| Strona główna |
Problem usuwania i likwidacji odpadów komunalnych stał się jednym z najważniejszych i zarazem najtrudniejszych do rozwiązania problemów ekologicznych współczesności. Ilość odpadów zwiększa się z roku na rok i jest wprost proporcjonalna do wzrostu stopy życiowej (dochodu narodowego).
W zasobnych krajach rozwiniętych usuwanie i likwidacja odpadów stały się problemem działalności konkurencyjnej wielu firm specjalistycznych, które obiecują inwestorom - gminom miejskim - nie tylko szybkie i bezpieczne dla środowiska likwidowanie przeładowanych śmietnisk, ale również korzyści - w postaci odzysku energii i materiałów. W ostatnich 20-tu latach najwięcej powodzenia miały oferty na instalacje spalania odpadów, oraz suchego ich zgazowania (tzw. pyrolizy). W Niemczech Zachodnich zbudowano np. ok. 50-ciu spalarni i kilka instalacji pyrolizy. Władze miejskie były zainteresowane w pierwszym względzie szybkim pozbywaniem się olbrzymich mas odpadów, a w mniejszym stopniu oddziaływaniem procesów technologicznych na środowisko.
Dopiero w trakcie eksploatacji spalarni i pyrolizerni przeprowadzono badania, głównie na skutek nacisku organizacji ekologicznych i Instytutów Ochrony Środowiska Krajów Federalnych.
Wieloletnie doświadczenia i analizy wykazały, że technologie termiczne (spalarnie i pyroliza) rozwiązują tylko problem redukcji kubatury i to niezupełnie, natomiast nie tylko nie poprawiają sytuacji ekologicznej, ale znacznie ją pogarszają. A w miarę wymagań ekologicznych coraz gorsze stają się efekty ekonomiczne. Wynikiem tych doświadczeń jest rezygnacja z budowy instalacji suchego zgazowania odpadów komunalnych. Firmy produkujące instalacje spalania śmieci modernizują je, chcąc utrzymać zbyt, bądź też na skutek kurczącego się rynku w krajach zachodnich szukają wejścia na nowe rynki, min. w krajach Europy Środkowej i Wschodniej.
Należy przypuszczać, że wobec kurczącego się rynku w krajach Zachodu, ofensywą ofertową, popartą obietnicami korzystnych warunków kredytowych, zostanie objęta również Polska. Wobec zupełnego braku doświadczeń w tej dziedzinie i braku obiektywych informacji (istniejące opierają się na materiałach promocyjnych firm) przygotowane zostało poniższe opracowanie. Czerpie ono z materiałów przekazanych PKE przez Bund ftr Umwelt und Naturschutz Deutschland. Zawierają one wyniki badań przeprowadzonych na 46-ciu pracujących instalacjach spalania odpadów komunalnych w RFN, oraz w Holandii i USA - wydanych przez Ministerstwa Ochrony Środowiska tych krajów, Komisje Parlementu, instytuty naukowe i autorów opracowań.
Metoda spalania odpadów komunalnych reklamowana jest przez producentów instalacji jako: "odzysk energii ze śmieci z zachowaniem czystości środowiska". Na podstawie wieloletnich doświadczeń i ekspertyz należy stwierdzić, że tezy te są fałszywe. Drogą spalania możliwe jest wykorzystanie zaledwie drobnej części energii pierwotnej zawartej w odpadach. Waha się ona od 15 do 30% w zależności od składu odpadów, ich wilgotności o pory roku. Średnia wartość opałowa 5 kg śmieci równa się wartości 1 kg węgla energetycznego.
Masa dobowa odpadów trafiających na składowisko jest prawie stała we wszystkich porach roku i musi albo zostać wykorzystana w spalarni, albo ze względów sanitarnych (smród, muchy, szczury) być zabudowana w składowisku w przeciągu krótkiego czasu.
Tymczasem zapotrzebowanie na energię cieplną i elektryczną jest bardzo zróżnicowane w zależności od pór roku i temperatury zewnętrznej.
