Od lat borykamy się z narastającym problemem, jaki stwarzają coraz liczniej wytwarzane przez człowieka odpady. Niezwykle ważną kwestią do rozwiązania w zakresie gospodarki odpadami jest zapobieganie powstawaniu i właściwe unieszkodliwianie odpadów, w tym zwłaszcza odpadów niebezpiecznych.
Przez gospodarowanie odpadami rozumie się zbieranie, transport, odzysk, recykling i unieszkodliwianie / utylizację odpadów, w tym również nadzór nad takimi działaniami oraz nad miejscami unieszkodliwiania odpadów.
Utylizacja oznacza potocznie wykorzystywanie produktów odpadowych lub materiałów, które utraciły swą wartość użytkową. Jest to jednak określenie nie definiowane w przepisach prawa ochrony środowiska. W aktach prawnych stosowane są określenia „unieszkodliwianie odpadów" oraz „odzysk odpadów".
Unieszkodliwianie odpadów oznacza poddanie odpadów procesom przekształceń biologicznych, fizycznych lub chemicznych określonych w załączniku nr 6 do Ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach (Dz. U. Nr 62, poz. 628 z późn. zm.), w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska.
Odzysk odpadów to wszelkie działania, nie stwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania, określone w załączniku nr 5 do w/w Ustawy.
Odpady, których nie udało się poddać odzyskowi, powinny być unieszkodliwiane, a składowane powinny być wyłącznie te odpady, których unieszkodliwienie w inny sposób jest niemożliwe z przyczyn technologicznych lub nieuzasadnione z przyczyn ekologicznych lub ekonomicznych.
Unieszkodliwianie odpadów obejmuje m.in.:
§ składowanie odpadów,
§ recykling - przerób odzyskanych surowców i ich ponowne wykorzystanie,
§ kompostowanie,
§ fermentację metanową w komorach,
§ unieszkodliwianie metodami termicznymi:
- spalanie w spalarniach odpadów,
- zgazowanie i pirolizę (odgazowanie),
§ kraking,
§ karbonizację (utylizacja odpadów biologicznych za pomocą mikrofal).
Sposób postępowania, a tym samym metoda unieszkodliwiania determinowana jest głównie rodzajem odpadów. Istotny jest cel przekształcenia, a także skład i właściwości odpadów.
SKŁADOWANIE ODPADÓW
Zgodnie z w/w Ustawą o odpadach, składowanie jest jedną z metod unieszkodliwiania odpadów. W załączniku nr 6 do tej ustawy wyszczególnione są następujące rodzaje składowania:
- składowanie na składowiskach odpadów obojętnych,
- składowanie przez głębokie zatłaczanie (np. zatłaczanie odpadów, które można pompować),
- składowanie na składowiskach odpadów niebezpiecznych lub na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne,
- składowanie odpadów w pojemnikach w ziemi (np. w kopalni).
Składowanie odpadów polega na bezpiecznym deponowaniu ich w miejscu specjalnie zorganizowanym (na wysypisku), zlokalizowanym i zaprojektowanym zgodnie z obowiązującymi przepisami. Składowanie odpadów powinno odbywać się wyłącznie w miejscach do tego wyznaczonych, w sposób zapewniający ochronę środowiska oraz bezpieczeństwo składowania.
Gromadzenie odpadów na składowisku należy traktować jako końcowy element procesu zagospodarowania odpadów nie dających się już dalej przerobić czy wykorzystać.
Poprzez składowanie na składowisku odpadów komunalnych mogą być unieszkodliwiane następujące rodzaje odpadów:
§ gospodarczo - bytowe,
§ wielkogabarytowe,
§ żużel i popiół,
§ gruz budowlany,
§ odpady przemysłowe o charakterze odpadów komunalnych.
Do składowania pozostaje ok. 40 - 60 % odpadu technologicznego z procesu spalania, a z procesu kompostowania ok. 40 - 50 %.
