Mechanicko - biologická úprava odpadov

Realizáciou separovaného zberu jednotlivých zložiek komunálneho odpadu a následne ich recykláciou a kompostovaním môžeme znížiť množstvo zvyškového zmesného odpadu na malý zlomok jeho pôvodného množstva. Skúsenosti zo zahraničia ukazujú, že v konečnom dôsledku nemusí ísť o viac ako 16% všetkých odpadov. Toto množstvo väčšinou tvoria predmety považované za nevhodné k ďalšiemu použitiu, nerecyklovateľné a nekompostovateľné.

Množstvo zvyškového odpadu je teda nesporne možné ovplyvňovať kombináciou regulačných i finančných mechanizmov. Medzi ne patrí napríklad uzákonenie zodpovednosti výrobcu za tovar so skončenou životnosťou, poplatky za likvidáciu odpadov alebo hospodárny design výrobkov a obalov. Materiály, ktoré nemôžu byť opätovne použité, recyklované alebo kompostované, by však mali byt pred konečným uložením na skládky biologicky stabilizované aby v priebehu hnilobných procesov nedochádzalo k uvoľňovaniu metánu (plynu, ktorý sa výrazne podieľa na skleníkovom efekte) kontaminácii podzemných či povrchových vôd či poklesom a zosuvom skládky (v dôsledku veľkých objemových zmien v priebehu tletí biologických materiálov).

Separáciou a biologickou stabilizáciu zabezpečujú systémy tzv. mechanicko-biologickej úpravy odpadu (MBT: z angl. Mechanical-Biological Treatment), ktoré upravujú zvyškový odpad a ďalej redukujú jeho objem. Tieto zariadenia patria na koniec systému zberu, kompostovania a recyklácie komunálneho odpadu.

Kombinácia týchto štyroch riešení zabezpečuje aj pohodlné splnenie požiadaviek európskej legislatívy. Podľa kalkulácie českého ministerstva životného prostredia zabezpečia účinnejšie zníženie množstva skládkovaných odpadov ako výstavba nových spaľovní. Množstvo zvyškového odpadu sa tak ešte po vytriedení, recyklácii a kompostovaní - ďalej zníži zhruba o 50%.

Štyri piliere moderného odpadového hospodárstva

1. Triedenie u zdroja

Samotnej mechanicko - biologickej úprave musí predchádzať osvetová kampaň na minimalizáciu odpadov a prepracovaný oddelený zber využiteľných odpadov priamo od pôvodcov. Tak aby sa získalo čo najväčšie množstvo druhotnej suroviny v dostatočnej kvalite pre recykláciu nebo kompostovanie. Linka mechanicko biologické úpravy je značne flexibilní a nepotrebuje neustály príjem odpadov. Bez veľkých technologických problémov môže pracovať v prerušovanej prevádzke, takže nebráni ďalšiemu rozvíjaniu minimalizácie a recyklácie odpadov. Ďalšou výhodou je, že časť biologickej linky môže byť veľmi jednoduchými a lacnými zmenami prerobená na štandardnú kompostáreň vyrábajúcu kvalitný kompost. Naproti tomu spaľovňa odpadu požaduje stály príjem odpadu čo môže brániť v rozvoji minimalizácie a recyklácie.

2. Mechanická etapa

V tejto etape sa odpad triedi mechanickými postupmi. Najskôr dochádza k oddeleniu magnetických kovov na magnetickom separátore, ďalej väčšinou k oddeleniu ľahkej frakcie a ťažkej frakcie na rotačnom site. Ľahká frakcia je tvorená predovšetkým plastmi, takže ju je možné recyklovať, častejšie sa z nej vyrába certifikované palivo s niekoľkonásobnou vyššou kalorickou hodnotou ako mal pôvodný odpad. Podsitná frakcia je ďalej upravovaná v Biologickej etape.

