Integrovaný systém nakládání s odpady, mechanicko biologická úprava a dynamický respirační index jako ukazatel biologické stability

Cílem tohoto příspěvku je popsat některé nástroje uplatněné v zahraničí, kterými lze efektivně dosáhnout vysoké míry recyklace a splnit cíle směrnice o snižování množství bioodpadů ukládaných na skládky (99/31 EC). Velmi vyspělou zemí v této problematice je bezesporu Německo. Záměrně se však o ní nebudu zmiňovat, neboť o obyvatelích Německa panuje představa, že jsou "příliš disciplinovaní" a tedy, že jejich systémy sběru odpadů nepůjdou v České republice aplikovat. O obyvatelích Itálie panují spíše opačné představy, ale v některých italských regionech bylo dosaženo minimálně stejně dobrých výsledků. Proto považuji Itálii za vhodný zdroj inspirace.

Italský plán odpadového hospodářství z roku 1997 si stanovil recyklační cíle 25% do roku 2001 a 35% do roku 2003. Tato čísla byla bez problémů splněna. Dosažení těchto cílů znamenalo zvyšovat míru recyklace o 5% za rok. My jsme si v plánu odpadového hospodářství stanovili cíl využívat 50% KO do roku 2010. To předpokládá roční zvyšování míry recyklace o 7% ročně, což snad právě díky zahraničním inspiracím a technologii nebude velký problém. Dosažení tohoto cíle, stejně tak, jako dosažení skládkové směrnice (99/31 EC odstavec 2 (m)) o snižování množství biologicky rozložitelných odpadů ukládaných na skládky bude vyžadovat zavedení odděleného sběru bioodpadů. S tím jsou v České republice relativně malé zkušenosti. Právě efektivní sběr bioodpadu a nebezpečných odpadů je klíč k dosažení vysoké míry recyklace a využití komunálních odpadů.

Sběr bioodpadů

Bioodpad je velmi problematický z několika důvodů.

1. Na skládkách se z něj tvoří skládkový plyn, který značně přispívá ke zvyšování skleníkového efektu.
2. Ve spalovnách působí snížení výhřevnosti a zvýšení obsahu chloru - potencionálního zdroje dioxinů.
3. Bioodpad je problematický také proto, že může zahnívat přímo ve sběrných nádobách nebo na mezideponii, což je doprovázeno silným zápachem a rovněž tvorbou skleníkových plynů (problematickým je zejména metan, který přispívá ke skleníkovému efektu asi 21 násobně více než oxid uhličitý) (Favoino, 2003).

To vyžaduje, aby se nádoby obsahující bioopad vyvážely relativně často, v teplých obdobích roku minimálně 1x týdně, lépe 2-3 x týdně. To neplatí pouze o nádobách na bioodpad, ale také o nádobách se směsným odpadem, kde není bioodpad tříděn. Zavedeme-li občanům kvalitní a pohodlný sběr bioodpadů docílíme toho, že zbytkového odpadu bude jednak méně a jednak bude tvořen jen stabilními materiály, takže jej bez problémů bude možno vyvážet pouze jednou za čtrnáct dnů, jak je tomu právě v některých částech Itálie (Favoino, 2003). Snížením frekvence svozu zbytkového odpadu se samozřejmě výrazně sníží i náklady. Z podrobné ekonomické kalkulace, která byla v Itálii provedena (Riici 2003), je patrné, že je levnější provádět intenzivní sběr bioodpadů (2x týdně) a extenzivní sběr zbytkového odpadu (1x za 14 dní), především proto, že investiční a provozní náklady na velké sběrné vozy s lineárním stlačováním jsou několikanásobně vyšší (pořizovací cena 4 180 tis. Kč, provozní náklady 900 tis. Kč/rok) než náklady na malé sběrné vozy s otevřenou korbou (cena 850 tis Kč., provozní náklady 270 tis. Kč/rok). Výsledky ekonomické kalkulace shrnuje tabulka 1.

