы обезвреживаются путем сжигания в печи при высокой температуре, воздействии смесей фильтрационного горения.

Отходы разлагаются без доступа кислорода, образуя в результате пиролизный газ, твердый углеродистый остаток.

Объем и компонентный состав продуктов пиролиза зависят от вида отхода, температуры разложения.

Плазмохимическая технология

Плазменный способ утилизации отходов – затратный процесс, требующий значительных энергоресурсов, специалистов высокой квалификации. В основном применяется для отходов, которые невозможно безопасно обезвредить при высоких температурах.

Результатом плазменной обработки становится ценное энергетическое сырье, экологически нейтральный синтез-газ: смесь водорода и оксида углерода.

Утилизация медицинских отходов

Сжигание

Классическое сжигание происходит при избытке кислорода, пиролитическое – при его дефиците или полном отсутствии.

При высокотемпературных процессах сухого окисления органические и горючие лабораторные отходы превращаются в неорганический негорючий материал значительно меньшей массы.

Технология считается небезопасной для окружающей среды и экономически нецелесообразной, особенно при локальном сжигании МО на установках малых мощностей.

Дезинфекция

Метод химического обеззараживания МО – самый распространенный в РФ. Инфицированные и потенциально инфицированные лабораторные отходы классов «А» и «Б» обрабатываются дезинфицирующими средствами.

При обеззараживании этим методом наблюдается существенный недостаток: вид отхода практически не меняется, поэтому не исключено повторное использование.

Кроме того, качество обработки может быть низким, на практике редко учитываются характеристики отхода:

• конструктивные особенности (щели и просветы мешают равномерному проникновению дезинфектанта в субстрат);
• интенсивность загрязнения микроорганизмами;
• наличие органики в составе, что снижает эффективность обработки;
• различная чувствительность патогенов к антимикробным средствам;
• температура и pH процесса.

В итоге, дезинфекция не гарантирует полного уничтожения инфекционного начала в лабораторных отходах.

При захоронении отходов, обработанных химикалиями, возрастает риск токсического загрязнения окружающей среды.

Несмотря на низкую эффективность, в российских лабораториях метод в приоритете по причине отработанности, доступности, низкой стоимости.

Химическая дезинфекция с измельчением

Дезинфекция лабораторных отходов классов «Б» и «В» проводится в механизированных устройствах, в комбинации с механическим измельчением в закрытой камере.

При этом способе дезинфектант хорошо проникает в толщу отходов, повышая надежность и эффективность дезинфекции, сокращая расход средства и объем отходов.

После обеззараживания масса поступает в сепаратор для разделения на твердую и жидкую фракции. Твердые отходы помещаются в контейнер, а жидкие сливаются в канализационную систему. В результате образуются эпидемически безопасные отходы – уменьшенные в объеме на 75%, неидентифицируемые, компактно упакованные.

Автоклавирование

Обработка влажным теплом в виде насыщенного пара под давлением (автоклавирование) потенциально инфицированных лабораторных отходов – надежный и распространенный метод стерилизации.

Паровая обработка не оказывает токсического действия, не требует больших затрат, при соблюдении технологии не загрязняет атмосферу. Стерилизующий агент (теплый пар) разрушает микроорганизмы путем необратимого изменения ферментов и структурных бел­ков.

Автоклавы не используются для обезвреживания летучих или низколетучих органических соединений, ртутьсодержащих и химических отходов.

Пар не изменяет физическое состояние отходов, поэтому для неопознаваемости они сначала механически измельчаются – шредерами, мельницами, дробилками. При этом объем обрабатываемых отходов уменьшается на 60-80%.

Термическое обеззараживание на основе протеинового лизиса во влажном жаре

Способ принципиально отличается от поверхностного воздействия автоклавов.

Комбинированная технология термических и химических процессов обеспечивает стерилизацию лабораторных отходов на клеточном уровне, разрывая их мембраны.

В герметичной камере-мельнице материал измельчается, затем под воздействием высоких температур и рассеивающих порций воды протеиновые клетки разрушаются.

В результате получается уменьшенная в 7 раз масса безопасных сухих отходов.

Стерильный материал легко перегнивает на полигонах, не загрязняет инфильтратами дезинфектантов водные объекты и почву.

Обезвреженные этим способом лабораторные отходы с высокой теплотворностью используются как топливная добавка для печей и теплоэлектростанций.

Обработка СВЧ-полем

Дезинфекция лабораторных отходов происходит за счет воздействия электромагнитных волн и высокой температуры. Преимущества метода – простая эксплуатация, низкие затраты, возможность установки устройства в небольших помещениях. Недостаток – высокие дополнительные эксплуатационные затраты.

Технология не предполагает измельчения отходов, поэтому нужны запатентованные растворы сенсибилизаторов, специальные полипропиленовые пакеты и баки.

Видео по теме

В видео сюжете рассказывается утилизации медицинских отходов:

Заключение

Все перечисленные методы обезвреживания отходов лабораторий, отнесенных к категории медицинских, применяются в России с разной степенью разработанности и внедрения.

Чаще всего – химическое обеззараживание. В странах ЕС и США наиболее широко применяется метод термической утилизации — автоклавированием или централизованным сжиганием.

Чтобы уберечь организацию от репутационных и финансовых рисков, а природу – от экологических проблем, к правилам по сбору и утилизации лабораторных отходов подходят серьезно.

Собственник отходов несет полную ответственность за их судьбу вплоть до утилизации, поэтому партнеров выбирают среди компаний с нужной лицензией, способных рационально подойти к способу переработки.