Разместить информацию

Эколого-экономические аспекты процессов мусоросжигания и сортировки отходов

А.В. Фоминых, директор
ООО «Газэнергомаш-проект»
С.Н. Козлов, к.т.н.,
профессор кафедры РД АлтГТУ БТИ

Эколого-экономические аспекты процессов мусоросжигания и сортировки отходов

Чтобы удовлетворить потребность одного человека во всем необходимом за год добывается около 20 т (по некоторым данным — до 45 т), различного сырья. При этом в готовую продукцию переходит 1-2 % (по более оптимистическим оценкам — до 6 %). Все остальное превращается в отходы, образующиеся на всех промежуточных стадиях производства. В отходы, в итоге, превращается и сам конечный продукт. Поэтому, можно сказать, что в процессах производства и потребления не выпускается ничего кроме отходов. Точных данных о количестве отходов нет ни в мире, ни в России. Однако имеющиеся оценочные (расчетные) показатели свидетельствуют о том, что масса отходов ежегодно возрастает, и достигла уже критической величины.
В России, по различным оценкам, на сегодня образуется более 4,5 млрд.т отходов производства и потребления, переработке подвергается лишь незначительная часть, около 5%, вся остальная масса – 95%, возвращается в природную среду.
На сегодняшний день существует множество технологий и способов утилизации и уничтожения отходов потребления - твердых бытовых отходов (ТБО). По конечной цели они делятся: на ликвидационные и утилизационные, по технологическому принципу: на биологические, химические, термические и механические.
Но, ни одна из этих технологий не может быть признана эффективной, если при этом не используется системный подход к проблеме, с учетом целого ряда внешних факторов и внутренних взаимосвязей между процессами.
Для научно-обоснованного выбора той или иной технологии обращения с отходами необходимо учитывать не только экономические, но и экологические факторы, поскольку конечные продукты переработки не должны наносить вред окружающей среде, при этом ценные компоненты ТБО должны быть максимально использованы.
Основными принципами государственной политики, в области обра-щения с отходами, устанавливается приоритет сортировки перед сжиганием, т.е., предусматривается их максимальное вовлечение в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья. Мусоросжигание в данном случае находится в явном противоречии с установленной государственной политикой не только в сфере рециклинга, но и в области охраны окружающей среды. Это отражено, в частности, и в законодательных актах и стандартах РФ отражающих факт того, что отходы являются самым богатым неиспользуемым ресурсом с точки зрения сырьевого потенциала и одним из самых экономичных видов сырья с точки зрения его переработки: № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», №7-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», ГОСТ Р 52108-2003 «Национальный стандарт РФ. Ресурсосбережение. Обращение с отходами».
Среди известных технологий обращения с отходами наибольшее негативное влияние на окружающую среду оказывают технологии прямого сжигания. Следует заметить о существующем заблуждении, что сжигаемый мусор просто исчезает. На самом деле отходы преобразуются во множество других продуктов, большинство из которых представляют собой вредные газообразные сложные химические соединения. По большому счету, мусоросжигательные заводы – это производства по «изготовлению» токсичных отходов из сравнительно безопасных исходных материалов - ТБО. Если метод захоронения отходов на полигонах ТБО, несмотря на архаичность технологического процесса, оказывает влияние на окружающую среду, в основном, локального характера – по месту расположения собственно самого полигона, то продукты сжигания – вредные газовые выбросы, распространяются уже на значительные расстояния.
Доводы сторонников сжигания о чистоте производства, о людях, работающих на этом производстве, буквально «в белых халатах», и цветущих вокруг лугах, а также о пользе такого метода, позволяющего вырабатывать «дешевые» энергоресурсы, по меньшей мере, - лукавство.
