"Утилизация медицинских отходов. Обзорная статья."

Данная статья является анализом существующих методов утилизации медицинских отходов. В частности, автор обсуждает технологию пиролиза, как альтернативу обычным методам термической переработки твердых отходов.

К сожалению, в нашей стране 90% отходов подвергаются захоронению (депонированию) на полигонах, хотя это связано с транспортными расходами и отчуждением больших территорий. Кроме того, полигоны зачастую не соответствуют элементарным санитарно-гигиеническим требованиям и являются вторичными источниками загрязнения окружающей среды.  Но если от большинства отходов еще можно сравнительно безопасно избавиться путем депонирования, то некоторые их виды, например, медицинские отходы, подлежат обязательной переработке. Они значительно отличаются от остальных отходов и требуют особого внимания. В них кроется опасность для человека, обусловленная прежде всего постоянным наличием в их составе возбудителей различных инфекционных заболеваний, токсических, а нередко и радиоактивных веществ. К тому же длительность выживания в таких отходах патогенных микроорганизмов достаточно велика. Так, например, если в 1 г бытовых отходов содержится 0,1-1 млрд. микроорганизмов, то в медицинских это число возрастает до 200-300 млрд. При этом следует учитывать, что количество «производимых» медицинскими учреждениями отходов имеет тенденцию к интенсивному росту, а вследствие увеличения номенклатуры применяемых средств – еще и к вариабельности состава. Все лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ), вне зависимости от их профиля и коечной мощности в результате своей деятельности образуют различные по фракционному составу и степени опасности отходы, поэтому в каждом из них должна быть организована система сбора, временного хранения, обработки и транспортирования отходов. Проблема утилизации медицинских отходов привлекает к себе все более пристальное внимание. Еще в 1979 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) отнесла отходы медицинской сферы к группе особо опасных и указала на необходимость создания специализированных служб по их уничтожению и переработке. Базельская конвенция в 1992 г. выделила 45 видов опасных отходов, список которых открывается клиническими отходами. К 2005 году в мире, по обобщенным данным, их накопилось уже около 1,8 млрд. тонн, что составляет примерно 300 кг на каждого жителя планеты.
 
  Особую опасность представляют инъекционные иглы и шприцы, поскольку неправильное обращение с ними после применения может привести к повторному использованию. По оценке ВОЗ, в 2000 году только в результате повторного использования шприцев были инфицированы:

·  21 миллион человек - вирусом гепатита B (HBV) (32 % всех новых инфекций);

·  два миллиона человек -  вирусом гепатита C (HCV) (40 % всех новых инфекций); и

·   по крайней мере 260 000 человек - ВИЧ (5 % всех новых инфекций).  
 
22 марта 1999 г. в Российской Федерации вступили в силу СанПиН 2.1.7.728-99 «Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений», предназначенные для всех лечебно-профилактических учреждений и организаций, занимающихся сбором, хранением, транспортированием и переработкой отходов здравоохранения. Этот документ разделяет все отходы здравоохранения по степени их эпидемиологической, токсикологической и радиационной опасности на пять классов:

Класс А. Неопасные отходы (пищевые отходы всех подразделений ЛПУ, кроме инфекционных и фтизиатрических, мебель, инвентарь, строительный мусор и т. п.).

Класс Б. Опасные (рискованные) отходы (потенциально инфицированные отходы, материалы и инструменты, загрязненные выделениями, в т. ч. кровью, органические операционные и патологоанатомические отходы и т. п.).

Класс В. Чрезвычайно опасные отходы (материалы, контактирующие с больными особо опасными инфекциями, отходы фтизиатрических и микологических больниц и т. п.).

Класс Г. Отходы, по составу близкие к промышленным (просроченные лекарственные средства и дезсредства, отходы от лекарственных и диагностических препаратов, ртутьсодержащие предметы, приборы и оборудование, и т. п.).

Класс Д. Радиоактивные отходы (все виды отходов, содержащие радиоактивные компоненты).

К отходам ЛПУ, в зависимости от их класса, предъявляются различные требования по сбору, временному хранению и транспортированию. Не допускается смешение отходов различных классов на всех стадиях сбора и хранения и определяется порядок утилизации отходов. Обращение с отходами классов Г и Д регулируется нормативами для токсичных и радиоактивных отходов, а мы подробно рассмотрим проблемы, связанные с утилизацией отходов классов Б и В.
 
То, что медицинские отходы должны подвергаться переработке, сомнению не подлежит. Но как? Проблема усугубляется отсутствием организационной и финансовой поддержки. Экологи считают, что это проблема медиков, у медиков же отсутствует соответствующая инфраструктура и финансирование. Выходом из этой ситуации может стать решение локальных задач в конкретных ЛПУ. Основными критериями при выборе метода утилизации и соответствующего оборудования могут быть следующие:

-   качественный состав отходов и их количество;

-   безопасность и экологическая чистота метода;

-   максимальное уменьшение объёма отходов на выходе и их полная обеззараженность;

-   абсолютная невозможность повторного использования компонентов перерабатываемых отходов после завершения обработки;

-   возможность установки оборудования непосредственно в ЛПУ при минимальных затратах на подготовительные работы;

-   объем средств, которые предполагается затратить на приобретение оборудования и уровень планируемых начальных и последующих эксплуатационных расходов;

-   требуемый уровень подготовки обслуживающего персонала. 

Термические методы. Инсинерация.

В соответствии с требованиями СанПиН отходы класса А вывозятся на полигоны ТБО без ограничений, классов Б и  В уничтожаются на специальных  установках  по обезвреживанию отходов ЛПУ термическими методами.