3. Biologická etapa:

Prebieha zvyčajne v uzatvorenom kompostovacom zariadení, ktoré nie je projektované na produkciu kompostu k použitiu v poľnohospodárstve (býva nadlimitne kontaminovaná takými kovmi), Hlavným cieľom kompostovania tejto frakcie je zníženie hmotnosti a predovšetkým stabilizácia bioodpadov, ktoré tvoria prevažnú časť. Takto biologicky stabilizovaný materiál (nízko kvalitný kompost) môže byť použitý na rekultiváciu poškodeného územia, výstavbu protihlukových valov u ciest, do parkov a k iným nepoľnohospodárskym účelom. Celý proces biologické stabilizácie trvá niekoľko týždňov.

Pokiaľ je materiál príliš kontaminovaný, alebo pokiaľ niesu k dispozícii dostatočné plochy, kam by sa tento nízko kvalitný kompost uplatnil, je ukladaný na skládky. Existuje niekoľko dôvodov, prečo je skládkovanie upraveného zvyškového odpadu výhodnejšie ako budovanie spaľovní:

• Na rozdiel od spaľovní toto riešenie nevytvára trvalý dopyt po odpadoch. Systémy separácie odpadov u zdroja vedú k zníženiu toxicity zvyškového odpadu a ku značnému zmenšeniu jeho objemu oproti súčasnej úrovni. Ďalšie inovácie v recyklácii, designu výrobkov a ich predaja povedú k postupnému znižovaniu až zrušeniu skládkovania.
• Spaľovne musia oproti tomu pracovať na takmer plnú kapacitu po celý čas svojej životnosti (25 - 30 rokov), aby bola zaistená návratnosť investovaných prostriedkov. Spaľovňa sa po dokončení a uvedení do prevádzky stáva štrukturálnou prekážkou významnejšieho znižovania množstva likvidovaného odpadu (teda recyklácie a kompostovania).
• Spaľovne neodstraňujú potrebu skládkovania. Produkujú toxický popol, ktorý musí byť skládkovaný. Taktiež zvyšky z čistenia splodín horenia musia byť transportované často na značné vzdialenosti na úložiska nebezpečného odpadu. Európska komisia predpokladá, že skládky popolčeka budú v budúcnosti závažnejším zdrojom toxických dioxínov ako samotné spaľovne.
• MBT technológie nespôsobujú toxické emisie.

Spaľovne pritom môžu dosiahnuť maximálne 70% redukciu hmotnosti odpadu (30% ostáva vo forme popola). V porovnaní so skládkovaním, pri ktorom je odpad utláčaný (čo je na skládkach obvyklá prax), je redukcia objemu dokonca menšia: okolo 45%. Skutočná redukcia hmotnosti pevného komunálneho odpadu pri spaľovaní teda predstavuje približne 55%, pretože z odpadu prichádzajúceho do spaľovne musia byť vytriedené nespáliteľné predmety (tzv. by-pass).

Nové systémy mechanického triedenia a kompostovania vykazujú väčšiu redukciu hmotnosti i objemu, ako je možné dosiahnuť spaľovaním. Naviac pri dobrom plánovaní a riadení poskytujú užitočné produkty. Zároveň zvyšuje separáciu a mieru recyklácie hodnotných surovín, napríklad hliníka.

1. Riešenie MBT systémov

Názov naznačuje, že mechanicko-biologicka úprava odpadu má dve zložky. Vo fáze mechanickej úpravy sa vytriedia nebezpečné (monočlánky, žiarivky a iné potenciálne zdroje rizikových látok) a recyklovateľné časti a odpad je pripravený pre biologickú fázu. Biologické ošetrenie v kontrolovaných podmienkach urýchľuje rozklad organického obsahu odpadu. Je možné ho dosiahnuť fermentáciou, hnitím alebo kombináciou obidvoch. Taktiež mechanickú časť je možné v rôznych prevádzkach riešiť inak. Preto existuje MBT v celej rade variant, vždy prispôsobených miestnym podmienkam a potrebám.