Istniejące wysypiska odpadów to z reguły obiekty proste w eksploatacji, a także stosunkowo tanie pod względem inwestycyjnym i eksploatacyjnym. Wymagają jednak, w porównaniu do innych technologii, znacznie większych terenów pod obiekt. Niestety nadal dosyć często, pomimo stosowania wymaganych dla ochrony środowiska zabezpieczeń, nie spełniają wymogów dotyczących oddziaływania na środowisko. Głównym ograniczeniem dla tej metody jest brak terenów, na których mogą być lokalizowane. Przy wyborze lokalizacji składowiska należy uwzględnić rodzaje odpadów, jakie mają być na nim gromadzone, a także wymogi określone rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamknięcia, jakim powinny odpowiadać poszczególne typy składowisk odpadów (Dz. U. Nr 61, poz. 549 z późn. zm.). Uwzględnia się m.in. walory przyrodnicze i uwarunkowania geologiczne.
Ogromnym problemem są jednak kurczące się pojemności składowisk odpadów, które wypełniane są w coraz szybszym tempie, zapewniając przy tym jedynie najprostszy i najbardziej zagrażający środowisku sposób unieszkodliwiania odpadów.
RECYKLING
Zgodnie z w/w Ustawą o odpadach przez recykling rozumie się taki odzysk, który polega na powtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpadach w procesie produkcyjnym w celu uzyskania substancji lub materiału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu, w tym też recykling organiczny, z wyjątkiem odzysku energii.
Recykling organiczny to obróbka tlenowa (w tym kompostowanie) lub beztlenowa odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów. W wyniku rozkładu powstaje materia organiczna lub metan. Składowanie odpadów na składowisku nie jest traktowane jako recykling organiczny.
Zadaniem recyklingu jest przede wszystkim zmniejszenie ilości odpadów trafiających na składowiska, zmniejszenie ich szkodliwości dla środowiska oraz oszczędzanie zasobów naturalnych.
KOMPOSTOWANIE
Zgodnie z Krajowym Planem Gospodarki Odpadami 2010 konieczne jest znaczące ograniczenie ilości składowanych odpadów ulegających biodegradacji (bioodpadów), zasadniczo poprzez poddawanie ich procesowi kompostowania.
Bioodpady to wszelkiego rodzaju odpady, które ulegają rozkładowi tlenowemu lub beztlenowemu (resztki żywności, odpady zielone - z kwietników, ogrodów przydomowych, działek i sadów, papier, karton).
Unieszkodliwianie odpadów w procesie kompostowania następuje przez stabilizację substancji organicznej w wyniku procesów butwienia, murszenia, humifikacji i zwęglania. W masie kompostowanych odpadów temperatura wzrasta powyżej 55°C sprzyja to niszczeniu organizmów patogennych. Dodatkowo wytwarzanie substancji antybiotycznych przez rozwijające się w drugiej fazie kompostowania pleśnie stanowi dodatkowy czynnik niszczący organizmy patogenne. Dzięki temu następuje unieszkodliwienie odpadów pod względem sanitarnym.
Zalety kompostowania:
§ zmniejszenie o 30 - 50 % ilości odpadów kierowanych na wysypiska;
§ unieszkodliwianie odpadów pod względem sanitarno - epidemiologicznym;
§ metoda jest ekonomicznie uzasadniona;
§ produkt kompostowania jest materiałem bardzo wartościowym (nawóz);
§ technologie kompostowania są sprawdzone, realne do stosowania.
Kompostowanie może być prowadzone w warunkach naturalnych (pryzmach) lub bioreaktorach (kompostowanie wstępne). Kompostowanie w pryzmach polega na układaniu odpadów w pryzmach o przekroju poprzecznym w kształcie równomiernego trapezu. Kompostowanie w bioreaktorach prowadzone jest w dwóch etapach, pierwszy etap to kompostowanie wstępne w bioreaktorach, drugim etapem jest dojrzewanie kompostu w pryzmach lub komorach zamkniętych.
Celem kompostowania odpadów jest wytworzenie odpowiedniej jakości kompostu o wysokich walorach użytkowych. Można to uzyskać jedynie poprzez poddawanie temu procesowi bioodpadów wysegregowanych z odpadów komunalnych bezpośrednio u źródła ich powstawania. Niestety selektywna zbiórka bioodpadów (poza odpadami z pielęgnacji terenów zieleni w dużych aglomeracjach) w Polsce praktycznie nie istnieje. Poprzez przerób odpadów zmieszanych w instalacjach mechaniczno - biologicznych nie można uzyskać kompostu o wymaganej jakości, a materiał nadający się jedynie do składowania, chyba, że będzie on poddany dodatkowo kosztownym procesom uszlachetniania. Powoduje to często tak wysoki wzrost kosztów, że w efekcie nieopłacalność całego przedsięwzięcia.