Несмотря на сравнительно небольшой «возраст» СанПиН 2.1.7.728-99, они уже устарели. Это признают большинство специалистов, занимающихся проблемой утилизации медицинских отходов, об этом же заявил 11 апреля 2006 года в своем обзорном письме «Современное состояние и проблемы обращения с медицинскими отходами в Российской Федерации» руководитель Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главный государственный санитарный врач РФ Г.Г. Онищенко. В частности, он пишет: «Безусловно, основной нормативный документ СанПиН 2.1.7.728-99 нуждается в определенной переработке, предусматривающей уточнение основополагающих понятий и проблем, корректировка классификации, введение новых методов обезвреживания медицинских отходов, уточнение требований к инвентарю и устройствам, применяемым на различных этапах обращения с медицинскими отходами».
 
Дело в том, что «термический метод» уничтожения отходов, а попросту – их сжигание, не является оптимальным решением проблемы. Установки, предназначенные для сжигания отходов, - инсинераторы были широко распространены в мире еще 10-15 лет назад, но с тех пор многое изменилось. Как выяснилось, сжигание не так безобидно, как кажется на первый взгляд, и при всех своих достоинствах обладает некоторыми неприятными особенностями. Например, образование диоксинов. Диоксины - это наиболее печально известные загрязнители, связанные со сжиганием. Они вызывают целый ряд заболеваний, включая рак, повреждения иммунной системы,  нарушение деятельности репродуктивной и других систем организма. Они обладают свойством биокумуляции. Это означает, что они способны перемещаться по пищевым цепям от растений к хищным животным, концентрируясь в мясе и молоке, и, как результат, в человеческом теле, что подразумевает под собой  то, что целые популяции уже сейчас страдают от пагубных последствий воздействия диоксинов.
 
Инсинераторы также вносят большой вклад в загрязнение ртутью. Ртуть - сильнодействующий нейротоксин, ослабляющий двигательные, сенсорные и ряд других функций. В настоящий момент загрязнение ртутью представляет собой проблему практически для каждой страны. Помимо этого, инсинераторы являются источником значительных количеств других тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий, мышьяк и хром, а также другие (не диоксины) галогенсодержащие углеводороды, кислотные пары, которые являются предшественниками кислотных дождей, частицы, приводящие к заболеванию дыхательной системы, парниковые газы. Тем не менее, характеристика выбросов загрязняющих веществ до сих пор не закончена и еще много неизвестных веществ находятся в атмосферных выбросах и золе мусоросжигающих заводов (МСЗ). 
 
Производители инсинераторов часто утверждают, что атмосферные выбросы находятся "под контролем", но факты указывают, что это не так. Во-первых, для многих загрязняющих веществ, таких как диоксины, дополнительные выбросы вообще недопустимы. Во-вторых, мониторинг выбросов часто ведется с большими нарушениями, поэтому нет достоверной информации даже о реально существующих уровнях загрязнения. В третьих, существующая информация, показывает, что МСЗ не удовлетворяют даже существующим стандартам. Когда оборудование, предназначенное для очистки воздушных выбросов, функционирует, оно удаляет загрязнители из воздуха и концентрирует их в очистных установках и золе, создавая поток опасных отходов, который нуждается в дальнейшей переработке. Таким образом, проблема распространения загрязнителей не решается: они просто перемещаются из одной среды (воздуха) в другую (почва или вода). Зола из инсинераторов крайне токсична, но очень часто на нее не обращают должного внимания. Захоронение фильтров и золы на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО) также не является безопасным, поскольку существует вероятность попадания токсинов в грунтовые воды; в некоторых местах зола просто рассеивается и, таким образом, попадает в населенные или сельскохозяйственные районы. Согласно нормативам Европейского Союза (НЕС) геометрия горячей зоны сжигателя должна обеспечивать пребывание газов в зоне с температурой не ниже 850°С в течение не менее 2 секунд (правило 2 сек) при концентрации кислорода не менее 6%. Следует заметить, что это очень жесткое требование и выдержать его непросто. Особенно трудно добиться высокого содержания кислорода в зоне горения. У авторов существующих проектов инсинераторов имеются два очень серьезных заблуждения:

1). Представление о том, что соблюдение правила "2 секунд" означает полное уничтожение диоксинов при выполнении этого требования. Это совершенно не соответствует действительности. Требование "2 сек" подразумевает, что в этих условиях концентрация диоксинов в отходящих газах будет приемлемой для их очистки до требуемых 0,1 нг/м3 (при 11% кислорода в газах). При этом подразумевается, что степень очистки будет не ниже "шести девяток", то есть 99,9999%.

2). Убеждение, что при высокой температуре "все сгорит". Однако авторы проектов не учитывают особого свойства диоксинов - способность к новому синтезу в холодной зоне. Незнание этого факта побуждает вводить в проекты дополнительные зоны с высокой температурой, зоны "дожига". Эти зоны совершенно бесполезны для снижения концентрации диоксинов в отходящих газах.