V súčasnosti je táto technológia využívaná predovšetkým k výraznému zníženiu biodegradovateľných podielov zvyškového odpadu s cieľom obmedziť tvorbu skleníkových plynov a škodlivých výluhov pri skládkovani. Na skládku sa ukladá aeróbne stabilizovaná hmota - kompost. Skládka, kde končí odpad spracovaný MBT, sa technologickým zariadením i ekologickými dopadmi zásadne líši od konvenčnej skládky pre neupravený odpad.

Súčasťou MBT technológie je separácia kovov a ľahkých energeticky bohatých zložiek odpadov. Tie sa využívajú ako alternatívne palivo alebo slúžia k výrobe alternatívnych palív (pelety, brikety), v niektorých prípadoch so zmesou uhoľného prachu či energetickej biomasy. Biologická časť tohto procesu trvajúca asi 21 dní by mala zabezpečiť 80 - 90% redukciu tvorby skleníkových plynov. Tona sušiny takto upraveného odpadu by nemala produkovať viac ako 20 m³ metánu. Definovať, kedy je už produkt biologickej časti dostatočne stabilizovaný nieje jednoduché. Dnes sa používajú dve metódy, ktoré sú založené na meraní biologickej aktivity.

Prvá z nich sa používa predovšetkým v nemecky hovoriacich krajinách - AT4 - ktorá hodnotí spotrebu kyslíka sledovaného materiálu v priebehu štyroch dní. Dostatočne biologicky stabilný materiál by mal mať hodnotu menší než 5 mg/g sušiny.

Druhá metóda - Dynamický respiračný index (DRI), je používaný napríklad v Taliansku a pravdepodobne bude používaná tiež v ČR. Je tiež založená na spotrebe kyslíka. Avšak spôsob merania je rozdielny. Biologicky stabilizovaný materiál by mal dosahovať hodnôt nižších ako 1 000 mg O₂ kg VS^-1 h^-1 (mg O₂ na kg spáliteľných látok za hodinu).

Posúdenie či je odpad dostatočne stabilný alebo nie je dôležité tiež s ohľadom na smernicu EU "o skládkovani" (99/31 EC). Ta ukladá členským štátom povinnosť znižovať množstvo skládkovaných bioodpadov. Biologicky stabilizovaný bioodpad už nepodlieha v telese skládky výraznej biologickej degradácii a čo znamená, že je považovaný za inertný. Biologicky stabilizované bioodpady sa teda môžu skládkovať bez toho aby to bolo v rozpore s touto smernicou.

V Európe sú MBT zariadenia prevádzkované prevažne v Nemecku, Rakúsku, Taliansku, Španielsku a inde. V Nemecku sa vďaka legislatíve kladie dôraz predovšetkým na prevenciu. Odpady, ktoré už nie je možné využiť alebo recyklovať, musia byť pred uložením na skládku predúpravené: zníži sa tak riziko produkcie skládkových plynov či výluhov i sadanie skládky.

MBT zariadenia sa v Nemecku najprv rozšírili ako pokusné. V roku 1999 ich bolo v prevádzke už asi 20, pričom spracovali jeden milión ton odpadov. Technológia MBT je vo veľkej miere používaná v celom svete. Známa nemecká firma Linde inštalovala už 60 zariadení na mechanicko-biologické spracovanie odpadu.

Rozvoj MBT viedol nemecké ministerstvo výskumu k začatiu programu, ktorý má tieto zariadenia zhodnotiť. Výsledky ukazujú, že MBT technológie sú vhodné na predúpravu zvyškového odpadu pred skládkovaním a podstatne znižujú negatívne dopady skládkovania na životní prostredie.

V Rakúsku je MBT akceptovanou metódou predúpravy odpadov pred ich skládkovaním. Po roku 2004 nebude v Rakúsku možné skládkovať vopred neupravený odpad. Spaľovanie i MBT je prijateľné iba vtedy, pokiaľ zvyšok spĺňa stanovené štandardy.