Z 1 m3 odpadów powstaje 6-8 tys. m3 spalin i pyłów zawieszonych. Odpady zawierają wiele składników o bardzo wysokim stopniu toksyczności, jak np. zużyte baterie, akumulatory, świetlówki, lakiery, chemikalia. lekarstwa itp., a przede wszytkim różne tworzywa sztuczne (ok. 5%) - z najgroźniejszym PCW na czele. Pierwiastki i związki toksyczne przechodzą w procesie spalania do atmosfery jako spaliny, lub wracają na składowisko jako popiół i osad po ewentualnej filtracji - w objętości odpowiadającej ok. 1/3 - 1/5 wsadu. W procesie spalania powstaje ponadto wiele nowych, również trujących związków. Mikropyły i areozole unoszą ze sobą cząstki metali ciężkich: ołowiu, kadmu, cynku, rtęci i innych, w ilości 17-60 razy większej niż z identycznej masy spalonego węgla.
Największy udział w spalinach mają tlenki węgla, siarki i azotu, para wodna i chlorowodór, które są przyczynami powstawania destrukcyjnych "kwaśnych deszczów" i zakwaszania gleb. Neutralizacja tych składników jest znacznie trudniejsza i mniej efektywna jak przy kotłowniach węglowych, gdyż proces spalania musi być prowadzony przy znacznej nadwyżce powietrza, a to na skutek wahań temperatury spowodowanych niejednorodnością składu i wilgotności odpadów.
Najgroźniejsze są jednak nowe związki powstające ze spalania odpadów zawierających chlor lub brom jak np. środki ochrony drewna, chlorowane bifenyle, polichlorki winylu (PCW), a nawet z ligniny i drewna w obecności wolnego chloru. Związki te, ogólnie zwane dioksynami, to min. chlorowana dibenzo-p-dioksyna, dibenzofurany i trichloro-dibenzo-dioksyna - tzw. "trucizna Seveso". Wszystkie one są rakotwórcze. Substancje te zostały wykazane w emisjach gazowych, przy badaniach prowadzonych we wszystkich spalarniach śmieci w RFN, Holandii, Szwecji i USA.
Dioksyny i furany, jeśli nawet zostają częściowo rozłożone w bardzo wysokiej temperaturze (min. 1200oC) w komorze spalania, to ulegają ponownej syntezie po jej opuszczeniu w czasie schładzania spalin, lub na filtrach. W procesie tym rolę katalizatorów spełniają mikropyły metali ciężkich. Metoda prof. M. Hagenmayera i prof. H. Vogg'a likwidowania chlorowanych dioksyn i furanów z osadów filtrów i płuczek dotyczy tylko pyłów i zawiesin, a nie gazów i mikropyłów. Odpady filtracyjne i z płuczek muszą, ze względu na swój wysoki stopień toksyczności, być oddzielnie zabezpieczane na specjalnych, bardzo kosztownych składowiskach.
Trichloro-di-benzodioksyna (gaz Sevaso) akumuluje się w organizmach, w tkankach lipidowych. Jej połowiczny biologiczny czas rozpadu w glebie wynosi 160 lat (!).
Oznacza to, że nawet śladowe ilości tej substancji stają się groźne. Dotyczy to szczególnie oddziaływania na niemowlęta, również te które karmione są mlekiem matki, gdyż w mleku stężenie staje się 50-500 razy większe niż w środowisku, a progiem toksyczności jest już stężenie 10 g (!).
Bardzo niebezpiecznym, również rakotwórczym związkiem występującym przy spalaniu odpadów komunalnych jest heksachlorobenzol. Jest on niezwykle stabilny. Rozkłada się dopiero w temperaturze 1160oC, a przy tym występuje w ilościach 1000 - 10 000 razy większych jak gaz Seveso. Ma on również zdolność kumulowania się w tkankach tłuszczowych, a więc w mleku matki. Uzyskanie tak wysokich temperatur spalania, by rozłożyć ten związek, wymaga wzbogacenia odpadów wysokokalorycznymi mediami jak np. gaz, mazut lub wdmuchiwany pył węglowy, co znacznie podraża koszta.