Вопрос о полезности "дожига" при высоких температурах, довольно широко обсуждался в литературе. Подавляющая часть данных свидетельствует о неэффективности этого метода уменьшения концентрации продуктов неполного сгорания (ПНС). К ПНС относятся и диоксины. В работах Коммонера  с соавторами  сообщается, что при обследовании мусоросжигательных печей было показано, что диоксины образуются в процессе сжигания и что образование происходит в зоне охлаждения и что поэтому повышение температуры при сжигании не приводит к деструкции диоксинов. Еще в 1987 году Тренхольм и Турнау показали, что выбросы 15 токсических веществ (ПНС) из разного рода печей сжигания не улучшаются при изменении температуры от 700 до 15000С, при изменении времени пребывания газов в печи от 2 до 6 секунд и изменении концентрации кислорода от 2 до 15%. И, наконец, высокие температуры приводят к увеличению летучести компонентов, что имеет следствием увеличение выбросов опасных металлов. Таким образом, метод уменьшения концентрации опасных веществ путем "дожига", не имеет обоснования и не способен хоть сколько-нибудь снизить общие выбросы ПНС и тяжелых металлов. Что касается очистных сооружений, то хотя большая часть образовавшихся диоксинов адсорбирована на частицах летучей золы и снижение запыленности снижает загрязнение газов диоксинами, однако после прохождения горячих электростатических фильтров количество пыли снизится, а концентрация диоксинов может увеличится. Реально снижают содержание диоксинов в газах только угольные фильтры, на которых диоксины необратимо связываются, и специальные каталитические дожигатели, объединенные с дожиганием NOx . Именно в силу трудностей улавливания диоксинов очистные сооружения современных заводов стоят так дорого. Распространенным заблуждением является представление о том, что резкое охлаждение отходящих газов ("закалка") будет снижать образование диоксинов. Истинная закалка подразумевает снижение температуры на многие сотни градусов за доли секунды, чтобы заморозить положение термодинамического равновесия при высокой температуре. Это трудно достижимо в реальных условиях. Но даже, если бы авторам проекта и удалось бы заморозить горячую смесь газов, снижения концентрации они бы не добились, так как "новые" диоксины образуются не в парах, а на поверхности частичек золы уноса.
 
МСЗ часто сознательно строятся в районах с низким уровнем дохода населения, которое практически не в состоянии оказать противодействие строительству. Это является нарушением основных принципов экологического права.  Даже ВОЗ трактует установки для сжигания как «временное решение специально для развивающихся стран, где альтернативные варианты утилизации, типа автоклавирования, измельчения или микроволновой обработки ограничены».

Большинство специалистов приходят к мнению, что сжигание - это неустойчивая и устарелая форма обращения с медицинскими отходами. Современные мусоросжигательные технологии являются наиболее дорогим подходом в системе управления отходами: стоимость строительства современного мусоросжигательного завода может составить сотни миллионов долларов США. Затраты на строительство и повседневное функционирование такого завода неминуемо ложатся на население. Изготовители разработали сложные финансовые схемы, чтобы заставить местные органы власти подписать длительные контракты, которые впоследствии могут оказаться разорительными для властей. В США многие города оказались в долгу благодаря  собственным МСЗ. 
 
Медицинский инсинератор в штате Джорджия (США). Закрыт в 1998 году.  
  
Число противников сжигания отходов продолжает расти, все большим количеством стран разрабатываются и применяются инновационная философия и практика по устойчивому управлению отходами. Еще до официальной реакции ВОЗ общественная оппозиция добилась закрытия многих существующих инсинераторов (сжигателей) и ее усилия были объединены с работой местного, национального и международного законодательства. Общественное противостояние применению сжигания широко распространено по всему миру: сотни общественных организаций во многих странах вовлечены в борьбу против инсинерации и, одновременно, пропагандируют использование альтернативных технологий. В США коммерческий интерес и возросший кризис со свалками привел к возникновению бума строительства инсинераторов в 80-х годах прошлого века. Но этот бум вызвал широкое общественное сопротивление, которое привело к тому, что более трехсот проектов строительства заводов по сжиганию отходов потерпело поражение. Активисты боролись за уменьшение выбросов, за прекращение субсидирования строительства мусоросжигающих установок, что практически прекратило работу индустрии к концу девяностых. По данным Агентства по защите окружающей среды, за последние 10 лет количество инсинераторов медицинских отходов в США сократилось с 5000 до 100, и эта тенденция сохраняется. В Японии, стране с самым высоким числом МСЗ на Земле, сопротивление сжиганию отходов практически универсально: сотни антидиоксиновых групп работают по всей стране. Общественное давление привело к тому, что более 500 мусоросжигающих заводов (МСЗ) было закрыто в последние годы. В Европе сопротивление сжиганию отходов проявляется в форме внедрения альтернативных технологий. Некоторые регионы резко снизили производство отходов, несмотря на рост населения. В результате, сейчас существует очень маленький спрос на МСЗ в Европе.

 В Мозамбике, население вне зависимости от классов и цвета кожи организовало местную экологическую организацию. Организация получила широкую поддержку после окончания гражданской войны и смогла остановить проект МСЗ, предполагавшийся в рамках международной помощи стране.

  
В то же время увеличивается число законодательных актов, направленных на запрещение сжигания отходов. Законодательство 15 стран содержит частичный запрет на сжигание отходов, а  законодательством Филиппин, к примеру, полностью запрещено сжигание отходов. Международное законодательство также начало влиять на деятельность  МСЗ. Сжигание отходов противоречит трем принципам международного законодательства: предосторожности, предотвращению и ограничению трансграничных эффектов. Принцип предосторожности записан в OSPAR (Конвенция по защите водной среды в северо-западной части атлантического океана), LRTAP (Конвенция по трансграничному загрязнению атмосферы), Базельской, Бамако и Стокгольмской Конвенциях, а также в Декларации Саммита в Рио-де-Жанейро. Поскольку сжигание отходов является отчасти неконтролируемым процессом с выделением неизвестных побочных продуктов, многие из которых наносят вред здоровью людей, то принцип предосторожности требует избегать процесса сжигания отходов. Предотвращение и снижение использования МСЗ широко  представлены в международном законодательстве, особенно в Бамако Конвенции, которая недвусмысленно определяет МСЗ как несовместимые с практикой предотвращения и «Чистым Производством». Лондонская, OSPAR и Бамако Конвенции также запрещают сжигание отходов вблизи морских и внутренних вод. Несмотря на то, что Стокгольмская Конвенция не запрещает сжигание отходов, существует ряд ограничений по использованию данного метода обращения с отходами. Четыре из двенадцати химических веществ, являющихся предметом Конвенции - это побочные продукты сжигания отходов. Конвенция призывает к сокращению их до минимума и ликвидации. Важно,  то, что Стокгольмская Конвенция говорит обо всех  видах выбросов, а не только атмосферных выбросах, и ясно призывает страны предотвращать образование - а не только выбросы - этих химических веществ. Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением была принята в марте 1989 года (вступила в силу в 1992 году). Конвенция регулирует утилизацию отходов и обязывает участников Конвенции гарантировать, что утилизация отходов и их уничтожение осуществляются экологически безопасными методами. Согласно положениям Конвенции, государства должны стремиться сокращать количество перевозимых отходов, перерабатывать и удалять отходы как можно ближе к месту их производства, а также минимизировать их производство в целом.