Odhaduje sa, že do roku 2010 bude až 50% zvyškov z domácich odpadov spracovaných v MBT zariadeniach. Pritom už teraz je MBT popri spaľovaní v spaľovniach najrozšírenejšou metódou nakladania so zmesným komunálnym odpadom.

2. Vplyv MBT na zdravie a životné prostredie

V porovnaní so skládkovaním i spaľovaním má kombinácia vysokého triedenia u zdroja a MBT podstatne nižšie negatívne ekologické a zdravotné dopady: spôsobuje menšie toxické znečistenie a podstatne redukuje emisie skleníkových plynov. Príčinou pritom nie je iba šetrné nakladanie so surovinami.

Likvidácia odpadu prispieva ku globálnym zmenám klímy, napr. uvoľňovaním metánu zo skládok alebo spaľovaním plastov. Údaje ukazujú, že skládkovanie alebo spaľovanie neupraveného odpadu je z tohto hľadiska najhorším riešením. Najlepšie výsledky má mechanicko-biologické spracovanie (MBT) a biologicko-mechanické spracovanie (BMT), v ktorom sa zvyškový odpad využíva ako substitúcia fosílnych palív v uhoľných elektrárňach alebo cementárenských peciach (s výhradou, komentujeme ďalej). MBT s ukladaním zvyškov na skládku má tiež pomerne dobré výsledky.

Pri porovnaní toxicity ako jednoznačne najhoršieho riešenia vychádza skládkovanie, nasledované štandardným spaľovaním. Najlepšie výsledky má MBT pri pálení zvyškového odpadu v cementárenských peciach. Porovnateľné nízke riziko predstavuje pyrolýza, spaľovňa s roztavným ložiskom a MBT so skládkovaním odpadu alebo jeho využitím ako náhrada uhlia.

Tieto výsledky je samozrejme nevyhnutné brať s rezervou, pretože:

• Nezahŕňajú možný vplyv popola z rôznych termických technológií. Tieto vplyvy by mohli byť významné, najmä v dlhšej časovej perióde (100 - 1000 rokov). Podľa niektorých autorov by zohľadnenie tohto faktoru pravdepodobne posunulo tepelné metódy na posledné miesta.
• Metodika hodnotenia zdravotných dopadov neberie v úvahu zvláštne riziká pre zraniteľné populácie v susedstve (napr. školy alebo nemocnice).
• Reálne výsledky v skutočnosti silne závisia na prevádzkovateľovi.

V každom prípade zo štúdie vyplýva, že v dvoch kľúčových kritériách - emisiách skleníkových plynov a účinku na ľudské zdravie - si MBT technológie so spaľovaním zvyškového odpadu v cementárenských peciach a uhoľných elektrárňach vedú zo všetkých alternatív najlepšie.

3. Náklady na MBT

Prieskum v niekoľkých rakúskych MBT zariadeniach ukázal, že spotreba energie sa pohybuje od 4 kWh do 56 kWh na tonu spracovaného odpadu. Náklady v krajinách EU sú 60 - 75 euro/tonu upraveného odpadu.

V Nemecku sa cena za úpravu odpadov v zariadeniach na mechanicko-biologickú úpravu na vysokej technickej úrovni pohybuje medzi 50 - 85 euro/tonu vrátane následného uloženia na skládku - oproti tomu náklady na spálenie odpadov v spaľovniach komunálnych odpadov sú 60 - 375 euro/t (nízka ceny je uvádzaná iba pre vysoko výhrevné odpady.

Nemecký spolkový úrad pre životné prostredie nechal vypracovať štúdiu porovnávajúcu náklady obidvoch technológií. Náklady na spaľovanie zvyškového odpadu sú v priemere 173 euro/t, náklady na MBT 157 euro/t. Pre porovnanie: priemerné náklady na kompostovanie biologického odpadu na kompostárni s ročnou kapacitou 15 000 ton v Nemecku dosahujú 61 - 113 euro/t, spracovanie biologického odpadu na bioplynovej stanici s rovnakou kapacitou 72-118 euto/t.

