Surowce odpadowe jako alternatywa wobec kruszyw naturalnych
Transkrypt
Surowce odpadowe jako alternatywa wobec kruszyw naturalnych
K RU S Z Y WA A LT E R N AT Y W N E Elżbieta Uzunow Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego Surowce odpadowe jako alternatywa wobec kruszyw naturalnych C 36 oraz szersze stosowanie Racjonalna gospodarka zasobariałów zastępczych, w budownicmi jest podstawowym warunkiem twie nie dopuszcza się, żeby prosurowców odpadowych funkcjonowania i rozwoju całej dukt finalny miał gorszą jakość, i wtórnych, wytwarzagospodarki, zwłaszcza w Euroktóra może wynikać ze stosowanych w wielu gałęziach przemypie, której zasoby surowcowe nia zamienników. słu jako zamienniki dotychczas w wielu asortymentach są ograZ tego punktu widzenia termin używanych nieodnawialnych niczone. „kruszywa alternatywne” należy surowców naturalnych, może Budownictwo jest tym obszarozumieć raczej jako kruszywa powodować skutki pozytywne, rem, w którym zużywa się barz zasobów surowcowych alternajak i negatywne. Warunki, które dzo duże ilości surowców. Tak tywnych do złóż naturalnych. są niezbędne do prawidłowego popularny wyrób budowlany jak wykorzystania takich alternaAlternatywne zasoby kruszywa, które w przodujących tywnych surowców w budowsurowców mineralnych, krajach europejskich są zużynictwie, są określone zarówno możliwych do stosowania wane w ilościach przekraczająw przepisach dotyczących gojako kruszywa cych 6 ton na osobę, a w Polsce Definicje wg PN-EN, dotyczące w ilościach 4-4,5 ton na osobę, spodarki odpadami, jak i obokruszyw sztucznych i z recyklinto obecnie zużycie 3 mld ton wiązujących w budownictwie gu, określają jednocześnie sposób nieodnawialnych surowców natunormach PN-EN. ich pozyskiwania, a mianowicie: ralnych rocznie, a średnioroczny • Kruszywa sztuczne – kruszywa pochodzenia miwzrost ich produkcji wynosi ok. 7%. W tym aspekcie zastąpienie kruszyw wytwarzanych neralnego, uzyskane w wyniku procesu przemyz nieodnawialnych surowców mineralnych przez słowego obejmującego termiczną lub inną modymateriały alternatywne jest działaniem istotnym fikację. dla ochrony środowiska, zwłaszcza jeśli alternaty- • Kruszywa z recyklingu – kruszywa powstałe w wywy poszukuje się wśród zasobów będących odpaniku przeróbki nieorganicznego materiału zastodami nieprzydatnymi w innych branżach, jednakże sowanego uprzednio w budownictwie. podstawowym warunkiem akceptacji takiego postę- Są to bardzo ogólne sformułowania, nie do końca powania jest zapewnienie, że zastosowanie tychże obejmujące całość potencjalnych zasobów możliwych odpadów nie spowoduje obniżenia jakości materia- do stosowania jako alternatywa kruszyw naturalnych, łów i wyrobów budowlanych. z tego względu proponowany w literaturze (1) i preNormy PN-EN dzielą kruszywa na trzy grupy: kru- zentowany na rys. 1 termin „kruszywa alternatywne” szywa naturalne, kruszywa sztuczne i kruszywa dodatkowo wyodrębnia bardzo obszerną grupę kruz recyklingu, ale każdej z tych grup dotyczy zasada, szyw naturalnych z surowca odpadowego, towarzyże niezależnie od pochodzenia surowca, z którego szącego i ubocznego (odpady wydobywcze). są wytwarzane, obowiązują takie same wymagania Nie analizując zasadności wprowadzania dodatkodotyczące określenia ich przydatności w budownic- wych definicji, schemat z rys. 1 można traktować twie, na podstawie oceny parametrów jakościowych. jako określenie źródeł potencjalnych zamienników Jest to bardzo istotne dla bezpiecznej aplikacji mate- dla kruszyw naturalnych. Kruszywa alternatywne Kruszywa sztuczne Kruszywa z recyklingu Kruszywa naturalne z surowca odpadowego, towarzyszącego, i ubocznego Z surowca mineralnego poddanego obróbce termicznej Beton z robót wyburzeniowych Surowce odpadowe z górnictwa węgla kamiennego Z surowców odpadowych (ubocznych) poddanych obróbce termicznej Kruszywa z podbudów i nasypów Masy skalne z odkrywkowych kopalń węgla brunatnego Z surowców odpadowych (ubocznych) poddanych obróbce mechanicznej Inne surowce z robót wyburzeniowych Surowce