В своем сообщении для участников встречи сторон Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением, которая состоялась в Женеве 9 - 13 декабря 2002 года для выработки стратегии по уничтожению опасных отходов, Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Кофи Аннан заявил, что опасные отходы, получаемые в результате деятельности человека, требуют особого внимания общественности, чтобы гарантировать, что они не причиняют вреда здоровью человека и не загрязняют окружающую среду. 
 

        Отечественный инсинератор ИН-50
  

"Поскольку в отношении проблемы отходов существует тенденция следовать по пути наименьшего сопротивления, необходимо предпринять меры, гарантирующие, что ликвидация отходов осуществляется по возможности там, где они производятся, а также в тех местах, в которых ликвидация отходов наиболее практически обоснована и безопасна", — заявил Кофи Аннан в своем сообщении. На Конференции были также приняты руководящие принципы в области утилизации отходов биомедицины и учреждений системы здравоохранения. В частности, основополагающим принципом принято считать, что необеззараженные отходы не должны покидать стены лечебного учреждения.

В свою очередь, ВОЗ декларирует следующие положения, касающиеся переработки медицинских отходов:

- материалы, содержащие хлор (например, контейнеры для крови и кровезаменителей, внутривенные катетеры, планшеты и т.д.) или тяжелые металлы типа ртути (например, сломанные термометры) никогда не должны сжигаться;

- использование всеми производителями одной и той же пластмассы для изготовления шприцев и других изделий однократного применения, чтобы облегчить рециркуляцию;

- преимущественное использование медицинских устройств, не содержащих поливинилхлорида;

- разработка и развитие безопасных вариантов рециркуляции везде, где это возможно (для пластмассы, стекла и т.д.);

- разработка и первоочередное внедрение новых, альтернативных сжиганию, технологий управления отходами;

- поощрение государствами принципов экологически чистого управления здравоохранением в соответствии с Базельским Соглашением.

Как уже было сказано, ВОЗ допускает использование инсинерации медицинских отходов в тех странах, которые  не имеют экологически безопасных вариантов для управления отходами здравоохранения. Но в этих случаях должны выполняться следующие рекомендации:

- использование новых, современных методов в проекте установки для сжигания отходов, при ее строительстве, оснащении и  обслуживании (например, предварительный подогрев; расчет производительности для исключения перегрузки; сжигание при температуре не ниже 800°C и т.д.);

- использование сортировки, чтобы ограничить сжигание отходов, выделяющих при нагревании токсичные вещества;

- постоянный контроль и исправление текущих недостатков в обучении оператора и осуществлении управления, которые приводят к ухудшению работы установок для сжигания отходов.

Надо отметить, что метод инсинерации вполне пригоден для уничтожения (кремации) больших количеств биомассы (трупы павших животных, массивные операционные отходы и т.д.). Альтернативой ему в данном случае может служить только пиролиз и захоронение. Проблема токсичных веществ при этом не столь актуальна, поскольку белковые организмы содержат галогеновые соединения в исключительно малых, следовых количествах.
 
Термические методы. Пиролиз.

Альтернативой обычным методам термической переработки твердых отходов являются технологии, предусматривающие предварительное разложение органической составляющей отходов в бескислородной атмосфере (пиролиз), после чего образовавшаяся концентрированная парогазовая смесь (ПГС) направляется в камеру дожигания, где в режиме управляемого дожига газообразных продуктов происходит перевод токсичных веществ в менее или полностью безопасные.

Принципиальными положительными особенностями безкислородных пиролизных технологий уничтожения органических материалов, позволяющих обеспечить экологическую безопасность выбросов, в том числе и хлорсодержащих, являются:

·  возможность управляемого сжигания при высокой температуре концентрированной неразбавленной парогазовой смеси (теплота сгорания 6680-10450 кДж/м3), что позволяет обеспечить высокую (1200-13000С) температуру всего объема продуктов сгорания;

·  выделяющийся при пиролизе хлорсодержащих материалов активный хлор уже в камере термического разложения немедленно реагирует с обязательным продуктом пиролиза любой органики - водородом, образуя стойкое соединение HCl, которое далее легко нейтрализуется на стадии доочистки. Тем самым предотвращается образование диоксинов и фуранов.

Сейчас на российском рынке медицинской техники представлены три установки пиролиза: отечественная «ЭЧУТО», французская «Мюллер» и американская «Пеннрам». 
 
 
  
 
Установка «ЭЧУТО» 

Установка «Мюллер» С.Р. 50 (50 кг/час), смонтированная в 20-футовом контейнере   

 
Установка «Пеннрам» (75 -кг/час).
 
Одним из достоинств  установок пиролиза (кроме улучшенных, по сравнению с инсинераторами, экологических показателей) является то, что для них нет необходимости строить капитальные сооружения и высокие дымовые трубы. Установки могут монтироваться под навесом или в ангарах легкого типа на бетонном основании.