По материалам Международного агентства по исследованию рака (МАИР/IARC), население, в первую очередь, находится под воздействием вредного влияния МСЗ, вдыхая воздух, содержащий выбросы производства, и потребляя продукты питания (овощи, молоко, яйца), полученные с загрязненных территорий. Повышенное содержание диоксинов было обнаружено в тканях людей, проживающих в непосредственной близости от МСЗ, в Великобритании, Испании и Японии. У детей из районов современных МСЗ в Испании в моче обнаружены повышенные уровни тиоэфиров (сераорганических соединений) - биоиндикаторов отравления организма. Повышенные уровни некоторых ПХБ (полихлорированные бифенилы - группа органических соединений, включающая все хлорозамещённые производные дифенила) обнаружены в крови детей, проживающих вблизи МСЗ в Германии. Ряд исследований показали повышенные уровни содержания диоксинов и их производных, а также хлорфенолов, свинца, мышьяка и ртути в организме работников как старых, так и новых МСЗ. Другие исследования, проведенные с использованием ультрасовременных методов, выявили связь между работой самих МСЗ и многочисленными заболеваниями, возникающими у местных жителей и работников этих производств.
В 2002 г. в Японии было доказано, что уровни содержания диоксинов в крови работников одного МСЗ в 3,7 раза превышали средний уровень их содержания в крови местных жителей, вовлеченных в другие сферы производства. Завод был закрыт по причине высокого уровня содержания диоксинов в его выбросах. В Германии по аналогичным исследованиям – в 2,5 раза. И это без учета других вредных стойких органических и неорганических соединений.
Таким образом, результаты исследований приводят к выводу об опасности функционирования МСЗ в связи с их вредным влиянием на здоровье человека и окружающую среду.
Уникальная природа Алтая и ее экологическая чистота, которая уже сегодня находится в состоянии, близком к критическому, при условии реализации недальновидных планов некоторых чиновников края о строительстве подобных заводов, обрекает окружающую среду на ускорение необратимых негативных процессов. Данное воздействие будет оказывать длительное негативное влияние не только на саму природную среду, здоровье будущих поколений, но и существенно подорвет рекреационный имидж региона.
В России мусоросжигательные заводы (МСЗ) серийно не производятся и, как убедительно показывает многолетняя практика, механический перенос европейского оборудования и технологий в российских условиях положительных результатов не дает. Это связано с действием целого ряда факторов специфического характера (различия морфологического состава ТБО, системы сбора и сортировки, нормативные требования, уровень проживания, менталитет населения и пр.).
Специалистам сферы обращения с отходами хорошо известен тот факт, что чем выше социальный уровень проживания населения (страны или города), тем меньше наличие в общей массе доли пищевых (не горючих) отходов и тем выше доля упаковочных материалов и т.п. (так называемая сухая фракция), обладающих и большей теплотворной способностью. Но поскольку теплотворной способности самих отходов не достаточно (в среднем 7,5 МДж/кг) для достижения необходимых температурных режимов сжигания (t – 1200 0C), обеспечивающих гарантированное разложение вредных соединений – диоксинов, возникает необходимость принудительной подачи в камеру сгорания кислорода или подсветки природным газом.
Кроме того, эффективность процесса сжигания снижается за счет наличия в отходах значительной доли влаги (в среднем ок. 50-60%), а также морфологических показателей, имеющих качественное отличие от, например, морфологии отходов Дании, Германии или Швеции, характеризующихся меньшей долей пищевых отходов. Вследствие чего температуру в зоне горения без использования дополнительных энергетических источников (газ, мазут) не удается поднять выше 1000 0С, при этом точка гарантированного разложения диоксинов находится в области выше 1050 0С.
Достаточно вспомнить, что бытовые отходы жителей России в осен-ний период имеют характерную особенность – повышенную влажность, обусловленную традиционными осенними заготовками, что в Европе не практикуется. А это потребует дополнительных энергетических затрат.
Следует отметить также и то, что строительство мусоросжигательных заводов в ЕС запрещено, ограничения по загрязнению окружающей среды ужесточаются от года к году, предпочтения отдаются строительству подобных заводов за зоной ЕС и трансграничному перемещению отходов. В этой связи, еще существующие мусоросжигательные заводы, по сути, доживают свой век. При этом нужно учитывать тот факт, что Европейская система обращения с ТБО, при условиях развитой индустрии переработки, предусматривает сжигание лишь части отходов, из которой удалены как ценные, так и опасные компоненты.
