Porównanie technologii unieszkodliwiania odpadów

Porównanie technologii unieszkodliwiania odpadów

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią
Polskiej Akademii Nauk
Pracownia Badań Strategicznych
www.min-pan.krakow.pl/pbs
Porównanie technologii
unieszkodliwiania odpadów
dr Joanna Kulczycka
Zarządzanie odpadami
 W ciągu ostatnich kilku lat gospodarka odpadami stała się
priorytetem w ramach działań na rzecz ochrony środowiska.
 Zarządzanie odpadami stanowi jeden z najtrudniejszych
problemów środowiskowych i gospodarczych. Stąd tak istotne
znaczenie
ma
wybór
odpowiednich
technologii
unieszkodliwiania odpadów. Ich wdrożenie wymaga zazwyczaj
znacznych nakładów finansowych i organizacyjnych.
Ogólne zasady w gospodarce odpadami
 Wybór technologii powinien być zgodny z ogólnymi
zasadami gospodarowania odpadami m.in. określonymi w
Ustawie o odpadach:
 zapobiegania powstawaniu odpadów lub ograniczania ilości odpadów i ich
negatywnego oddziaływania na środowisko;
 selektywnego zbieranie odpadów;
 zapewniania odzysku zgodnego z zasadami ochrony środowiska (jeżeli
nie udało się zapobiec powstawaniu odpadów);
 zapewniania unieszkodliwiania odpadów zgodnego z zasadami ochrony
środowiska;
 składowania odpadów, których unieszkodliwianie w inny sposób było
niemożliwe z przyczyn technologicznych lub nieuzasadnione z przyczyn
ekologicznych lub ekonomicznych;
 przekazywania odpadów do najbliżej położonych miejsc, w których
mogą być poddane odzyskowi lub unieszkodliwione.
Ekonomiczna i ekologiczna ocena technologii
unieszkodliwiania odpadów
 Przy wyborze technologii unieszkodliwiania odpadów istotna
jest ochrona zdrowia ludzi i środowiska przed szkodliwymi
skutkami powodowanymi przez
zbieranie, transport, odzysk, unieszkodliwianie, magazynowanie
oraz składowanie odpadów.
 Wybór i ocenę metod postępowania z odpadami dla
poszczególnych rozwiązań technologicznych można dokonywać z
wykorzystaniem metodyki oceny cyklu życia (LCA), co jest
rekomendowane w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady
2008/98/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz
uchylająca niektóre dyrektywy.
Ocena cyklu życia
 Ekologiczna ocena cyklu życia LCA (Life Cycle Assessment)
to technika mająca na celu ocenę potencjalnych zagrożeń
środowiskowych. Dokonywana jest ona poprzez identyfikację
i określenie ilości zużytych materiałów, energii oraz odpadów
wprowadzanych do środowiska i ocenę wpływu tych procesów
na środowisko naturalne.
 Podstawowymi elementami LCA są m.in.:
ocena ilościowa obciążeń wprowadzanych do środowiska;
ocenę potencjalnych wpływów obciążeń środowiskowych;
oszacowanie dostępnych opcji dla zmniejszenia obciążeń
wprowadzanych do środowiska.
LCA jest traktowana jako „analiza od kołyski do grobu”.
Ocena cyklu życia
Przykładowe metody LCA
Metoda
Opis
Eco-indicator 99 Metoda Eco-indicator 99 stosuje podejście ukierunkowane na ocenę w punktach
końcowych. Odnosi wpływ szkodliwych działań na środowisko do trzech
kategorii szkód: zdrowie ludzkie, jakość ekosystemu, zużycie zasobów, lub 11
kategorii wpływu.
IMPACT 2002+ W metodzie IMPACT 2002+ - 14 kategorii wpływu i cztery kategorie szkód:
zdrowie ludzkie, jakość ekosystemu, zmiany klimaty, zużycie zasobów.
Kategorie szkód są normalizowane przez podzielenie wpływu emisji
jednostkowej przez całkowity wpływ wszystkich substancji z danej kategorii dla
jednej osoby w odniesieniu do jednego roku (dla Europy).
CML
Metodyka CML 92 (i późniejsza jej wersja CML 2000) jest typowym
przykładem metody punktów pośrednich. Przewodnik po metodzie CML
zawiera wykaz oceny wpływu kategorii, pogrupowanych na: A: obowiązkowe
kategorie wpływu, B: dodatkowe kategorie wpływu, C: inne kategorie wpływu.