Термические методы. Плазменная технология.

В плазменных системах используется электрический ток, который ионизирует инертный газ (например, аргон), и формирует электрическую дугу с температурой около 6000C. Медицинские отходы в этих установках нагреваются до 1300 - 1700C, в результате чего уничтожаются потенциально патогенные микробы и отходы преобразовываются в гладкий шлак, металлические слитки и инертные газы.  О практическом использовании подобных установок пока нет данных, так что их можно пока считать теоретической разработкой. 

Альтернативные методы.

Вынужденное сокращение использования установок для сжигания отходов создало новую промышленность - альтернативных систем обработки медицинских отходов. В настоящее время существует более сорока таких технологий, производимых более чем семью десятками изготовителей в Соединенных Штатах, Европе, на Ближнем Востоке, и в Австралии. Эти системы различаются по мощности, степени автоматизации, и сокращению объема, но все они используют один или несколько следующих методов:

- нагревание отходов минимум до 90 - 950C посредством микроволновых печей, радиоволн, горячего масла, горячей воды, пара, или перегретых газов;

- обработка отходов химикалиями типа гипохлорита натрия или диоксида хлора;

- обработка отходов горячими химикалиями; 

- обработка медицинских отходов источником радиации. 

Химические утилизаторы.

В химических утилизаторах измельченные или не измельченные отходы подвергаются воздействию обеззараживающих химических веществ, в результате чего утрачивают свою эпидемиологическую опасность. Существует несколько способов нейтрализации отходов с помощью различных химических веществ, но в основном эти способы не нашли практического применения вследствие того, что получаемый продукт нуждается в нейтрализации – решая задачу эпидемиологической безопасности, такие утилизаторы создают токсикологические проблемы. Например, некоторые компании предложили использовать для обработки отходов негашеную известь. Это - Matrix в Австралии и Positive Impact Waste Solutions в США (Одесса, Штат Техас). Процесс, видимо, способен обработать все формы отходов, включая патологоанатомический материал. Проблема – это конечный продукт с высоким ph (10.5-11), который сам по себе является опасными отходами. Наиболее удачной разработкой можно считать химический утилизатор Стеримед - 1 (Sterimed - 1) и его уменьшенный вариант Стеримед-юниор (Sterimed-junior) (Израиль).
 
 
 
  Стеримед-1 

                                                                                           Стеримед-юниор                 

В этих аппаратах происходит механическое измельчение загружаемых отходов (что делает их непригодными для повторного использования) с одновременной обработкой дезинфицирующей жидкостью Стерицид (Stericid), состоящую из глютарового альдегида, составов четвертичного аммония и алкоголя. За один цикл продолжительностью 15 – 20 минут установка Стеримед – 1 способна переработать около 70 литров исходных отходов. Выгрузка в подставленную предварительно емкость происходит автоматически, отработанный дезинфектант сепарируется и сливается в канализацию.

Установки перерабатывают практически любые медицинские отходы, кроме биологических. Следует избегать больших количеств стеклянных и пластиковых отходов, которые выводят из строя измельчитель.

Среди достоинств такого способа переработки отходов надо отметить сравнительно небольшие габариты оборудования, отсутствие образования в ходе обеззараживания токсических веществ (хотя дезинфектант сам по себе токсичен) и значительно меньшую, по сравнению с инсинераторами, стоимость. Стеримед можно установить в сравнительно небольшом помещении, для его обслуживания достаточно получить инструктаж у поставщика.

Главным недостатком химических утилизаторов является необходимость постоянного использования дорогого запатентованного дезинфектанта, при отсутствии которого процесс теряет смысл. Кроме того, пользователи отмечают повышенную шумность при работе аппарата и чересчур высокую влажность отходов на выходе.  Дороговизна технического обслуживания и запасных частей (например, измельчителя), также заставляет некоторых потенциальных покупателей отказаться от приобретения таких установок.  

Термохимические утилизаторы.

Термохимические установки сочетают нагревание отходов с обработкой их дезинфицирующими составами. На российском рынке представлена установка Ньюстер (Newster) (Италия), в которой загруженные в реакционную камеру отходы измельчаются быстро вращающимися в горизонтальной плоскости массивными острыми ножами. Одновременно, за счет трения измельчаемых отходов о стенки камеры, происходит их нагревание до 150 – 160С. При этом в камеру впрыскивается раствор гипохлорита натрия (NaClO).

 
Установка Ньюстер в полной комплектации (синий бочонок - сборщик переработаных отходов).
 
 
Обеззараживание отходов происходит вследствие их нагрева и контакта с продуктами распада гипохлорита (газообразным хлором и окисью хлора). Токсичность и взрывоопасность выделяющихся газов обуславливают необходимость оснащения установки мощными фильтровентиляционными устройствами и, как следствие, ограниченность ее применения.  Некоторые пользователи отмечают значительную дороговизну сменяемых ножей, которые быстро выходят из строя, раздражение слизистых оболочек у обслуживающего персонала, а также повышенную шумность установки в процессе работы. К достоинствам этого аппарата стоит отнести хорошую производительность (100 – 130 литров исходных отходов в час) и высокую степень измельчения, а следовательно, и уменьшения объема отходов (при условии исправности измельчающих ножей).

Ньюстер предназначен для переработки обычных несортированных медицинских отходов классов Б и В (за исключением значимых количеств биомассы и токсических отходов). Переработка стекла и пластика сильно ускоряет выход из строя измельчающих ножей.

Общий вес установки (камера стерилизации, фильтровентиляционный шкаф и шкаф управления) – немного больше тонны и требует отдельного помещения площадью не менее 12 м2. Может оборудоваться автоматическим сборщиком переработанных отходов.
 