Tab. 1: Porovnání nákladů na sběr směsného odpadu a nákladů na sběr kuchyňského odpadu a zbytkového odpadu v lokalitě o 11 800 obyvatelích (Ricci, 2003) (ceny přepočteny na Kč)

		Počet pracovníků provádějící sběr / dnů za týden	Náklady na provoz aut (Kč/rok)	Naklady na pracovníky  (Kč/rok)	Roční náklady na sběr (Kč/rok)	Náklady na obyvatele (Kč/obyv.rok)
I.	Sběr směsného odpadu	5 / 6	2 560 000	4 500 00	7 060 000	598,3
II.	Sběr zbytkového odpadu	4 / 2	1 400 000	1 230 000	2 630 000	222,9
	Sběr kuchyňského odpadu	4 / 2	613 000	1 170 000	1 800 000	152,57
	Celkem (kuchyňský + zbytkový)	8 / 2	2 030 000	2 400 000	4 430 000	364,4

Slejška (2003) popisuje sběr kuchyňských odpadů v italském městě Carugate  následovně: Každá rodina dostane kalendář svozu odpadů, 6,5 až 30 litrový kbelík a 75 až 150 biodegradabilních (kompostovatelných) pytlíků na rok (dle počtu členů). Další pytlíky si může koupit v supermarketu za 0,06 - 0,1 Euro za kus či od obce za 0,035 Euro za kus (což odpovídá velkoobchodní ceně). Pytlíky jsou vyráběny z kukuřičného škrobu, který dodává firma Novamont několika drobným výrobcům sáčků. Sáčky si ponechají svou pevnost zhruba jeden až dva týdny po naplnění bioodpadem. Zároveň však zaručují 90%-ní biodegradaci během 90 dní. K používání biodegradabilních sáčků existuje jednoduchá alternativa. Tou jsou papírové kornouty udělané z novinového papíru, viz obrázek 1 z finského propagačního letáčku (Habart, 2003).

Rodiny bydlící v rodinných domech vynášejí v den svozu svůj kbelík před dům, pracovníci svozové firmy pak tyto kbelíky ručně vysypávají do malých otevřených sběrných vozidel. Pokud žije rodina v bytovém domě, tak své pytlíky s kuchyňskými odpady dává do 220 litrových sběrných nádob. Důvod tohoto rozdílu je prostý, zatímco ruční vysypání kyblíku do svozového vozu trvá zhruba 20 vteřin, tak mechanizované vysypání sběrné nádoby zabere zhruba 3 minuty. Proto se sběrná nádoba vyplatí jen tam, kde se do ní nasbírá minimálně 15-20 pytlíků (Slejška, 2003). Malá sběrná vozidla mají nižší pořizovací i provozní náklady, další výhodou ručního sběru je, že malé automobily snáze kličkují úzkými ulicemi. Bioodpad z kuchyní je relativně kompaktní, a tak není nutné aby měli malé svozové vozy nástavbu s lineárním stlačováním (Favoino, 2003).

Z malého sběrného vozu se odpad přesypává do velkého náklaďáku, který je pak odváží na kompostárnu. Svozy kuchyňského odpadu se provádí dvakrát týdně. Za čistotu kbelíků a sběrných nádob jsou zodpovědné domácnosti, čímž se dosahuje významné úspory nákladů (díky využívání biodegradabilních pytlíků není nutná velká starost o čistotu nádob). Zahradní odpad se tímto způsobem nesváží. Hlavním cílem je, aby tento odpad zůstal na místě vzniku a nezvyšoval tak celkovou produkci odpadů. Proto se podporuje domovní kompostování - zejména osvětou (Favoino, 2003; Slejška 2003). Rodiny, které nechtějí či nemohou kompostovat mají možnost svůj zahradní odpad odvážet na sběrný dvůr. Navíc jsou zhruba jednou měsíčně (v závislosti na ročním období) zahradní odpady sváženy.

Domovní kompostování je podporováno zejména těmito způsoby:

• distribuce kompostovacího manuálu rodinám vlastnícím zahradu,
• kurzy s profesionálními zahradníky.

Důvody pro oddělení svozu zahradních a kuchyňských odpadů jsou přibližně tyto: 

• snížení množství celkového odpadu,
• snížení ceny za zpracování odpadu,
• oddělení materiálů s rozdílnými vlastnostmi (například výtěžnost bioplynu je z kuchyňských odpadů vyšší než ze zahradních).