Не трудно себе представить, что будет происходить в Российских условиях – сжигание всего и вся, как единственного способа решения проблемы. Между тем, и Российское законодательство (ст.15. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха») устанавливает требования о сертификации используемого топлива (в данном случае отходы) на территории РФ на его соответствие нормативам по охране атмосферного воздуха. Таким образом, каждый мусоровоз обязан проходить данную процедуру, поскольку не сортированные бытовые отходы относятся к IV классу опасности (приказ МПР РФ от 02.12.02, № 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов»).
Многие европейские страны приняли на себя обязательства в рамках Осло-Парижской конвенции (ОСПАР/OSPAR) о полном прекращении вы-бросов более 200 вредных веществ в атмосферу к 2020 г, и этот список по-стоянно пополняется. Очевидно, что этого невозможно достигнуть, исполь-зуя технологии сжигания отходов. В мае 2001 г. была подписана Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (СОЗ). Конвенция предусматривает постоянную минимизацию выбросов диоксинов и, где возможно, полное устранение выбросов. Мусоросжигательные заводы вошли в список основных промышленных источников диоксинов. Им было предписано обязательное немедленное внедрение «наилучших имеющихся методов» и использование процессов и материалов, предотвращающих образование и выделение диоксинов.
Россия, в этом случае, выглядит перспективой площадкой для сбыта, не востребованных на Западе оборудования и технологий. Указанная нездоровая тенденция сбыта в Россию устаревшего оборудования находит критическое отражение в ряде российских научных публикаций. Зарубежные компании стремятся заручиться поддержкой отечественных институтов и ученых, и, разумеется, осуществляются такие операции не безвозмездно. Достаточно обратить внимание на печальный опыт Чехии, которую в свое время заполонили устаревшие западноевропейские МСЗ.
Кроме того, говоря о социально-экономических аспектах мусоросжигания, следует отметить, что обычно строительство и эксплуатация МСЗ «не по карману» городскому бюджету и должно производиться в кредит либо с участием частных компаний - инвесторов. Компания, владеющая МСЗ, в свою очередь, стремится подписать договор с городом, владельцем сырья, в котором предусматривается обязательная поставка необходимого количества ТБО в сутки, определенного его производственной мощностью. Такие условия делают фактически невозможным осуществление программ вторичной переработки или других значительных изменений в методах утилизации.
В этой связи МСЗ или реализация других технологий термической переработки (уничтожения) отходов требует очень тщательной координации с другими аспектами обращения с ТБО и к варианту термической переработки неликвидной части отходов следует обращаться только после того, как другие программы уже спланированы, либо дей-ствуют.
Выбор технологий переработки ТБО – сложный и многофакторный процесс эколого-экономического анализа всех стадий. Для эффективного обезвреживания отходов необходимы технологии, наносящие минимальный экологический ущерб окружающей природной среде, имеющие низкие капитальные затраты и позволяющие получать прибыль. Разнообразие отходов по химическому составу не позволяет создать универсальную технологию по их утилизации на что, в частности, претендуют апологеты мусоросжигания.
Анализ показал, что современным экономическим и экологическим требованиям в наибольшей степени соответствует технология комплексной переработки отходов которая предусматривает комбинацию процессов в единой системе (сортировка, термо- и биообработка и т.п.). Объединяющим и первичным процессом при этом является сортировка (в том числе и на основе метода селективного сбора), поскольку позволяет не только извлекать компоненты пригодные для вторичного использования, но и радикально изменить качественный и количественный состав исходных ТБО, направляемых на дальнейшую переработку - утилизацию высокотемпературным методом (газификация) или захоронение. По оценкам специалистов, более 60% городских отходов – это потенциальное вторичное сырье, органическая часть может быть утилизирована методом компостирования или газификации.
В этом случае, при использовании термической или биотермической технологий, переработке подвергается лишь часть ТБО: в основном та фракция отходов, из которой удалены как ценные, так и опасные компоненты. Это существенно снижает затраты на создание и функционирование весьма дорогостоящих объектов, повышает экологическую безопасность производства.
В силу того, что бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой могут находиться все химические элементы в виде различных соединений, концентрация потенциальных опасных элементов в ТБО на 1-2 порядка выше, чем их содержит земная кора, таблица 1.
Таблица 1
Концентрация потенциально опасных элементов в ТБО

п/п Элементы Содержание, г/т
ТБО земная кора
1 2 3 4
1 Хлор 5000-8000 150
2 Бром 30-200 2,4
3 Сера 1000-3000 500
4 Медь 200-1000 60
5 Цинк 600-2000 70
6 Свинец 400-1000 14
7 Ртуть 0,5-5 0,1
8 Кадмий 5-15 0,15

По этой причине дымовые выбросы мусоросжигательных заводов, даже при их соответствии действующим нормам ПДК (которые, кстати, определяются только уровнем концентрации вредных компонент к общей массе выбросов), обогащены вредными веществами - супертоксикантами (тяжелые металлы, диоксины и фураны, оксиды серы и азота, пыль и т.п.) и соединениями галогенов (фтора, хлора, брома). Таким образом, содержание вредных веществ в дымовом газе далеко не равно нулю и чем больше мощность завода, тем больше их концентрация в выбросах, тем больше происходит их постепенное накопление в окружающей среде.
Сторонники мусоросжигания представляют современные системы га-зоочистки дымовых выбросов как гарантию безопасности от вредного воз-действия. Однако специфические особенности процесса прямого сжигания (окислительный термический процесс автогенного характера), а также образующаяся зола от сжигания различных видов мусора, содержащая в себе опасные химические элементы, зачастую не поддающиеся анализу, не позволяют характеризовать данную технологию как безопасную.
Даже при условии глубокой многоступенчатой фильтрации газообразных продуктов сжигания, в воздух все равно будет попадать часть выбросов, которая при длительной работе МСЗ приведет к накоплению канцерогенов в окружающей среде. Образующиеся в условиях сжигания ТБО при 1000 °С хлористый водород, бромистый водород и другие соединения характеризуются высокой токсичностью и реакционной способностью. Реагируя с кадмием и свинцом, они образуют хлориды и бромиды, уносящиеся с дымовыми газами. При этом по существующим нормативам предельно допустимой концентрации в выбросах стойких загрязнителей соединения брома не берутся во внимание. При повышенных концентрациях этих весьма токсичных со-единений на входе в систему газоочистки последняя, со своими задачами не справляется – возможности газоочистки не беспредельны. Вследствие чего происходят неизбежные «проскоки» (внеплановые выбросы) вредных веществ в атмосферу.
На практике, системы глубокой очистки (скрубберы, катализаторы, активированный уголь, электрофильтры, системы промывки и пр.) используются крайне редко, поскольку занятие это весьма дорогостоящее и об окупаемости завода, в таких условиях, не может быть и речи, если только это бремя не перекладывают на плечи отходообразователей – жителей города, собственно ради обеспечения качества среды обитания которых, это якобы и затевается. Стоимость современного мусоросжигательного завода более чем на 60% состоит из стоимости очистных сооружений.
Кроме того, не смотря на прогресс, в области очистки вредных выбросов, проблема не исчезает полностью, она лишь перемещается в другую плоскость; поскольку теперь большее количество диоксинов поступает в окружающую среду вместе с золой (ок. 28-30%).
Основным преимуществом сжигания отходов считается, что объем отходов, подлежащих захоронению, уменьшается в десять раз (в весе до 3 раз). Тем не менее, такое заявление следует рассматривать как всеобщее заблуждение: действительно, вес золы составляет около трети первоначального веса сжигаемых отходов при потере до 90% его объема. Однако эти данные не выдерживают критики при более пристальном изучении процесса. Если суммировать все выбросы МСЗ, их объем превысит первоначальный. Обычно не принимаемый в расчет СО2, полученный при взаимодействии кислорода с углеродом сжигаемых со-единений, увеличивает реальный вес отходов после процесса сжигания. Значительные объемы отходов составляют используемая на производстве вода и ее осадки.
Несложный расчет показывает, что при функционировании среднего МСЗ в атмосферу ежечасно выбрасывается около 250 тыс.м3 обескислоро-женных дымовых газов – из расчета 5 – 6 тыс.м3 воздуха на тонну сжигае-мых ТБО (кислород израсходован на окисление углерода органических соединений). Поскольку производство непрерывное, ежесуточно будет выбрасываться около 6 млн. м3 газа.
Такой газ жизнь не поддерживает. Будучи более тяжелым, чем атмо-сферный воздух, он вытесняет его из приземного слоя, неизбежно оказывая негативное влияние на здоровье человека. Исследования, проведенные в высокоразвитых промышленных странах, показали, что, не смотря на внедрение современных технологий газоочистки сжигание городских отходов, является основным источником выделения диоксинов в атмосферу и составляет от 40 до 80% от всего количества.
Еще одним преимуществом сжигания отходов считается, что тепло выделяемое при сжигании можно использовать для нужд городского хозяйства. Подсчитано, что при сжигании одной тонны отходов можно получить 1300 1700 кВт/ч тепловой энергии или 300 550 кВт/ч электроэнергии.
Однако, как показывают другие расчеты, стоимость такого тепла, с учетом теплотворной способности исходного сырья – отходов, затрат на систему сбора и транспортировки, охрану окружающей среды и прочие мероприятия, значительно выше чем при использовании угля или газа. При этом также не рассматривается фактор негативного влияния на окружающую среду и здоровье человека, которые в денежном эквиваленте практически не поддаются оценке.
Удельный объем капитальных затрат при строительстве МСЗ составляет в среднем от $ 500 и более на одну тонну отходов.
При построении полномасштабной системы сортировки отходов одна тонна отходов (примерно 5м3) позволяет получить около 450 руб. доходов или 90 руб. с 1-го м3. Эксплуатационные затраты при этом составят 190-200 руб/т. При этом объем отходов подлежащих захоронению может быть сокращен как минимум в 2 раза. Количество фракций извлекаемых для дальнейшей переработки, в данном случае, ограничивается только конъюнктурой рынка вторичных материалов, в конкретном регионе и наличием технологических комплексов по глубокой переработке отходов у оператора проекта.
Учитывая возможности компостирования биологически активной части отходов, как остаточного явления от сортировки ликвидных материалов и очищенной в этой связи от посторонних предметов, обеспечивается уменьшение объема отходов для захоронения или дальнейшей переработки, еще, как минимум в 1,5 раза.
Именно такой подход, в частности, предусматривает концепция опти-мизации комплексного управления ТБО в Московской области (Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, ВИНИТИ, 2008, №1). Подсчитано, что при существующей практике в Москве, когда на сжигание направляется практически вся масса отходов, при этом вдвое увеличивая капитальные и эксплуатационные затраты, дотации на функционирование десяти МСЗ составят ок. 300 млн. долларов в год (Статья профессора Л. Шубова «Об экологических аспектах строительства в Москве десяти МСЗ).

Заключение
На основании проведенного нами исследования характеристик двух методов обращения с отходами, можно сделать вывод, что мусоросжигательные заводы не могут составить конкуренцию селективному сбору отходов, особенно с учетом их дальнейшей переработки, ни по экономическим, ни тем более по экологическим показателям.
Можно также констатировать: в цивилизованном мире процессами обращения с отходами управляют по критериям ресурсосбережения и экологической безопасности. В итоге в европейском городе формируется несколько потоков отходов: вторсырье, опасные бытовые компоненты (отработанные батарейки, термометры, ртутные лампы, электронный лом, остатки красителей и т.п.) и остаточные отходы. Вопросы минимизации количества захораниваемых отходов начинают решаться на стадии сбора ТБО – за счет выделения ресурсов, пригодных для вторичного использования и выделения опасных компонентов.
Технологии сжигания во всем мире постепенно вытесняются более прогрессивными и экологически безопасными термическими технологиями (газификация, гидрогенизация и др.) между тем учитывающими непремен-ную сортировку отходов до их поступления на термическую переработку.
Очевидно, что работать нужно в направлении создания принципиально новых систем и процессов обращения с отходами.

ЛИТЕРАТУРА
1. Твердые бытовые отходы (сбор, транспорт, обезвреживание). Справоч-ник. Систер В. Г., Мирный А. Н., Скворцов Л. С. и др. / М., АКХ им. К. Д. Панфилова, 2001.
2. Вайсберг Л. А. Новые технологии переработки бытовых и промышлен-ных отходов, «Вторичные ресурсы», № 5 –6, 2001, 45 – 51 с.
3. Юфит С.С. Типичные ошибки авторов проектов мусоросжигательных заводов. Ассоциация независимых экспертов. «Химия. Экология. Здоровье». М., www/ecoline.ru.
4. Кроткова В.Ф. Термические процессы в технологиях переработки ТБО. // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. Обзорная информация, №5, 1998, с. 33-97.
5. Леонтьев Л.И., Юсфин Ю.С., Черноусов П.И. Отходы: воздействие на окружающую среду и пути утилизации. // Экология и промышленность России. №3, 2003.
6. Материалы симпозиума. Материальный и энергетический рециклинг твердых бытовых отходов. НИЦ проблем ресурсосбережения НАН Беларуси, г. Гродно 2004г.
7. Л.Я. Шубов . Об экологических аспектах строительства в Москве десяти МСЗ. http://www.greenpeace.org/russia/ru/news/1830445/1830449.
8. Программа ООН по окружающей среде «Региональная оценка стойких токсичных веществ, подпрограмма по химическим веществам», 2002г.
9. Пронина О. Технологические аспекты использования ТБО в теплоснаб-жении. Новости теплоснабжения № 2(90), 2008, www.ntsn.ru.
10. Укрупненная эколого-экономическая оценка промышленных технологий переработки твердых бытовых отходов / // Обз. инф. Науч. и техн. аспекты охраны окруж. среды / ВИНИТИ, 2001, № 6. - С. 19-28. Рус.

Автор статьи:

Группа компаний: Газэнергоаш

енгыкнгынгкенгк

+7-3852-564651
656031 Россия Респ Адыгея; пр. Красноармейский, 81
Контактное лицо
Написать письмо Сохранить контакт Сообщить об ошибке