К классу термохимических утилизаторов условно можно отнести и установки, принцип обеззараживания которых построен на свойстве микроволнового (сверхвысокочастотного - СВЧ) излучения нагревать воду. При их использовании требуется предварительное измельчение и увлажнение отходов для получения высокой температуры (95C или больше). Для увлажнения применяют специальный сенсибилизирующий раствор, содержащий поверхностно-активные вещества, разрушающие клеточную стенку микроорганизмов и усиливающие воздействие тепла. Простым кипячением, кстати, можно добиться точно такого же эффекта. Тем не менее, СВЧ-излучение используют несколько производителей, например Sanitec (США) производит установки с производительностью 100 - 250 кг/час. Австрийская фирма Meteka производит меньшие микроволновые системы (цикл от 15 кг/40 минут). За рубежом СВЧ-установки являются одним из звеньев стройной системы переработки и удаления медицинских отходов. Исповедуя принцип, что отходы в необеззараженном виде не могут покинуть стены лечебного учреждения, специализированные компании предоставляют такие установки для первичного обеззараживания отходов непосредственно в месте их образования. Потом отходы силами и средствами компании вывозятся, подвергаются сортировке и дальнейшей переработке или уничтожению. 

Обнинским «Центром Науки и Технологий» разработана и выпускается по заказу отечественная СВЧ-установка УОМО-01/150. К сожалению, она не дополняется остальными звеньями, позволяющими воспроизвести весь технологический процесс удаления отходов. Таким образом, приобретая эту установку, надо озадачиться еще приобретением измельчителя (шредера) и сепаратора жидкости, что существенно снижает ценность разработки.  

Стерилизаторы.

С 1876 года, когда Чарльз Чамберланд построил первый паровой стерилизатор, автоклавы используются для стерилизации хирургических инструментов, медицинских устройств, термостабильных жидкостей, и широко применяются в медицинских лабораториях и промышленности. Поэтому, естественно, возникла идея использовать автоклавы, чтобы устранить потенциальную биологическую опасность, содержащуюся в медицинских отходах. В то время как автоклавирование действительно имеет преимущество перед другими методами, есть и недостаток его применения в обработке отходов: стандартные автоклавы не могут использоваться вследствие того, что чрезвычайно сложно разработать механизм загрузки и выгрузки неупакованных отходов, а обработка в автоклаве упакованных в мешки или иные емкости отходов не имеет смысла, так как в этом случае к отходам не проникает водяной пар. Кроме того, требуется дополнительно приобретать измельчающие устройства, для того, чтобы исключить возможность повторного использования компонентов отходов. Тем не менее, некоторые производители стерилизационной техники, например, израильская компания Tuttnauer, предлагают свои медицинские автоклавы в качестве установок по обезвреживанию отходов, оснащая поставку внешним измельчителем. Качество стерилизации в этом случае вызывает сомнения (по причинам, указанным выше), да и перегрузка отходов из автоклава в измельчитель тоже доставляет мало удовольствия. Однако, прогресс в технологии привел к созданию смешанных систем, которые демонстрируют свою способность переработки практически любых медицинских отходов. Даже с многочисленными доступными альтернативами, автоклавы стали одним из самых популярных методов обработки отходов в здравоохранении. Новое поколение автоклавов по праву считается лидерами отрасли. Эта технология теперь включает измельчение в процессе обработки, что, наряду с видоизменением отходов гарантирует лучшее проникновение пара. Кроме того, такие системы существенно сокращают объем отходов (до 85 %). Многие компании в США, Канаде, Франции и Германии разработали и производят установки, использующие для обработки отходов метод автоклавирования. В России наиболее популярны две установки, обе французского производства – утилизаторы марки «Т» (у нас известна под маркой «ЭКОС») компании Ecodas и утилизатор Стерифлэш (Steriflash) компании Тechnologies Environnement et Medical (T.E.M).
Установка Т-300 (ЭКОС – 300) 

                                                                                                                                                                                   Установка Стерифлэш

Принцип работы у обеих установок одинаков: это комбинированная техника, совмещающая в себе измельчитель шредерного типа и паровой стерилизатор. Загрузив исходные несортированные отходы классов Б или В, пользователь без каких-либо дополнительных манипуляций получает измельченные, неидентифицируемые и стерильные отходы класса А. Это технология, в основе которой лежит не дезинфекция, а именно стерилизация, как процесс, гарантирующий эпидемиологическую безопасность. Она основана на воздействии на обрабатываемые, предварительно измельченные, отходы насыщенного водяного пара при температуре  135° и давлении внутри рабочей камеры в 3 бара. Процесс не имеет побочных отходов и выбросов, загрязняющих атмосферу, водные и земельные ресурсы, т.е. экологически безопасен.

Испытаниями установлено, что в результате обработки паром погибают все известные виды микроорганизмов (грам-положительные и грам-отрицательные микробы, в том числе споровые формы, грибы и вирусы) и отходы утрачивают возможность повторного использования в связи с их механическим деструктурированием.

В паровых утилизаторах можно перерабатывать изделия из пластика (планшеты, емкости, катетеры и др., в т.ч. гемодиализаторы); изделия из стекла (флаконы, бутылки, ампулы, предметные стекла, лабораторная посуда и др.);изделия из резины (латекса), дерева, бумаги и картона; перевязочные материалы; одноразовые инструменты (скальпели, бритвы, ланцеты, ножницы); чашки Петри, шприцы, иглы, коробки из под игл; гигиенические прокладки, пеленки (памперсы); емкости для крови и мочи и им подобные, а также другие виды отходов, за исключением ртутьсодержащих и других токсических компонентов, массивных металлических деталей, источников радиации, телефонных справочников и других толстых книг, а также значимых количеств биомассы – по той причине, что при этом не будет достигнута эпидемиологическая безопасность отходов – белковая масса, несомненно, простерилизуется, но через самое короткое время повторно контаминируется микроорганизмами, представляя собой прекрасную питательную среду. Также не рекомендуется обрабатывать в таких установках изделия из легкоплавких пластиков, температура плавления которых ниже 135С (полиэтилена высокого давления, например), впрочем, такие пластики не разрешены для использования в медицине.