FERMENTACJA METANOWA
Jest to beztlenowy rozkład substancji organicznych przy udziale bakterii, do dwutlenku węgla i metanu.
Proces fermentacji metanowej składa się z czterech faz:
1. faza hydroliczna - związki organiczne (białka, węglowodory, tłuszcze) ulegają reakcjom hydrolizy przy katalitycznym udziale enzymów bakterii z grupy względnych beztlenowców,
2. faza acidogenna - produkty hydrolizy przetwarzane są przez fakultatywne bakterie acidogenne do prostych kwasów organicznych, alkoholi, aldehydów oraz wodoru i dwutlenku węgla,
3. faza octanogenna - kwasy organiczne rozkładane są do kwasu octowego dzięki współpracy różnych gatunków bakterii,
4. faza metanogenna - bakterie metanowe przetwarzają produkty poprzednich faz: kwas octowy, dwutlenek węgla i wodór na metan.
Fermentacja metanowa różni się od kompostowania tym, że jest prowadzona w komorach zamkniętych, bez dostępu powietrza. Temperatura podczas fermentacji wynosi ok. 35°C lub 55°C. Produktami rozkładu substancji organicznych są w tej metodzie biogaz i naturalny nawóz.
METODY TERMICZNE
Podstawowe metody termiczne unieszkodliwiania odpadów to spalanie i piroliza.
Są to najbardziej radykalne metody unieszkodliwiania odpadów w zakresie znaczącej redukcji objętości oraz zapewnienia pełnej higieny pozostałości po spaleniu.
Metody te wymagają budowy kosztownych instalacji do samego spalania, a także stosowania wysokosprawnych metod oczyszczania gazów spalinowych.
Spalaniu poddawane mogą być wszelkiego rodzaju odpady palne, w tym również odpady niebezpieczne. Spalanie pozwala na znaczące zmniejszenie ilości odpadów kierowanych na składowiska (o 80-90% objętościowo, 40-60% wagowo). W wyniku procesu spalania odpadów odzyskuje się energię cieplną, którą można wykorzystać do ogrzewania lub przetworzyć na energię elektryczną. Efektywność stosowania spalania odpadów uzależniona jest od wartości opałowej odpadów.
Piroliza (sucha destylacja lub koksowanie) to proces rozkładu węglowodorów zachodzący w podwyższonej temperaturze (powyżej 600°C), w tym procesy odgazowania i zgazowania prowadzone są bez obecności powietrza lub przy jego niewielkim dostępie. Podczas odgazowania odpadów na skutek ogrzewania z zewnętrznych źródeł zachodzi proces suszenia oraz termicznego rozkładu substancji palnej, w wyniku czego powstaje jej zwęglona pozostałość (koks), szereg związków organicznych lotnych w temperaturze, w której prowadzony jest proces, para wodna, dwutlenek węgla, wodór oraz pozostałość mineralna. Procesy pirolizy prowadzą do przekształcenia odpadów w nośniki energii (olej, koks, węgiel, gaz).
Zgazowanie to termiczna metoda unieszkodliwiania odpadów polegająca na przemianie stałych i ciekłych substancji, takich jak np. odpady, w gaz będący mieszaniną metanu, wodoru i tlenku węgla. Zgazowanie prowadzone jest w bardzo wysokiej temperaturze (ok. 1000oC) w obecności powietrza lub pary wodnej. Gaz powstający w efekcie zgazowania może być wykorzystywany do produkcji energii cieplnej lub elektrycznej.
KRAKING
Jest to proces przemiany węglowodorów nasyconych w węglowodory nienasycone - jest to reakcja odwodorniania. Metodą tą można przerabiać odpady na paliwo. Metoda ta otrzymała w 2006 r. prestiżową nagrodę „Enviromental Innovation for Europe".
W największym uproszczeniu kraking przebiega tak: do specjalnego urządzenia wkłada się folie, podgrzewa do temperatury ok. 500°C i dodaje katalizatory. W rezultacie poliolefiny (tworzywa, z których robi się folie) zamieniają się w węglowodory. W języku chemicznym powstała ciecz to KTS-F (Komponent Tworzyw Sztucznych - Frakcje). Jej właściwości i struktura chemiczna są podobne do mazutu, a więc substancji pośredniej pomiędzy surową ropą naftową, a paliwem napędowym. KTS-F wystarczy poddać procesowi rafinacji, by powstało paliwo, które można już wlać wprost do baku samochodu. Koszt produkcji paliwa z folii jest jednak znacznie wyższy niż koszt paliwa z ropy. Początkowo paliwo produkowane z folii było objęte niższym podatkiem akcyzowym, niestety przepisy uległy zmianie i ulga akcyzowa zniknęła. Z dnia na dzień produkcja paliwa z folii stała się w Polsce nieopłacalna.
Rys. 1. Schemat systemowego rozwiązania gospodarki odpadami.
W miarę postępu technologicznego opracowywane są kolejne metody unieszkodliwiania odpadów. Część z nich wchodzi do użytku, a niektóre pozostają w fazie testów lub nie znajdują szerokiego zastosowania z uwagi na skomplikowany proces lub wysokie koszty.
Wśród nowatorskich technologii unieszkodliwiania odpadów można wymienić np.:
- Przerób odpadów na paliwa stałe - metoda o charakterze eksperymentalnym. Po zastosowaniu odpowiedniej technologii uzyskuje się z odpadów paliwo stałe w postaci brykietów lub granulatu.
- Microwave Carbonisation System (MCS). Jest to technologia utylizacji bardzo szerokiej gamy odpadów organicznych opierająca się na zastosowaniu procesu karbonizacji (zwęglania) materiału organicznego po jego wcześniejszym osuszeniu. Proces ten prowadzony jest z wykorzystaniem energii mikrofalowej.
- IZOLING - Technologia ta opiera się na wykorzystaniu frakcji włóknistych odpadów komunalnych, takich jak mokre kartony, gazety, szmaty, opakowania wielowarstwowe po napojach oraz zużyte włókna sztuczne. Zastosowanie technologii IZOLING pozwala wykorzystać odpady mokre, zanieczyszczone resztkami organicznymi, opakowania po sokach, mleku, opakowania tekturowe, różne tekstylia jako odpady z tworzyw naturalnych i syntetycznych (również zabrudzone), wszelkie odpady tworzyw sztucznych, takie jak butelki po napojach, płynach, PET, transportery, elementy opakowaniowe i inne.
Zastosowanie masy IZOLING:
o masa do przykrywania odpadów komunalnych,
o uniwersalny materiał rekultywacyjny,
o rewitalizacja szlamowisk,
o nowatorski sposób składowania odpadów z tworzyw sztucznych.
- Technologia suchego stabilatu HERHOF polega na mechaniczno - biologicznym traktowaniu resztek odpadów. Najważniejszą cechą tej metody jest wykorzystanie energii cieplnej, która wyzwala się w wyniku aerobowego rozkładu substancji organicznej, do obniżenia zawartości wody w odpadach poniżej 15%. Technologia suchego stabilatu opiera się na rozdrobnieniu, a następnie suszeniu biologicznym, co wpływa początkowo jedynie na zmiany ilościowe odpadów. Dopiero w kolejnych etapach procesu, po stabilizacji, oddzielane są różne frakcje.
Bardzo ważne, aby stosowane do unieszkodliwiania odpadów technologie, w szczególności instalacje termicznego przekształcania odpadów, były sprawdzone, efektywne i bezpieczne.
Magdalena Budzyn
Podstawy prawne:
- Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach (Dz. U. Nr 62, poz. 628 z późn. zm.)
- Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamknięcia, jakim powinny odpowiadać poszczególne typy składowisk odpadów (Dz. U. Nr 61, poz. 549 z późn. zm.)
- Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2010 http://www.mos.gov.pl/artykul/2437_krajowy_plan_gospodarki_odpadami_2010/8884_krajowy_plan_gospodarki_odpadami_2010.html
SilverCube s.c.