ReCiPe
Integracja stosowanych do tej pory metod i ustalenie ich wspólnych ram oraz
poprawa jakości oraz aktualizację stanu wiedzy z zakresu ochrony i stanu
środowiska. W metodzie ReCiPe zalecane jest stosowanie 18 kategorii wpływu,
które mogą być agregowane do trzech kategorii szkód: zdrowie ludzkie,
ekosystemy, zasoby.
Oprogramowanie do zarządzania gospodarką
odpadami wykorzystujące LCA
Program
IWM-2
ORWARE
WRATE
Opis i referencje
Narzędzie programowe, które pozwala na utworzenie modelu gospodarki
odpadami komunalnych. Jednak najczęściej ocena prowadzona jest dla
kilku kategorii wpływu.
Model do badań odpadów organicznych, umożliwia prowadzenia analiz
środowiskowych systemów gospodarki odpadami komunalnymi.
WRATE to uproszczone oprogramowanie wykorzystujące technikę LCA,
umożliwiające modelowanie potencjalnych skutków (obecnych i
przyszłych) i wpływów odpadów na środowisko.
Oprogramowanie wspomagające ocenę alternatywnych scenariuszy
gospodarki odpadami. Wszystkie scenariusze są automatycznie sprawdzane
pod kątem zgodności i zawierają wytyczne w przypadku wystąpienia
problemów.
LCA-LAND Oprogramowanie dla składowisk i spalarni odpadów.
EASEWASTE EASEWASTE jest to narzędzie do oceny cyklu życia stosowane w
zarządzaniu odpadami, oblicza przepływy masy, zużycie surowców oraz
odzyskane materiały jak również wszystkie emisje do ziemi, wody i
powietrza. Emisje są sumowane do kategorii wpływu.
WISARD
Metody unieszkodliwiania odpadów
Unieszkodliwianie odpadów może być dokonywane za pomocą metod takich jak:
 Recykling polega na odzyskiwaniu z odpadów surowców (poprzez rozdzielenie
ręczne lub mechaniczne) które można następnie wykorzystać, minimalizując w ten
sposób ilość odpadów trafiających na składowiska.
 Sortowanie pozwala na wyodrębnienie pewnych frakcji odpadów, które mogą znaleźć
zastosowanie np. jako paliwa alternatywne (mogące w określonych warunkach zastąpić
paliwa naturalne jak węgiel).
 Tlenowa stabilizacja odpadów jest procesem polegającym na niskotemperaturowym
tlenowym rozkładzie substancji organicznej zawartej w zmieszanych lub „pozostałych”
odpadach komunalnych z udziałem mikroorganizmów.
 Beztlenowa stabilizacja zwana również biogazyfikacją lub fermentacją metanową
polega na beztlenowym rozkładzie odpadów prowadzonym pod kątem produkcji biogazu,
który może być wykorzystywany do produkcji energii.
 Spalanie, poprzez które zawarte w odpadach substancje są utleniane, palne składniki
transformowane są do fazy gazowej, a mineralne stanowią stałą pozostałość w postaci
żużla lub popiołów. Trwają ciągle prace nad możliwością ich wykorzystania, aby
maksymalnie ograniczyć ilość odpadów trafiających na składowiska.
 Składowanie odpadów jest jeszcze stałym elementem każdego systemu gospodarki
odpadami komunalnymi.
Unieszkodliwianie odpadów w Polsce (2007r.)
 Odpady zebrane – 10 082,6 tys. Mg (2008 r. – 10 036,4 tys.
Mg),
 odpady zmieszane – 9 570 tys. Mg, tj. 94,9% (2008 r. –
9 353,9 tys. Mg),
 odpady zebrane selektywnie 513 tys. Mg, tj. 5,1% (2008 r.
– 682,5 tys. Mg).
Odpady unieszkodliwione – 9 417 tys. Mg
 składowane – 9 098,4 tys. Mg (96,6%),
 spalane – 277 tys. Mg (2,9%),
 przetwarzane biologicznie – 41 tys. Mg (0,4%).
Zastosowania narzędzia IWM-2 do oceny LCA
metod unieszkodliwiania odpadów
Za pomocą programu IWM-2 przeprowadzono analizę unieszkodliwiania 1 000 Mg
odpadów różnymi metodami w celu obliczenia potencjału globalnego ocieplenia GWP.
Charakteryzowanie 100 lat – kg równoważnika CO2
Emisja
GWP 100
CO2
1
CH4
25
N2O
298
HFC
124-14800
SF6
22800
PFC
7390-12200
Zastosowania narzędzia IWM-2 do oceny LCA
metod unieszkodliwiania odpadów
Założenia:
Analizowana ilość odpadów: 1 000 Mg
Skład odpadów [%]:
papier – 16,8%,
szkło – 8,0%,
metal – 5,0%,
tworzywa sztuczne – 13,2%,
tekstylia – 2,0%,
odpady biodegradowalne – 29,6%,
pozostałe – 25,4%.