Процесс утилизации проходит в два этапа. В ходе первого отходы измельчаются в замкнутом пространстве. На втором этапе измельченные отходы стерилизуются водяным паром под давлением, в результате чего  гарантируется их переход в класс «А» (неопасные); после принудительного охлаждения и слива конденсата отходы автоматически выгружаются. В результате обработки получается, стерильная, экологически безопасная, гомогенная масса, различной степени влажности (в установке Steriflash – слегка влажная на ощупь, в установках Экос возможно наличие небольшого количества воды), которая может безопасно складироваться для дальнейшего вывоза на полигоны или вторичного использования, например, в качестве наполнителя для бетонно-асфальтовых смесей. При условии предварительной сортировки пластиковые отходы допускается использовать как вторичное сырье.

Установка «ЭКОС» весьма производительна, – обработать отходы самой крупной больницы или медицинского центра для нее не проблема, - и в связи с этим велика: высота даже самой маленькой модели – 3 метра. «Стерифлэш» по габаритам сравним с бытовой стиральной машиной, устанавливается и подключается так же просто, а обслуживает многопрофильное ЛПУ мощностью 500 – 600 коек.

Эти установки разработаны и выпускаются в соответствии с европейскими требованиями безопасности, оснащены многоуровневыми защитными устройствами. Экономичность этих аппаратов не вызывает сомнения: они не требуют практически никаких расходных материалов, кроме воды и электроэнергии. Стерифлэш, правда, потребляет жидкий бактерицид, но в минимальных количествах (2 – 3 мл/цикл) и только для орошения загрузочного бункера перед открытием верхней крышки – это один из элементов системы обеспечения безопасности персонала. Немаловажным является также то, что алгоритм процесса обеззараживания в этих установках не позволяет отходам обойти процесс обработки.

Таким образом, отличительными особенностями этих паровых утилизаторов являются:

-          легкость подключения и управления,

-          высокая безопасность для персонала,

-          высокая экономическая эффективность,

-          отсутствие необходимости в расходных материалах,

-          переработанные отходы незаразны согласно международным стандартам,

-          переработанные отходы невозможно идентифицировать и использовать повторно,

-          значительно уменьшается объем и масса отходов,

-          в ходе переработки не производятся опасные или ядовитые побочные продукты,

-          процесс переработки является экологически приемлемым,

-          установка имеет автоматический контроль и отказоустойчивые механизмы,

-          отходы не могут миновать процесс обработки.

 
 
Другие паровые утилизаторы.

Технология автоклавирования Sterival.
В этой системе используется модульный принцип и ее конфигурацию можно адаптировать для обеспечения требуемой производительности. Система Sterival включает энергетический (базовый) и стерилизационный модули. Базовый модуль может обеспечить работу до четырех стерилизационных модулей. Путем подключения дополнительных блоков можно создавать установки, включающие от 2 до 4 модулей. В системе используются многоразовые контейнеры для сбора отходов емкостью 60 литров, которые можно использовать 200-300 раз.
 
Продолжительность полного цикла стерилизации при 136°C составляет от 25 до 35 минут, в зависимости от состава отходов (при загрузке 12 кг на контейнер). Система не требует применения химических веществ, поскольку стерилизация отходов происходит исключительно под переменным воздействием вакуума и насыщенного пара. Значительным недостатком системы является то, что дополнительно приходится использовать установку для измельчения отходов, но в этом случае объем отходов после обработки можно сократить до 80%.

Стоимость такой установки весьма высока - от 130000 евро. Поэтому она не нашла широкого применения, а у нас практически неизвестна. 

Комбинированные установки.

Некоторые компании используют сочетание воздействия водяного пара под давлением и СВЧ-излучения.
 
Одна из таких установок - сравнительно небольшая (1120х840х1180 мм) SinTion (Австрия) имеет стерилизационную камеру глубиной 650 и диаметром 450 мм, что позволяет за один 20-минутный рабочий цикл провести обеззараживание 70 литров (или 8 - 12 кг) отходов. Процесс начинается фракционной откачкой воздуха из камеры. Стерилизация отходов происходит при температуре 121 - 134 градуса Цельсия при одновременном воздействии излучения от 6-ти встроенных СВЧ-генераторов, что позволяет гарантированно простерилизовать внутренние поверхности даже герметично закрытых емкостей. Безукоризненные результаты стерилизации подтверждены исследованиями  знаменитого Берлинского института Роберта Коха и Австрийского Общества гигиены, микробиологии и профилактической медицины.

Установка легко устанавливается и подключается, управляется одним оператором и может обслуживать 1000-коечную больницу при норме 0,3 - 0,5 кг отходов от одной койки в сутки.

Аналогичная, но более миниатюрная установка (650х600х720 мм) имеет 42-литровую камеру, называется MicroSin и обеззараживает за 45-минутный цикл до 20 литров или 5 кг отходов. 

Вспомогательная техника.