Sběr bioodpadu od domu k domu přispívá nejen ke zvyšování množství sebraného odpadu, ale také ke zvýšení čistoty sebraného bioodpadu (obr. 2), protože každá rodina (či skupina rodin - v bytových domech) je zodpovědná za kvalitu třídění a nedochází k znečištění náhodnými kolemjdoucími, jelikož sběrné nádoby jsou umístěny na soukromých pozemcích a na ulici jsou umisťovány pouze v den svozu (Slejška, 2003).

Získaný kompost je prodáván zejména školkám s okrasnými dřevinami, kterých je v okolí Milána velké množství. Zahradníci nahrazují kompostem zejména rašelinu (neobnovitelná surovina), která v Itálii stojí okolo 30 Euro za m³, zatímco kompost dostanou za 5-10 Euro za m³. Trh s kompostárenskými produkty je v některých regionech podporován formou dotací za aplikaci kompostu na zemědělskou půdu. V regionu Emilia Romagna dostávají zemědělci 155 €/ha (cca 4.650 kč) na aplikaci kompostů s cílem zvýšit množství zachyceného uhlíku v mělkých půdách (Favoino2003). Tím se jednak zvýší obsah organické hmoty v půdě a také se sníží množství skleníkových plynů uvolněných do atmosféry.

Takovýmto systémem lze dosahovat bez problémů 60% míry recyklace. Ve městě Bellusco, kde sběr bioodpadu zavedli již v roce 1993 dosáhli v roce 2002 82% odděleného sběru z komunálního odpadu.

Podporovat domácí kompostování je vhodné i v systémech, kde ještě není systém sběru bioodpadu rozvinut, protože je to nejlevnější a nejpřirozenější způsob, jakým bioodpady využívat. I když se odpady zužitkované domácím kompostováním nezahrnují do statistik, přesto je pozitivně ovlivňují, neboť se sníží celkové množství odpadu, ke kterému se stanovuje využitý podíl (viz obr. 3).

Sběr nebezpečných odpadů

Sběr nebezpečných odpadů (NO) a důkladná osvěta o jejich nebezpečnosti je v integrovaném systému sběru odpadů velmi důležitá, především proto, že NO mohou kontaminovat bioodpady i jiné složky odděleného sběru. K tomu například postačí, když se v bioodpadu rozbije zářivka nebo je do něj vhozena baterie. Takovéto případy byly bohužel v Itálii zaznamenány. Kompost vyrobený z kontaminovaného bioodpadu samozřejmě nelze používat jako hnojivo nebo rekultivační substrát.

Druhým důvodem, proč je sběr NO tak důležitý je, že čím více klesá množství zbytkového odpadu, tím se v něm zvyšuje koncentrace nebezpečných látek. V extrémním případě může dojít k tomu, že zbytkový odpad bude tak kontaminován, že bude muset být ukládán na skládky nebezpečného odpadu, což by se značně prodražilo. Kvalitní separace NO je důležitá zejména v systém OH, kde je zbytkový odpad využíván na linkách mechanicko-biologické úpravy.

Do sběru nebezpečných odpadů je velmi vhodné zahrnout rovněž PVC, jelikož pokud je součástí systému odpadového hospodářství rovněž mechanicko biologická úprava, tak je nutné zabezpečit, aby lehká frakce neobsahovala příliš velkou koncentraci chloru, který je při spalování jednou z příčin tvorby dioxinů.

Mechanicko biologická úprava

Výchova občanů k dokonalé separaci odpadů se může zdát relativně nákladná, zdlouhavá a lze jen těžko předpokládat, že bude 100%. Pro mezidobí než bude separovaný sběr plně rozvinutý a funkční (cca 15 let) se zbytkový odpad bude upravovat na lince mechanicko-biologické úpravy. Odpad na lince prochází soustavou různých sít a jiných separačních zařízení. Obecně mají linky MBÚ čtyři základní výstupy, ačkoli se lze setkat s velmi odlišnými variantami. Oproti klasickým zařízením na likvidaci odpadu má MBÚ velkou výhodu v tom, že nepotřebuje stálé množství zpracovávaného odpadu a v případě nedostatku odpadů jej lze bez větších problémů převést na kvalitní kompostárnu (obr. 4) (Favoino, 2003).