odpadowe z górnictwa rud Inne Surowce odpadowe z innych gałęzi górnictwa rud Rys. 1. Proponowany podział kruszyw alternatywnych Według szacunkowych danych w 2010 r. wyprodukowano w Polsce ok. 200 mln ton kruszyw ze złóż naturalnych, czyli kruszyw łamanych, żwirów i piasków, natomiast produkcja kruszyw sztucznych i pochodzących z recyklingu wyniosła ok. 10-15 mln ton, co świadczyć może o stosunkowo niewielkiej jeszcze ich popularności. Zakłada się, że udział procentowy kruszyw pozyskiwanych ze źródeł alternatywnych powinien rosnąć w przyszłości, jako niezbędny element racjonalizacji polityki surowcowej. Warunki stosowania odpadów zamiast kruszyw naturalnych Prawo dopuszcza możliwość bezpośredniego użycia określonych grup (kodów) odpadów w budownictwie, ale pod warunkiem, że spełniają one odpowiednie wymagania (5), mianowicie: • należy udokumentować na podstawie badań w akredytowanym laboratorium, że są to odpady obojętne, tzn. że ogólna zawartość substancji niebezpiecznych w odpadzie oraz zdolność do ich wymywania, a także negatywne oddziaływania na środowisko są nieznaczne, a w szczególności że nie stanowią zagrożenia dla jakości wód powierzchniowych, podziemnych, gleby i ziemi. W praktyce oznacza to, że posiadacz odpadów jest zobowiązany do wykonania badań zawartości substancji niebezpiecznych (w mg/kg odpadu) zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środo- wiska (6) oraz badania wymywalności substancji niebezpiecznych (w mg/l wyciągu wodnego z odpadów); • sposób odzysku nie jest dowolny, ale określony dla poszczególnych kodów odpadu, np. do budowy wałów, nasypów kolejowych i drogowych, podbudów dróg i autostrad, itd. Do zagospodarowania odpadów o kodach innych niż w ww. rozporządzeniu Ministerstwa Środowiska (5) zgodnie z obowiązującymi przepisami wymaga się uzyskania zezwolenia na prowadzenie działalności w zakresie odzysku i unieszkodliwiania, nawet w przypadkach, kiedy wydaje się to zbędne. Przykładowo, wymienione na rys. 1 kruszywa naturalne z odpadów wydobywczych to w większości przecież naturalne masy skalne wyłącznie po obróbce mechanicznej i podstawowym problemem związanym z ich wykorzystaniem jest wymieszanie minerałów o właściwościach odpowiednich dla budownictwa z tymi minerałami, które nie spełniają wymagań norm PN-EN. Mimo to, jeśli ich użycie w budownictwie wymaga zastosowania nawet najprostszej instalacji (np. sit), to analogicznie, jak ma to miejsce dla innych odpadów, np. po procesach termicznych, wymagać będzie trybu postępowania zilustrowanego na rys 2. Natomiast stosowanie w budownictwie kruszyw z recyklingu i sztucznych oprócz spełnienia wymagań wynikających z ww. przepisów dodatkowo musi spełnić wymagania rozporządzenia REACH (7), 37 K RU S Z Y WA A LT E R N AT Y W N E 38 z tym że rejestracja substancji zawartych w powyższych wyrobach jest obowiązkowa dla wytwórcy lub importera jedynie, gdy: • substancje podlegające rejestracji mają być uwolnione z wytworzonych lub importowanych wyrobów w normalnych i racjonalnie przewidywalnych warunkach użytkowania, • łączna ilość substancji podlegających rejestracji obecna w wytworzonych i/lub importowanych przez dany podmiot wyrobach, z których ma być uwolniona, przekracza 1 tonę rocznie. Zgodnie z obowiązującą interpretacją przepisów producent kruszyw sztucznych powinien wykazać, że jego kruszywo jest wyrobem i potwierdzić jego właściwości badaniami składu chemicznego, aby na tej podstawie: • ocenić zawartość uwalnianych substancji niebezpiecznych oraz określić ich rodzaj, • ocenić ich jakość i stopień szkodliwości lub wykluczyć ich szkodliwe oddziaływanie (art. 7 ust. 3), • sprawdzić na listach substancji zwolnionych z rejestracji i liście substancji już zarejestrowanych. Spełnienie powyższych wymagań jest podstawą do zagwarantowania, że kruszywa z różnych surowców odpadowych będą bezpieczne dla zdrowia i życia oraz środowiska naturalnego w całym cyklu życia, natomiast możliwy zakres ich stosowania w budownictwie oczywiście jest określony przez normy PN-EN. Zagospodarowanie odpadów może jednak oznaczać, że wyrób budowlany, np. kruszywo sztuczne wytwarzane z surowców alternatywnych, nie jest objęty lub nie jest w pełni objęty normami zharmonizowanymi. W takim przypadku możliwe jest jego wprowadzenie na rynek w trybie przewidzianym przez system Europejskiej Oceny Technicznej (EOT). Wytwórca wyrobu sporządza deklarację właściwości użytkowych dla tego wyrobu, a jego deklaracja jest oceniana przez niezależną Jednostkę Oceny Technicznej (JOT) (2). Jeżeli wyrób jest w pełni objęty normą zharmonizowaną, Europejska Ocena Techniczna dla tego wyrobu nie może być wydana. Opisany powyżej sposób postępowania, jeśli jest zrealizowany zgodnie z przepisami, pozwala uniknąć większości negatywnych skutków związanych z użyciem alternatywnych źródeł surowcowych do produkcji kruszyw. W trakcie postępowania wg zharmonizowanych norm PN-EN albo oceny deklaracji przez JOT badane i zatwierdzane są bowiem takie istotne wskaźniki, jak: • czy kruszywo z odpadów jest bezpieczne dla użytkowników i środowiska, • czy kruszywo nie pogorszy jakości inwestycji budowlanej. Potencjalne ryzyko związane z użyciem odpadów w budownictwie Jednym z potencjalnych zagrożeń związanych ze stosowaniem odpadów, a zwłaszcza kruszyw sztucznych, jest fakt, że skład chemiczny tychże odpadów może być zupełnie inny niż dobrze znanych kruszyw naturalnych. W tym aspekcie należy uwzględnić, że ocena bezpieczeństwa zdrowotnego i ekologicznego wyrobów budowlanych dotychczas stosowaną metodą wg PN-EN, opartą na wymywalności substancji niebezpiecznych przy użyciu wody destylowanej, może nie do końca spełniać swoje zadanie podczas wykorzystania wyrobu w całym cyklu jego życia. Dotychczasowa metoda jest wystarczająca dla odpadów niezawierających składników innych niż występujące w naturalnych minerałach, ale jeśli tą metodą ocenia się kruszywa z odpadów po procesach termicznych i chemicznych, to nie ma pełnej informacji o reaktywności składników, które w naturalnych minerałach nie występują. W powszechnym użyciu kruszywa mają bowiem kontakt nie tylko z czystą wodą, ale także z kwaśnymi deszczami, z alkalicznym betonem, z odciekami zawierającymi substancje bardziej reaktywne niż woda destylowana. Problem ten w niektórych państwach (USA) rozwiązano, stosując w metodyce wymywania substancji niebezpiecznych roztwory kwaśne, o pH analogicznym jak „kwaśne deszcze”, opierając się na założeniu, że bardziej aktywny rozpuszczalnik wykaże realne, a nie teoretyczne zagrożenie dla zdrowia i środowiska naturalnego. Również w UE w stadium końcowym są prace nad analogiczną zmianą metody i należy spodziewać się, że jej wprowadzenie pozwoli na wyeliminowanie każdego produktu, którego bezpieczeństwo zdrowotne nie będzie analogiczne, jak produktów wyłącznie z surowców występujących w naturze. Korzyści ze stosowania odpadów jako potencjalnego źródła surowcowego do wytwarzania kruszyw Obecnie, w wyniku coraz ostrzejszych uregulowań prawnych i rosnących opłat za składowanie odpadów, nikogo nie trzeba przekonywać o korzyściach ekonomicznych i ekologicznych wynikających z zagospodarowania odpadów. W niektórych asortymentach, np. żużli pohutniczych, masowa ich eksploatacja do produkcji kruszyw sztucznych łamanych zmniejszyła ich podaż na rynku z 10-12 mln t/rok w latach 2006-2007 do 7-9 mln ton/rok w ostatnim czasie, wskutek wyczerpywania się zapasów starych hałd oraz braku istotnych dostaw nowych żużli po zmianach tech- nologicznych w polskim hutnictwie żelaza (3). Natomiast stosunkowo rzadko wspomina się o tym, że – zwłaszcza w produkcji kruszyw sztucznych – można, utylizując odpady, uzyskać takie cechy wyrobu, które są nawet korzystniejsze niż właściwości dotychczasowych produktów otrzymywanych na bazie surowców naturalnych. Opracowana w Instytucie Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie technologia otrzymywania kruszyw lekkich wyłącznie z mieszaniny odpowiednio dobranych odpadów komunalnych, jak osady ściekowe z oczyszczalni ścieków, odpadowy pył szklany, a