4. Výhody MBT

Asi najväčšou výhodou MBT zariadení je ich flexibilita, ktorá umožňuje prispôsobenie sa úspešnosti separácie. Môžu byť stavané modulárnym spôsobom a akonáhle sa zvýši množstvo odpadu vytriedených u zdroja, je ich možné upraviť na výrobne vysoko kvalitného kompostu alebo na prevádzky na spracovanie odpadových materiálov. Je ich možné vybudovať podstatne rýchlejšie ako podobne veľkú spaľovňu a pritom s výrazne nižšími investičnými nákladmi. Môžu mať i pomerne malú kapacitu, čo je z hľadiska nákladov rovnako výhodné pre decentralizované oblasti s nízkou hustotou obyvateľov.

MBT systémy kombinujú radu spracovateľských krokov, ktorými sa zo zvyškového zmesného odpadu odstráni maximum recyklovateľných, organických a toxických materiálov za vzniku inertného a stabilizovaného finálneho produktu. MBT systémy zvyčajne znížia hmotnosť zvyškového odpadu až o 50%.

MBT znižuje množstvo produkovaného skládkového plynu v priemere o 90% v porovnaní s neupraveným zmesným komunálnym odpadom. Niektorí autori usudzujú, že pomalý vývoj zvyškového metánu z odpadov predúpravených MBT vedie k tomu, že ten je pravdepodobne celkom oxidovaný mikroorganizmami žijúcimi na povrchu skládky.

Mechanicko-biologicky upravený odpad môže byť na skládke zhutnený na veľmi vysokú hustotu, asi 1,5 t/m³, ktorá znamená veľmi malú hydraulickú vodivosť (v priemere 1x10-10 až 5x10-9 m/s). Následkom nízkej infiltrácie vody klesá na minimum produkcia priesakov a množstvo celkového dusíka a uhlíka obsiahnutého v priesakoch sa znižuje o 95%, respektíve 80-90%.

Toxicita mechaniko-biologicky upraveného odpadu je viac ako 20 násobne nižšia ako v prípade zmesného komunálneho odpadu.

Uvedené faktory môžu výrazne predĺžiť životnosť existujúcich skládok. V závislosti na začiatočnej situácii a na zvolenom type procesu môže mechanicko-biologicky upravený odpad životnosť skládky minimálne zdvojnásobiť. Predúprava odpadu tiež výrazne znižuje nebezpečie horenia. Vytriedením vysokoenergetickej frakcie môže vzniku požiarov úplne zabrániť.

Riešenie pomocou MBT vyžaduje v porovnaní so spaľovňami nižšie investičné i prevádzkové náklady. Analýza českého ministerstva životného prostredia ukázala, že stratégia, ktorá kombinuje intenzívne triedenie, MBT a prevenciu, vyžaduje v celkové investície o 1,6 - 6,5 miliardy českých korún nižšie (10 - 14,9 mld.). Rovnako prevádzkové náklady budú u ekologického modelu nižšie o 1,2 - 1,7 mld. Kč/rok v porovnaní so spaľovaním odpadov, kde činia 2 - 2,5 mld. Kč/rok.

MBT systémy umožňujú mestám a regiónom na obidvoch stranách Atlantiku výrazne zvýšiť mieru využitia odpadu. Napríklad kanadské mesto Halifax s 350 000 obyvateľmi zvýšilo mieru využitia odpadu na 61% potom, čo bol zavedený plný trojskupinový systém separovaného zberu odpadu spolu s MBT. Edmonton (rovnako Kanada) s 900 000 obyvateľmi dosiahol v roku 2000 mieru využitia 70%. Desiatky takýchto prípadov kombinácií trojskupinového systému separovaného zberu odpadu a MBT existujú taktiež v Nemecku, Rakúsku, Taliansku, Belgicku a ďalších krajinách.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu