Екологічний аналіз життєвого циклу оптоволокна

Abstract

Кваліфікаційна бакалаврська робота викладена на 42 сторінках, містить 6 таблиць, 8 рисунків та 21 джерел використаної літератури. Актуальність теми. Стрімка цифровізація та масштабне розгортання інфраструктури електронних комунікацій зумовили виникнення нових специфічних викликів у сфері екологічної безпеки. Специфіка екологічного менеджменту в телекомунікаційному секторі полягає у необхідності комплексного управління складними матеріальними потоками високотехнологічної продукції та оцінюванні прихованого екологічного сліду, який супроводжує всі етапи життєвого циклу пасивної мережевої інфраструктури. Багатокомпонентна структура сучасних кабелів, де скляні нитки міцно з’єднані з гідрофобними гелями, металевою бронею та стійкими полімерними захисними оболонками, унеможливлює просту механічну переробку. Це призводить до депонування відходів на звалищах з тривалим періодом їх біологічної деградації, що створює потенційну загрозу довгострокового забруднення навколишнього середовища мікропластиком та важкими металами. Мета дослідження: Комплексне оцінювання екологічного сліду та антропогенного навантаження на всіх етапах життєвого циклу волоконно-оптичної інфраструктури та розробка проєктно-технологічних рішень щодо його мінімізації та екологізації. Завдання дослідження: 1. Дослідити науково-методологічні основи та фази процедури оцінювання життєвого циклу (LCA) продукції за стандартами ISO 14040/14044; 2. Проаналізувати матеріально-енергетичний баланс, технологічну специфіку та вуглецевий слід етапу видобутку сировини й промислового виробництва оптичного волокна; 3. Здійснити порівняльну техніко-екологічну характеристику впливу траншейного та безтраншейного (ГНБ) методів прокладання кабелю на рослинно-ґрунтовий покрив та підземні горизонти; 4. Обґрунтувати напрямки екологізації пасивної інфраструктури шляхом застосування безпечних безгалогенних і біорозкладних полімерних матеріалів для оболонок кабелів; 5. Оптимізувати технологічні рішення щодо тристадійної кріогенно-механічної переробки та рециклінгу композитних відходів волоконно-оптичних ліній зв’язку (ВОЛЗ) для їхнього повторного використання. Об’єкт дослідження: Процеси екологізації логістично-експлуатаційних етапів інфраструктури, впровадження безгалогенних і біорозкладних матеріалів для оболонок кабелів та технологія кріогенно-механічного рециклінгу композитних відходів волоконно-оптичних ліній зв’язку. Предмет дослідження: Кількісні та якісні параметри екологічного сліду ВОЛЗ: енергомісткість виробництва преформ, емісія забруднюючих речовин, площі механічного руйнування ґрунтів, терміни біологічного розкладу полімерів та показники виходу очищеного кварцового скрапу при рециклінгу. Основні наукові та практичні результати: 6. Аналіз фаз ОЖЦ та регулювання: Систематизовано чотири послідовні фази ОЖЦ (визначення мети, інвентаризаційний аналіз (LCI), оцінювання впливу (LCIA) та інтерпретація) для ВОЛЗ. Досліджено адаптацію українського законодавства до Директиви 2011/65/EU та механізми розширеної відповідальності виробника, які стимулюють перехід на безсвинцеві припої та оболонки без шкідливих пластифікаторів. 7. Оцінка виробничого та логістичного етапів: Встановлено, що найбільша частка вуглецевого сліду формується на стадії високотемпературного хімічного осадження з парової фази (MCVD, OVD, VAD) та витягування світловода при 2000 °C через високу енергомісткість процесів. Доведено, що превентивний моніторинт пасивної інфраструктури подовжує термін служби систем і знижує обсяги генерації відходів. 8. Порівняння методів будівництва: Здійснено техніко-екологічне зіставлення методів прокладання кабелю. Визначено, що траншейний метод спричиняє механічне руйнування профілю ґрунту з тривалим терміном відновлення (3 – 5 років), тоді як безтраншейний метод (ГНБ) мінімізує поверхневі порушення (термін відновлення до 1 року), але потребує контролю за утилізацією бурового бентонітового розчину для запобігання забрудненню підземних горизонтів. 9. Екологізація та рециклінг матеріалів: Обґрунтовано заміну токсичних ПВХ-оболонок на безгалогенні компаунди класу LSZH та біорозкладні полімери (PLA) на основі крохмалю, що повністю усуває ризики виділення токсичного хлороводню (HCl) та діоксинів при термічних інцидентах. Оптимізовано тристадійну матеріально-технологічну схему кріогенно-механічного рециклінгу (із руйнуванням матеріалу за допомогою рідкого азоту при –196 °C та сепарацією), яка забезпечує розділення відходів на чисті полімерні гранули та кварцовий скрап. Отриманий очищений кварцовий скрап (фракція 10 – 100 мкм) запропоновано як активний пуцолановий наповнювач для виробництва високоміцного фібробетону у будівництві (підвищення міцності на стиск на 15 – 20%), що знижує рівень фінального захоронення кабельних залишків.