także odpadowej krzemionki w postaci pyłów (4), pozwala nie tylko uzyskać wyrób o jakości analogicznej do keramzytu wytwarzanego z gliny pęczniejącej, ale także, poprzez zmianę proporcji ilościowych surowców odpadowych, umożliwia kontrolowanie i poprawę takich właściwości, jak gęstość nasypowa i wytrzymałość mechaniczna. Przemysłowe wdrożenie tej technologii przez firmę Nowoczesne Techniki Instalacyjne NTI Sp. z o.o. w Głogowie zaplanowane zostało na pierwsze półrocze 2015 roku, jako zakończenie budowy pierwszej w Polsce przemysłowej instalacji dostosowanej do tej technologii. Inwestycja ta jest realizowana w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013 i dofinansowana przez UE. Dodatkową korzyścią przemysłowego wykorzystania wyżej wymienionych specyficznych odpadów w produkcji nowoczesnego wyrobu budowlanego będzie niższa cena produkcji kruszywa lekkiego, wynikająca z zagospodarowania odpadów uciążliwych dla środowiska, jak pyły powstające podczas płukania kruszyw krzemianowych, składowane obecnie w osadnikach przez producentów kruszyw, czy osady ściekowe z komunalnych oczyszczalni ścieków. Podsumowanie W perspektywie nowej gospodarki surowcowej UE produkcja kruszyw z zasobów odpadowych będzie rosła, zwłaszcza jako zamienników kruszyw naturalnych najsłabszej jakości – ze względów ekologicznych czy ekonomicznych (cena i transport). Duże szanse rozwoju dotyczyć będą także kruszyw sztucznych o specyficznych właściwościach, tym większe, im bardziej korzystne będą ich właściwości od kruszyw naturalnych i im bardziej uda się obniżyć ich cenę. Zwłaszcza w asortymencie kruszyw lekkich, których właściwości w zakresie gęstości nasypowej, termoizolacyjności będą decydować o szerokich możliwościach zastosowania, istnieje możliwość obniżenia kosztów ich produkcji dzięki ODPAD WYDOBYWCZY Wniosek dotyczący pozwolenia na zagospodarowanie odpadów Pozwolenie właściwego organu INSTALACJA DO PRZETWARZANIA ODPADU W KRUSZYWO BADANIA KRUSZYWA WG PN-EN OBOWIĄZUJĄCYCH W BUDOWNICTWIE KRUSZYWO BUDOWLANE O ZAKRESIE STOSOWANIA OKREŚLONYM WG PN-EN Program zagospodarowania odpadów wydobywczych, zawierający między innymi: charakterystykę odpadów wydobywczych, technologię zagospodarowania Zatwierdzenie zgłoszonej technologii i instalacji, sposobu kontroli procesu, wpływu procesu na środowisko Ustalenie zakresu aplikacji na podstawie kryteriów, które są analogiczne dla kruszyw naturalnych, jak i alternatywnych Zastosowanie takiego wyrobu nie wymaga dodatkowych zezwoleń Rys. 2. Działania związane z użyciem odpadów wydobywczych w budownictwie zastosowaniu jako surowców odpadów trudnych do zagospodarowania. Poszukiwanie możliwości zagospodarowania różnych rodzajów odpadów wymaga jak najszybszego wprowadzenia nowych, ujednoliconych metod badania kruszyw wytwarzanych z surowców odpadowych w kierunku oceny ich bezpieczeństwa dla zdrowia i środowiska, ponieważ dotychczasowe metody wg PN-EN, wystarczające dla surowców naturalnych, mogą nie zawsze być odpowiednie dla badania tych kruszyw sztucznych, które znacznie różnią się składem chemicznym od minerałów występujących w złożach naturalnych. Piśmiennictwo 1. Kozioł, W., Kawalec, P.: Kruszywa alternatywne w budownictwie. „Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne”, lipiec – sierpień 2008. 2. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG. 3. Smakowski T.J.: Perspektywy rynku kruszyw mineralnych w Polsce. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej „Studia i Materiały”, 2011, Vol. 132 nr 39, 259-276. 4. Uzunow E., Góralczyk S., Mazela A.: Sposób otrzymywania kruszywa lekkiego z odpadów komunalnych i przemysłowych. Patent, PL 210921. 5. Rozporządzenie M.Ś. z dnia 21 marca 2006 r. w sprawie odzysku lub unieszkodliwiania odpadów poza instalacjami i urządzeniami (Dz.U. Nr 49 poz. 356). 6. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi (Dz.U. 02.165.1359). 7. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) Nr 1907/2006 Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals. 39