Это техника, которая может участвовать в процессе избавления от опасных отходов, но сама по себе не способна обеспечить всю цепочку от их образования до получения безопасного продукта. Это измельчители разного рода, стандартные паровые стерилизаторы, а также деструкторы инъекционных игл. Так как измельчители и стерилизаторы не являются специальной техникой, а ассортимент их чрезвычайно велик, то мы и не будем рассматривать их в рамках данной статьи. Деструкторы же предназначены для уничтожения игл непосредственно после инъекции, без снятия их со шприца, что значительно снижает травматизм персонала. И ладно бы только травматизм – в США отмечено заболевание СПИДом у медицинской сестры, уколовшейся иглой, снимая ее со шприца.
На рынке представлено не менее десятка таких аппаратов, в качестве примера - польский деструктор «Томекс - С2». Это настольный прибор размером с небольшой телефонный аппарат, в верхней части которого имеется отверстие. В него сразу после проведения инъекции вставляется игла. Расположенные под отверстием контакты замыкаются на иглу, вызывая возникновение электрической дуги, в которой металлическая часть иглы практически полностью сгорает за 1 – 2 секунды. После этого оставшийся пластмассовый павильон автоматически снимается с наконечника шприца и попадает в специальный контейнер, расположенный внутри деструктора. После его заполнения павильоны вместе со шприцами утилизируются обычным порядком. Ресурс сжигателя – не менее 7000 игл, после чего блок сжигания легко можно заменить, не разбирая прибор (один запасной блок входит в комплект прибора). «Томекс» делает труд процедурных сестер безопаснее и сам абсолютно безопасен для персонала. 
 
     

Примечания:

1. Иллюстрации и технические данные, приведенные выше, предоставлены производителями, либо взяты из открытых источников.

2. При подготовке статьи использованы материалы Интернет-сайтов: Health Care Without Harm; WHO-international (официальный сайт ВОЗ); International Waste Industries.   
 

Л и т е р а т у р а

1. Будников Г.К. "Диоксины и родственные соединения как экотоксиканты", Соросовский журнал, №8, 1997.

2. Бюллетень XXVIII Всероссийской Научно-практической конференции школьников по химии, издательство НИИХ СПбГУ, 2004.

3. Дайджест ООН, 09.12.2002

4. "Диалог о диоксинах", ХИМИЯ И ЖИЗНЬ, №11, 1990.

5. Константинова Т. Н. «Утилизация медицинских отходов методом пиролиза», Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация обращения с отходами производства и потребления -2003» (Ярославль, 15-16 апреля 2003 г.):

6. Крайзиунас Эдвард, МТ (ASCP), CIC, MPH, WNWN International, Берлингтон, Штат Коннектикут, 06013, США. «Новые технологии для обработки медицинских отходов», 2002.

7. Онищенко Г.Г. «Современное состояние и проблемы обращения с медицинскими отходами в Российской Федерации», Москва, 11.04.2006.

8. «Отходы учреждений здравоохранения: современное состояние проблемы, пути решения» / Под ред. Л.П.Зуевой.– СПб, 2003

9. Парфенюк А.С., Антонюк С.И., Топоров А.А. «Диоксины: проблема техногенной безопасности технологий термической переработки углеродистых отходов», "Экотехнологии и ресурсосбережение" № 6: Киев. 2002

10. Попова М.Ю., Университет Эмори, Атланта, штат Джорджия, США, «Управление медицинскими отходами в США», Материалы III международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов», 7-8 февраля 2006 г., Харьков, Украина.

11. Санитарные Правила и Нормы (СанПиН) 2.1.7.728-99 «Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений».

12. Сообщение UCS-INFO.298, 7 августа 1998 г. К международному диоксиновому конгрессу (Стокгольм, 17-21 августа 1998 г.)

13. Юфит С.С., д.х.н., Председатель Ассоциации независимых экспертов "Химия, Экология, Здоровье", Институт Органической Химии РАН. «Мусоросжигательные заводы – помойка на небе» (Курс лекций «Яды вокруг нас», выпуск 2), Москва, 1989.

14. Brzuzy B. Louis and Hites A. Ronald, "Global Mass Balance for Polychlorinated Dibenzo-p-dioxins and Dibenzofurans", ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY V.30, N 6 (1996).

15. Commoner B. at al. Waste Management and Research 5:327-346, 1987

16. Commoner В. and others. Dioxin fallout in the Great Lakes. Where it comes from; how to prevent it; at what cost. (Flushing, N.Y.: Queens College, Center for the Biology of Natural Systems, June, 1996.

17. Commoner B. and others, Zeroing out dioxin in the Great Lakes: within our reach (Flushing, N.Y.: Queens College, Center for the Biology of Natural Systems, June, 1996).

18. Czuczwa M. Jean and others, "Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in sediments from Siskiwit Lake, Isle Royale", SCIENCE V.226 (1984).

19. Czuczwa M., Jean and Hites A. Ron "Airborne Dioxins and Dibenzofurans: Sources and Fates." ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY V.20 (1986).

20. Montague Peter, RACHEL'S ENVIRONMENT & HEALTH WEEKLY #508, August 22, 1996.

21. Tangri Neil, неправительственная организация Essential Action (США)  специально для Global Alliance for Incinerator Alternatives / Global Anti-Incinerator Alliance. "Сжигание отходов: умирающая технология" . Июль 2003 г.

22.  Thomas M. Valerie and Spiro G. Thomas, An estimation of dioxin emissions in the United States [PU/CEES Report N 285] (Princeton, N.J.: Princeton University, Center for Energy and Environmental Studies, December, 1994).

23. Trenholm A. and Thurnau R. Proceedings of the Thirteen Annual Rasearch Simposium. Cincinnati, OH: U.S. EPA Hazardous Waste Engineering Research Laboratory, EPA/600/9-87/015, July 1987.

24. van Jaarsveld J.A./ Onderlinden D. RIVM nr. 738473007, juni 1989.