Ilość analizowanych scenariuszy: 6 - przyjęto, że odpady są unieszkodliwiane
wyłącznie jedną metodą, natomiast pozostałość jest składowana na składowisku
„nowego” typu (wg scenariusza 2).
W scenariuszach 4 i 5 powstaje produkt w postaci:
 stabilizatu, który jest składowany,
 spalanego paliwa alternatywnego – RDF.
Założenia – scenariusze
Scenariusz 1: Składowanie „starego” typu – całość odpadów jest deponowana na
składowisku, które nie zostało uszczelnione oraz nie posiada instalacji odgazowywania,
Scenariusz 2: Składowanie „nowego” typu – odpady są deponowane na składowisku
uszczelnionym posiadającym instalację odgazowywania z odzyskiem energii poprzez
spalanie,
Scenariusz 3: Sortowanie – przyjęto, iż 10% odpadów (papieru, szkła, tworzyw
sztucznych, metalu oraz tekstyliów) zostało wysegregowanych z odpadów zmieszanych
i ponownie wykorzystanych,
Scenariusz 4: Tlenowe mechaniczno–biologiczne przetwarzanie – odpady
wysegregowano na paliwa alternatywne, które spalano. Pozostałe odpady po tym
procesie poddano tlenowej stabilizacji, a pozyskany stabilizat składowano,
Scenariusz 5: Beztlenowe mechaniczno–biologiczne przetwarzanie – odpady
wysegregowano na paliwa alternatywne, które spalano. Pozostałe odpady po tym
procesie poddano beztlenowej stabilizacji, biogaz spalano, stabilizat składowano,
Scenariusz 6: Spalanie – odpady poddano termicznej obróbce, odzyskano 40%
metalu, a powstałe popioły składowano.
Potencjał globalnego ocieplenia (GWP)
[Mg równoważnego CO2]
Scenariusz
Biologiczne
Sortowanie przetwarzanie Spalanie Składowanie Recykling
Suma
Składowanie
"starego" typu
0
0
0
1110
0
1110
Składowanie
"nowego" typu
0
0
0
642
0
642
Sortowanie
0
0
0
625
-28
597
Tlenowe MBP
10
5
-61
418
-71
302
Beztlenowe
MBP
10
-6
-61
409
-71
282
Spalanie
0
0
453
1
-22
433
1200
Potencjał globalnego ocieplenia (GWP)
[Mg równoważnego CO2]
1000
800
600
400
200
0
-200
Składowanie Składowanie Sortowanie Tlenowe MBP
"starego" typu "nowego" typu
Sortowanie
Biologiczne przetwarzanie
Spalanie
Betlenowe
MBP
Składowanie
Spalanie
Recykling
Suma
Wyniki analiz IWM-2
Deponowanie odpadów na składowiskach uszczelnionych, na których odcieki
oczyszcza się i pozyskuje energię z ujętego gazu (scenariusz 2) pozwala na
zmniejszenie GWP prawie 2-krotnie w porównaniu do składowisk „starego”
typu (scenariusz 1).
Spośród analizowanych 6 scenariuszy tlenowe i beztlenowe mechaniczno –
biologiczne przetwarzanie (scenariusze 4 i 5) wykazało najniższy potencjalny
wpływ na globalne ocieplenie, które jest 4-krotnie niższe niż składowanie
„starego” typu.
Tak duża różnica pomiędzy analizowanymi scenariuszami wynika z
uwzględnienia tzw. emisji zaniechanych, czyli redukcji emisji, które byłyby
poniesione w przyszłości, poprzez wykorzystanie surowców wtórnych, energii
w odpadach itp.
Efektywność finansowa i ekonomiczna inwestycji
w gospodarce odpadami
 Efektywność finansowa i ekonomiczna dla prowadzonych inwestycji w
gospodarce odpadami komunalnymi powinna być uwzględniona już na
etapie przygotowania koncepcji czy projektu wstępnego, w opracowaniu
„feasibility study przedsięwzięcia”, albo w „biznesplanie” przy ubieganiu
się o fundusze z banku.
Przeprowadzenie pełnych ocen ekonomicznych
i finansowych dokonywana jest za pomocą wielu metod i analiz, tj.:
 analizy opcji– analiza efektywności kosztowej DGC,
 analizy projektu:
– analizy luki finansowej,
– analizy efektywności,
 analizy trwałości,
 analizy ryzyka – analiza wrażliwości,
 analiza kosztów i korzyści.
Efektywność finansowa a efekt ekologiczny w
gospodarce odpadami
Metody ekonomicznej oceny efektywności inwestycji, czy
metody obliczania efektu ekologicznego są ustalane, i często
zbieżne, w poszczególnych funduszach.
Na lata 2007-2013 dla zadań z zakresu gospodarki odpadami
efekty ekologiczne są odrębnie obliczane dla dwóch
kategorii, tj.:
 ograniczanie ilości odpadów i unieszkodliwianie odpadów,
 rekultywacja terenów.
Efekt ekologiczny w funduszach
 Dla zadań z zakresu ograniczania ilości odpadów rezultatem będzie
bezpośredni efekt ekologiczny (E) obliczany jest w sposób następujący:
gdzie:
O0 - ilość odpadów określonej kategorii poddanych unieszkodliwianiu innym
procesom w ramach przedsięwzięcia w tonach na rok
O1 - ilość odpadów określonej kategorii po procesach unieszkodliwiania i innych w
ramach przedsięwzięcia w tonach na rok
w0 – współczynnik szkodliwości odpadów przed unieszkodliwieniem
w1 – współczynnik szkodliwości odpadów po unieszkodliwieniu
 Dla zadań z zakresu rekultywacji terenów rezultat obliczany jest w sposób
następujący:
E = P (PRZED - PO)
gdzie:
P (PRZED - PO) powierzchnia odzyskanych terenów zdegradowanych
Kryteria oceny projektów w gospodarce odpadami
komunalnymi w PO IiŚ
Lp.
Kryteria
Zasady oceny kryterium
4 p. – powyżej 500 tys. mieszkańców
3 p. – 300-500 tys. mieszańców
0 p. – poniżej 300 tys. mieszkańców
4 p. – powyżej 300 tys. Mg i powyżej
3 p. – pow. 150-300 tys. Mg
2 p. – pow. 100 – 150 tys. Mg
1 p. – 50 - 100 tys. Mg
0 p. – poniżej 50 tys. Mg
4p. – recykling i kompostowanie,
3p. – odzysk, w tym odzysk energii w formie kogeneracji,
2 p. – mechaniczno – biologiczne przetwarzanie przed
składowaniem,
1p. – przygotowanie odpadów do odzysku energii poza
zakładem,
0p. – składowanie z odgazowaniem
1.
Liczba mieszkańców
obsługiwana
2.
Masa odpadów kierowana do
instalacji przetwarzania
(w ciągu roku)
3.
Metoda redukcji odpadów
ulegających biodegradacji*
4.
Odsetek przetworzonych
odpadów kierowanych na
składowiska (%)
4p. – poniżej 40% ; 3p. – 40- 50%; 2 p – 50 – 70%;
1p. – 70-85%; 0p. – powyżej 85%
5.
Koszt rekultywacji w stosunku
do całkowitego kosztu
inwestycji (%)
4 p. – 5% i poniżej; 3 p. – 6 – 10%; 2 p.– 11 – 20% ; 1 p– 21
– 40%; 0 p.– powyżej 40%
Podsumowanie
 Przy wyborze technologii unieszkodliwiania odpadów powinno
uwzględniać się aspekty technologiczne, ekonomiczne
(koszty, uwarunkowania rynku), ekologiczne (efekt ekologiczny), jak i
społeczne.
 O ile metody oceny efektywności ekonomicznej inwestycji są
wystandaryzowane (jednak wymagają weryfikacji) to ocena efektu
ekologicznego bazuje najczęściej na ilości i typie unieszkodliwionych
odpadów.
 Efekty ekologiczne proponowanych rozwiązań technologicznych powinny
bazować na analizach dotyczących zmniejszenia presji na środowisko, np.
ograniczenia równoważnego CO2, zmniejszenia zużycia zasobów paliw
kopalnych, zakwaszenia, itp. oraz możliwości odzysku energii z odpadów.
Podsumowanie
 LCA jest narzędziem które pozwala na dokonanie oceny proponowanych
rozwiązań technologicznych z uwzględnieniem uwarunkowań
regionalnych, np. składu odpadów, transportu, itp.
 Jest ono już powszechnie stosowne w wielu krajach UE do oceny efektów
ekologicznych, a w UK opracowano specjalistyczne oprogramowanie
WRATE.
 Istotne jest promowanie rozwiązań korzystnych ekonomiczne i
ekologiczne, gdyż koszty gospodarki odpadami komunalnymi – zgodnie z
zasada zanieczyszczający płaci – w końcowym bilansie pokrywane są
przez poszczególne gospodarstwa domowe czy innych wytwórców
odpadów, a płacący chciałby mieć pewność, iż cały system funkcjonuje w
sposób efektywny.