Poza wyżej wymienionymi związkami występują również inne chlorobenzole, np. trichlorobenzol. W sumie wg. toksykologa - prof. O. Wassermana przy spalaniu śmieci emitowanych może być około 1400 różnych niebezpiecznych substancji. Ilości i stężenia są zmienne w zależności od składu odpadów. Na składowiska trafiają bowiem też odpady z zakładów rzemieślniczych i niewielkich produkcyjnych.
Wieloletnie doświadczenia z eksploatacji instalacji spalania odpadów wykazały, że jest to najdroższa metoda pozbywania się ich. Wpływa na to nie tylko bardzo wysoki koszt samych instalacji, ale też niska efektywność energetyczna, oraz konieczność stosowania coraz bardziej skomplikowanych urządzeń dla maksymalnie skutecznego unieszkodliwiania toksycznych emisji, a następnie zabezpieczania pozostałości z procesu oczyszczania tych emisji. Przy tym, jak wyżej stwierdzono, poważna część toksycznych składników spalin i tak przedostaje się do atmosfery.
Aby zabezpieczyć się przed często występującymi awariami układów oczyszczania pyłów i gazów, konieczne jest ich dublowanie, co jeszcze bardziej podraża instalacje. Dla zmniejszenia kosztów eksploatacji zaczęto budować bardzo wielkie spalarnie zamiast dwu lub kilku mniejszych. Ale to powoduje wydłużanie dróg dowozu odpadów i wymaga większegp parku samochodów, a w konsekwencji zwiększa emisję spalin z pojazdów.
Średniej wielkości spalarnia, o wydajności 180 000 t/rok, wytwarza dziennie 30 t wysokotoksycznych pozostałości z filtrów i tzw. "prania spalin", których już dalej oczyścić się nie da. Muszą one zostać zdeponowane w specjalnych, bardzo kosztownych składowiskach. Pozostaje jeszcze możliwość spalania odpadów w kotłach fluidalnych kotłowni przemysłowych; jest to jednak zupełny brak odpowiedzialności, gdyż w tym przypadku traci się wszelką kontrolę nad emisjami toksycznymi. Zostają one po prostu przeniesione ze składowiska do atmosfery i to w jeszcze niebezpieczniejszej postaci.
Niestety do tej pory nie znaleziono metody idealnej. Można i należy jednak stosować rozwiązania możliwie najlepsze pod względem ekonomicznym, a przede wszystkim ekologicznym.
Najkorzystniejszą okazała się metoda maksymalnego odzysku składników (recykling) zawartych w odpadach. Są to głównie: metale ferromagnetyczne i kolorowe, szkło, papier i szmaty. Należy je uznać za pełnowartościowe surowce wtórne i przez ich przerób odzyskać zawartą w nich energię pierwotną. Jest to energia potrzebna do ich wytworzenia, począwszy od wydobycia, czy pozyskania surowców i składników.
Energia pierwotna zawarta w składnikach odpadu i
zapotrzebowanie energii na ich odtworzenie w %.
| Rodzaj odpadu | Energia pierwotna w MJ/kg | Eneria odtworzenia w % |
| papier | 15 - 18 | 30 |
| szkło | 5 - 8 | 50 |
| tworzywa sztuczne | 29 | 10 |
| metale ferromagn. | 17 | 10 |
| metale kolorowe (min. miedź aluminium) | 56,3 | 5 |
Recykling daje w stosunku do spalania oszczędność energii 3,5 - 7 krotną.