1. Zhruba 40% z výstupu této linky tvoří certifikované palivo (RDF) s vysokou výhřevností, nízkým obsahem popela po spálení a nízkým obsahem chloru, které lze použít jako palivo v elektrárnách, teplárnách nebo cementárnách. Například technické služby města Tampere ve Finsku, Pirkanmaan Jätehuoto OY vyrábí na lince mechanické úpravy z odpadu palivo s nulovým obsahem chloru a výhřevností 18 Mj/kg. Vyrobení takto kvalitního paliva předpokládá eliminaci PVC vstupujícího do linky, to je v regionu Tampere sbíráno jako nebezpečný odpad (KORO, 2002). Pravděpodobně nejlepším krokem by bylo používání tohoto problematického plastu výrazně omezit nebo přímo zakázat, tam kde k němu existuje adekvátní náhrada.
2. Těžká frakce, která tvoří asi 15%. Jedná se především o sklo, případně kamínky či zeminu. Tento materiál je ukládán přímo na skládku.
3. Během třídění jsou také vyseparovány magnetické kovy (5%), které jsou materiálově využity.
4. Frakce kompostovatelných materiálů je většinou získávána jako podsítná frakce rotačního síta 60-100 mm. Tato frakce je pak biologicky stabilizována aerobní fermentací, tedy v podstatě kompostováním. Během této úpravy se odpaří značné množství vody (10%) a část bioopadu se přemění na CO₂ (5%). Výsledný kompost tvoří zhruba 25% z počátečního množství zbytkového odpadu vstupujícího do linky. Většinou tato biologická úprava probíhá po dobu 3 týdnů s intenzivní aerací nebo překopáváním a pak ještě několik měsíců zcela bez překopávání nebo je překopáván jednou za měsíc. Tento materiál samozřejmě nemůže nahradit kvalitní kompost, neboť obsahuje příliš mnoho nečistot. Svými vlastnostmi se však skvěle hodí jako rekultivační substrát, velice často je používán přímo k rekultivaci skládek. Podle nově připravovaná směrnice EU nebude již biologicky stabilizovaný bioodpad považován za bioodpad. Pokud bude dostatečně stabilní bude jej možno skládkovat jako inertní odpad, což zjednoduší dosažení směrnice 99/31 o snižování množství bioodpadů uložených na skládky.

Dynamický respirační index

Určit míru biologické stability odpadních materiálů je vzhledem k jejich značné nehomogenitě problematické. Klasické metody používané k hodnocení půd pracují s malým množstvím vzorku a proto jsou jen těžce použitelné pro odpadní materiály a mají nízkou vypovídací hodnotu. Dalším problémem je, že je většina metod statických, tedy že nedochází ke kontinuální aeraci sledovaného materiálu, což znemožňuje hodnotit spotřebu kyslíku v delším časovém úseku. Proto pro potřeby hodnocení biologické stability odpadních materiálů byla zavedena veličina Dynamický respirační index.

Tato jednotka bude podle připravované směrnice EU určovat, je-li materiál ještě považován za biologicky rozložitelný nebo je již biologicky stabilní a lze jej skládkovat, bez toho, aby byl považován za bioodpad ve smyslu směrnice 99/31 EC (Favoino, 2003).