Znaczną objętość i masę odpadów komunalnych stanowią składniki organiczne - pochodzące głównie z gospodarstw domowych. Ich wartość opałowa jest minimalna, gdyż wiele energii traci się na odparowanie wilgoci. Natomiast po odpowiednim skompostowaniu stanowią one doskonały nawóz, zastępujący z powodzeniem nawozy sztuczne, zwłaszcza dla produkcji tzw. "zdrowej żywności". Oszczędność jest tu podwójna, gdyż wytworzenie nawozów chemicznych jest bardzo energochłonne, a co za tym idzie szkodliwe dla środowiska. Możliwe i korzystne jest też zastosowanie odpadów organicznych do wytwarzania biogazu. Metoda ta została zastosowana np. we Francji, w Nancy.
Recykling wymaga dokładnej segregacji co najmniej dwustopniowej. Pierwszym stopniem są gospodarstwa domowe i instytucje (szkoły, szpitale, hotele, koszary itp.), a następnym jest segregacja w zakładzie centralnym (miejskim, gminnym). W pierwszym rzędzie oddzielić należy wszystkie tworzywa sztuczne, głównie zawierające związki chlorowęglowe. Tworzyw sztucznych nie należy poddawać przetwarzaniu termicznemu, lecz chemicznemu w niskich temperaturach. W Anglii i Japonii opracowano technologię wytwarzania z nich elastycznych powłok do uszlachetniania tynków zewnętrznych, łatwo zmywalnych.
Oddzielnie też muszą być zbierane odpady zawierające metale ciężkie (baterie, akumulatory, świetlówki itp.), przedatowane lekarstwa, środki ochrony roślin, lakiery, itp., oraz odpady skażone bakteriologicznie - ze szpitali, laboratoriów, sanatoriów. Odpady te wymagają specjalnych metod neutralizacji, odkażania i składowania.
Segregacja składników śmieci komunalnych jest sprawą głównie organizacyjną. Wymaga ona uświadomienia ludności i dyscypliny społecznej, oraz oczywiście wyposażenia śmietników przydomowych i osiedlowych w odpowiednie, zróżnicowane pojemniki. Należy wprowadzić zachęty ekonomiczne dla osób fizycznych i prawnych za stosowanie się do dyscypliny w zakresie segregacji odpadów - np. przez obniżenie opłat komunalnych. Na stopniu centralnym konieczne jest zorganizowanie sprawnego i punktualnego odbioru śmieci, oraz regularnego dowozu do instalacji centralnej.
Ciągłe zwiększanie się ilości odpadów jest wynkiem min. wzrostu gospodarczego i łatwego pozbywania się rzeczy mniej potrzebnych. Walka konkurencyjna powoduje mnożenie efektownych opakowań, z zasady przeznaczonych do jednorazowego użytku.
Jest to sprzeczne z ideą ekologizmu uznającą jako jedną z najważniejszych zasad oszczędność materiałową i energetyczną. Przemawiają za nią również względy ekonomiczne, gdyż problem odpadów rzutuje nie tylko na zwiększenie wydatków gmin, ale też na budżety rodzinne.
Ograniczenie ilości odpadów wymaga więc stosowania opakowań i materiałów do produkcji przedmiotów powszechnego użytku nadających się do wielokrotnego wykorzystania, a następnie do wtórnego przerobu. Ważnym czynnikiem jest też podniesienie trwałości i jakości tych wyrobów. W pierwszym rzędzie należy dążyć do eliminacji opakowań z tworzyw sztucznych zawierających związany chlor. Dotyczy to foliowych opakowań mleka, soków itp., które z powodzeniem zastąpić można woskowanym kartonem lub lekkim, hartowanym szkłem. Na Zachodzie stosowane są też technologie produkcji tworzyw biologicznie rozkładalnych i nieszkodliwych dla środowiska.
Tak więc rozwiązanie problemu odpadów komunalnych staje się nie tylko wyzwaniem dla techniki i ekonomii, ale też problemem społecznym wymagającym postawy proekologicznej i dyscypliny wszystkich obywateli - z władzami samorządowymi i państwowymi na czele.
prof. dr hab. Maria Gumińska
mgr inż. Aleksander Kalmus