Měřený materiál se vloží do tepelně izolované nádoby. Materiál leží na sítě, které je umístěno několik centimetrů nade dnem. Skrze síto a měřený materiál prochází známé množství vzduchu. U vzduchu, který vystupuje ven z nádoby se měří koncentrace O₂. Z rozdílných koncentrací kyslíku, objemu vzduchu a množství materiálu se pak vypočítá spotřeba O₂ v miligramech na gram spalitelných látek měřeného materiálu za hodinu (mg O₂* kg VS^-1 * h^-1) (Adani, Lozzi et Geneviny, 2001). Odpad, u kterého je naměřena hodnota DRI menší než 1 000 mg O₂* kg VS^-1 * h^-1 již není považován za biologicky rozložitelný. Takováto opatření jsou zavedena např. v regionech Lombardia, Basilica a Sicílie, kde je požadováno, aby materiál po aktivní fázi biologické úpravy dosahoval 1 000 mg mg O₂* kg VS^-1 * h^-1 a po zrací fázi 500 mg O₂* kg VS^-1 * h^-1 (Lozzi, 2003). Německé směrnici pro ukládání odpadu na skládky požadují dokonce hodnotu daleko nižší = 100 mg O₂* kg VS^-1 * h^-1 (Favoino, 2003). Stabilizovat bioodpady tak, aby splňovaly tento nízký limit, vyžaduje velmi dlouhou a intenzivní technologii, což značně prodražuje celý proces bez velkého výsledného efektu. Zjistilo se, že hodnoty DRI výrazně korelují s tvorbou zápašných látek. Tento poznatek našel praktické uplatnění v Regionu Lombardia, kde platí, že do otevřených prostor lze ukládat pouze stabilizovaný bioodpad s DRI < 1 000 mg O₂* kg VS^-1 * h^-1 (Adani, 2003).

V současné době je ve VÚRV v rámci řešení výzkumného úkolu týkajícího se určování biologické stability odpadů sestavován respirometr měřící DRI. O výsledcích experimentů budeme průběžně informovat.

Literatura:

1. ADANI F., LOZZI P., GENEVINI P.,: Determination of Biological Stability by Oxygen Uptake on Municipal Solid Waste and Derived products; Compost - science and utilization Vol. 9, No. 2 (spring, 2001). 
2. ADANI F.: Biologická stabilita, dynamický respirační index a odpadové hospodářství: italský výzkum a studium, nezveřejněno, pravděpodobně bude publikováno v X/2003 v časopise Biom on-line (www.biom.cz) 
3. FAVOINO E.: Přednáška, MÚ Zlín, (prezentaci naleznete v souborech ke stažení), zkrácený záznam přednášky http://www.biom.cz/index.shtml?x=130181, 26.3.2003 
4. FAVOINO E.: Osobní konzultace 
5. HABART J.: Odpadové hospodářství Finska (2) Region Tampere (Pirkanmaan Jätehuolto OY). Biom.cz, 24.1.2003, http://www.biom.cz/index.shtml?x=109428
6. HABART J.: Optimalizace aerace kompostu a návštěva kompostárny firmy Costech. Biom.cz, 11.8.2003, http://www.biom.cz/index.shtml?x=139935 
7. KORO P.: oddělení pro styk s veřejností, "technické služby regionu Tampere- Pirkanmaan Jätehuolto OY, Osobní konzultace 
8. LOZZI P.: zástupce firmy Costech, osobní konzultace 
9. RICCI M.: e-mailová konzultace, 20.5.2003 
10. SLEJŠKA A.: Nakládání s biologickými odpady v provincii Miláno (1) Miláno východ. Biom.cz, 7.3.2003, http://www.biom.cz/index.shtml?x=123290 
11. SLEJŠKA A.: Nakládání s biologickými odpady v provincii Miláno (2) Cinisello Balsamo. Biom.cz, .3.2003, http://www.biom.cz/index.shtml?x=124079

Článek bude uveřejněn ve sborníku konference Odpady 2003 konané 23.9.2003 v Plzni

Obr. 2: Výsledky odděleného sběru, provincie Verona (Favoino, 2003)
Obr. 3: Domácí kompostování pomáhá zvyšovat statistickou míru recyklace
Obr. 4: Znázornění flexibility MBÚ, které může být převedeno na kompostárnu a neflexibilní spotřeby odpadů spalovnou (Favoino, 2003)
Obr. 5: Schéma zařízení pro měření dynamického respiračního indexu: a. přívod vzduchu; b. plynoměr; c. skříň fermentoru; d. síto; e. vyjímatelná nádoba fermentoru s biomasou; f. prostor pro měřiče koncentrace plynů a teploty; g. biofiltr; h. počítač

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky