20.09.2012 11:10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Анализ доклада «Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России»
Доклад «Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России» (далее — доклад) был размещен на сайте Федеральной службе по надзору в сфере природопользования 16/07/2012 (ссылка для скачивания: http://rpn.gov.ru/node/6481).
Само название доклада предполагает выявление единой технологии, применимой ко всем видам отходов, своеобразной панацеи для решения проблемы отходов. Логика и построение доклада направлено на доказательство преимущества применения ко всем компонентам твердых бытовых отходов (ТБО) единой технологии утилизации отходов — их сжигания. Между тем, ТБО имеют сложный компонентный состав, и сжигание к ряду их компонентов просто неприменимо. Например, невозможно сжигать такие отходы как стекло и металлы. Для отходов же, которые могут быть подвергнуты как сжиганию, так и материальной переработке, логично применять методы, экономически наиболее приемлемые в текущих условиях при условии соблюдения экологической безопасности.
В прессе и сети Интернет уже был опубликован ряд комментариев к докладу[1]. Настоящий анализ призван дополнить эти комментарии.
1. В разделе 2 доклада, «Современное состояние проблемы отходов», указывается, что ежегодно в Российской Федерации образуется около 7 млрд. тонн промышленных и бытовых отходов, из которых муниципальные твердые бытовые отходы – ТБО – составляют около 8-10%. Это соответствует величине 500—700 млн тонн или 3,5—5 т на человека в год. В пересчете на объемные показатели, каждый человек должен выбрасывать 50-130 л мусора ежедневно. Очевидно, в тексте допущена ошибка примерно на порядок[2].
2. В преамбуле к разделу 3, «Основные методы переработки отходов», приводятся ссылки на зарубежные требования в области обращения с отходами: «Основой системы управления отходами в ЕС служит Концепция управления отходами и провозглашенные в ней принципы устойчивого развития, которые определяют основное направление управления отходами и создают основу иерархии методов обращения с отходами». Однако в докладе не сообщается, в чем заключается законодательно утвержденная иерархия методов обращения с отходами в странах Европейского союза. Согласно Директиве «Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 «On waste and repealing certain Directives», ст. 4, устанавливается следующая иерархия методов обращения с отходами (в порядке снижения предпочтительности): - предотвращение образования; - повторное использование (готовых изделий, не допуская попадания в отходы); - рециклинг или повторное использование в качестве материальных ресурсов; - использование энергетических ресурсов отходов; - захоронение.
В статье 11 той же Директивы указывается, что страны-участники обязаны с целью эффективного рециклинга внедрить раздельный сбор, как минимум, следующих материалов: бумаги, металлов, пластмасс и стекла. Таким образом, согласно официально утвержденной иерархии методов обращения с отходами в Евросоюзе, сжиганию должна подвергаться только та часть отходов, к которой не удалось применить стоящие выше по иерархической лестнице методы обращения: предотвращение, повторное использование или материальный рециклинг. Это требование игнорируется авторами по всему тексту доклада, методы предотвращения образования и рециклинга, как будет показано ниже, практически не рассматриваются, а метод сжигания отходов рассматривается, фактически, как единственный метод, позволяющий предотвратить их захоронение.
Здесь в текст доклада вносится терминология, противоречащая устоявшейся мировой и отечественной классификации, что создает в дальнейшем путаницу и неоднозначное восприятие по всему тексту. Так, методы использования материальных ресурсов в отходах вообще выводятся из методов их переработки и причисляются к методам сбора. Механико-биологическая переработка причислена к захоронению (в других частях доклада она отнесена к термическим методам, то есть, объединена с методами сжигания). Применение такой классификации, действительно, оставляет сжигание как единственный метод переработки отходов, предотвращающий их захоронение. В европейской практике принято следующее разделение методов обращения с отходами. 1. Рециклинг (материальный рециклинг). Им обозначают выделение из отходов отдельных потоков вторичных материальных ресурсов и их дальнейшее использование в промышленности, наравне с первичными ресурсами. Фактически переработка отходов этим методом завершается, когда из отходов выделяется товарная партия вторичного сырья, приведенная к техническим условиям, удовлетворяющим заказчика, которая может быть реализована на свободном рынке по рыночной стоимости 2. Компостирование и анаэробное сбраживание, направленное на получение конечной продукции в виде органических удобрений и почв или удобрений и биогаза, используемого в качестве топлива (методы биотермической или механико-биологической переработки). 3. Термическая переработка, включающая прямое сжигание и иные методы, такие как пиролиз – газификация. 4. Захоронение – размещение отходов на поверхности или в недрах земли.
В ходе дальнейшего анализа мы будем придерживаться такой классификации.
В американской практике методы 1 и 2 объединяются, как методы материального рециклинга с подразделением внутри группы.
Однако, «развитие систем селективного сбора, сортировки и переработки вторичного сырья, извлеченного из отходов, требует значительного времени и больших финансовых ресурсов. Хотя для каждого вида отходов существует специальная технология их утилизации и обезвреживания, спрос на многие вторичные продукты являются очень малым по двум причинам: 1) высокая стоимость переработки 2) низкий спрос и высокая стоимость конечного продукта». На самом деле в России существует устойчивый спрос на вторичные ресурсы. Ориентировочные цены на вторичные ресурсы (с НДС) составляют: Бумага - от 2 до 5 тыс руб. за тонну (в зависимости от марки); Картон – около 3 тыс. руб/т; ПЭТ, ПНД – около 10 тыс. руб/т; Стеклобой – 1 – 2,5 тыс руб/т в зависимости от качества сортировки; Алюминий – около 30 руб/т. Действительно, расходы, связанные с раздельным сбором и/или механической сортировкой отходов, а также приведению вторичного сырья к техническим условиям заказчика, часто превышают стоимость реализации самого вторичного сырья. Однако авторы доклада опускают здесь и ниже тот факт, что и сжигание отходов требует очень больших прямых финансовых затрат. Если даже не рассматривать экологическую составляющую вопроса, (а именно выбросы вредных веществ в процессе сжигания и последующее захоронение токсичных золы и шлака), следовало бы провести сравнительный экономический анализ методов выделения из отходов вторичных материальных ресурсов и методов их сжигания. В докладе этого не сделано.
5. Далее, в том же разделе сообщается: «Основной проблемой сложившихся способов переработки вторсырья является не отсутствие технологий переработки, а отделение вторсырья от остального мусора (и разделение различных компонент вторсырья), … самая дорогая и сложная из них – извлечение вторсырья из уже сформировавшегося общего потока отходов на специальных предприятиях.», а «опыт раздельного сбора бытовых отходов <у источника образования> (Санкт-Петербург, Москва, Смоленск и др.) оказался негативным …». Если с первым утверждением можно согласиться, то последнее не соответствует действительности. На самом деле, в России не предпринималось адекватных попыток наладить селективный сбор отходов [1]. В частности, деятельность властей по внедрению селективного сбора отходов в Санкт-Петербурге, упоминаемого в докладе, свелась лишь к закупке контейнеров для селективного сбора и размещению информационных плакатов на отдельных контейнерных площадках, причем нередко плакаты устанавливались на одних контейнерных площадках, а контейнеры для селективного сбора – на других. Никаких иных мер по информационной работе с населением, контролю качества обслуживания площадок и даже фиксированию результатов эксперимента властями не предпринималось. Несмотря на это, до 10% населения, охваченного селективным сбором, правильно разделяло отходы. В дальнейшем, в связи с непрекращающемся беспорядком на контейнерных площадках и отсутствию разъяснительной работы, доверие населения к селективному сбору было в значительной степени утрачено. Однако на участках селективного сбора, сохранившихся до настоящего момента в приемлемом состоянии, качество разделения отходов остается хорошим.
Как указано выше, даже если предположить экологическую безопасность сжигания отходов, сравнение методов материальной и энергетической утилизации надо проводить по критерию экономической эффективности и вести речь о сжигании только той части отходов, для которых она требует меньших затрат, чем использование в качестве материальных ресурсов. В докладе такой анализ не делается. Попытка проведения сравнительного анализа сделана в работе [2]. Согласно полученным результатам, применение комплексной технологии сортировки, компостирования и прессования отходов обходится приблизительно в 1,5 раза дешевле, чем прямое сжигание отходов даже без применения их раздельного сбора и в 6 раз дешевле при их предварительном раздельном сборе от населения по трем потокам: «сухие» вторичные ресурсы, влажные органические отходы, прочие отходы. При этом достигается тот же результат что и при сжигании отходов — снижение их объема в 10 раз. Дополнительный, «скрытый» экологический эффект от использования отходов в качестве вторичных материальных ресурсов достигается в снижении потребности промышленности в первичных природных ресурсах, а также снижении объемов выбросов, сбросов и отходов производства, возникающих при их обработке. Так, например, производство бумаги из макулатуры позволяет полностью отказаться от первичного сырья (древесины), снизить энергопотребление на 50%, водопотребление на 58%, загрязнение воздуха на 74%, загрязнение воды на 35% [3].
7. В разделе 3.2. доклада, «Термическая переработка», приводится расчет, призванный доказать что сжигание отходов приводит к большей экономии природных ресурсов и энергии, чем их материальная утилизация. Данный пример является своеобразным стержневым доказательством преимущества сжигания над материальным рециклингом, поэтому мы приводим его здесь полностью. «1 тонна условного топлива эквивалентна 4 т ТБО и при сжигании дают до 30 000 Мдж электроэнергии, которая дает возможность получить около 6 тонн первичного пластика из газа или нефти (при потреблении 5 000 МДж/ т). При сортировке ТБО количество выделенного вторичного пластика составляет не более 280 кг (7%), из которого можно выделить около 250 кг чистого вторичного продукта. Использовав как вторичное топливо отсортированные остатки ТБО, при сжигании можно получить на 30-35 % меньше энергии – 20 000 МДж, что позволяет дополнительно произвести до 4 т чистого пластика. Таким образом, сжигание ТБО без сортировки на высокотехнологичных мусоросжигающих заводах дает возможность производства на 40% больше пластика, причем – без сжигания природного топлива!»
В приведенных расчетах есть ряд фактических ошибок: Из примера следует, что КПД преобразования теплоты сгорания отходов (9-11 МДж /кг) в полезную тепловую энергию (30000 МДж/4 т ТБО = 7500 МДж) составляет около 75%. Эта величина является реалистичной для котельных, однако здесь не учитывается, что значительная доля получаемой на мусоросжигательных заводах энергии (50% и более) используется на собственные нужды. Таким образом, КПД нетто для МСЗ значительно ниже. Согласно докладу, энергопотребление на полимеризацию пластмасс составляет 5000 МДж/т. В то же время, по данным ряда источников, эта величина составляет в среднем 9 – 11 МДж/т [4,5]. Таким образом, при сжигании 4 тонн отходов вырабатывается энергия достаточная для полимеризации не 6 тонн, а менее 3 тонн пластмасс. Однако для дальнейшего анализа мы будем использовать данные, представленные в докладе. Фактически, в примере утверждается, что полезная энергия от сгорания 280 кг пластиковых отходов достаточна для обеспечения реакции полимеризации 2 тонн первичного пластика. В то же время из него может быть получено 250 кг вторичного пластика. Принципиальным моментом здесь является то, что сгорание 280 кг пластиковых отходов позволяет не получить 2 тонны нового пластика, а только произвести реакцию полимеризации. Для того, чтобы произвести этот новый пластик, понадобится как минимум 2 тонны первичных углеводородов (без учета потерь). Таким образом, с некоторыми приближениями: - для получения 2 тонн первичного пластика с применением первичной энергии нам понадобится 2 тонны первичных углеводородов в качестве сырья и около 280 кг первичных углеводородов в качестве топлива; - для получения 2 тонн первичного пластика с применением вторичной энергии от сжигания пластиковых отходов нам понадобится те же 2 тонны в качестве сырья и 0 – в качестве первичного топлива[3]; - для получения 2 тонн вторичного пластика нам понадобится 0 тонн первичного сырья и 0 - топлива, необходимого для полимеризации (реакция полимеризации в принципе исключается из технологического процесса).
Данное объяснение сильно упрощено, поскольку не учитывает ряд потерь а также затраты энергии на сопутствующие процессы обработки как первичных, так и вторичных пластмасс, однако демонстрирует несостоятельность примера, приведенного в докладе.
Следует иметь в виду, что сжигание отходов не уничтожает их полностью, как и любой другой процесс переработки, порождая вторичные отходы, в том числе опасные. В частности, упоминаемая «зола на фильтре» крайне токсична и требует специального обращения.
9. Несмотря на то, что в разделе 3.2 доклада методы биотермической переработки (компостирование, анаэробное сбраживание) отнесены к термическим методам, в данном разделе они не рассматриваются. Между тем, биотермические методы позволяют при меньших затратах, чем в случае сжигания, и принципиальном отсутствии вновь образуемых токсичных продуктов переработки снизить массу органической части вдвое (объем – втрое) даже в отсутствие раздельного сбора. Одновременно достигается обезвреживание отходов [2]. В случае же применения раздельного сбора органических отходов эти методы позволяют получить качественные вторичные продукты – органические удобрения, почвогрунты а также биогаз, применяемый в качестве топлива.
В данных условиях представляется целесообразным строительство полигонов, отвечающих санитарным требованиям, и применение методов переработки части отходов, расходы на которые не превышают расходы на захоронение. Согласно [2], в случае качественной организации раздельного сбора отходов, затраты на переработку отходов сравнимы с затратами на захоронение.
12. в разделе 6. «Краткий анализ мирового и европейского опыта обращения с ТБО» сообщается о том, что «количество отходов, направляемых на термическую переработку, за три года увеличилось на 36%». Это заявление не соответствует действительности. Согласно данным Европейского бюро статистики Евростата), сжигание отходов в Евросоюзе возросло в 2010 г[4] по отношению к 2007 г на 8%, рециклинг — на 4%. Однако рециклингу и компостированию в 2010 г. были подвергнуты 38% а сжиганию — только 22% ТБО. Далее, там же сообщается: «В 2006 году в Германии было 66 мусоросжигательных отходов (очевидная опечатка, заводов), в 2009 году уже 70 заводов. В Австрии 29% отходов перерабатывают термическим способом». Однако в докладе не упоминается о том, что в Германии рециклинг и компостирование составили в 2010 г. 62%, сжигание 38%. В Австрии в 2009 году действительно 29% подвергается сжиганию. Однако 30% подвергалось материальному рециклингу и 40% — биотермическим методам (компостированию и анаэробному сбраживанию). Следует также иметь в виду, что как это и указывается в докладе выше, при сжигании отходов образуется 25% вторичных отходов – золы и шлака. Эти отходы отражаются в европейской статистике как производственные. Таким образом, снижение массы отходов за счет сжигания по Евросоюзу составило только около 17%, в Германии — 29%, в Австрии — 22% [6].
13. В разделе 6 доклада сообщается: «В такой активно генерирующей отходы стране, как США, в 2007 г. 12,5 % ТБО было подвержено термической переработке с производством 48 ТВт∙ч полезной энергии. Оставшиеся 33,4 % ТБО повторно использовались или компостировались, а 54 % – вывозились на полигоны».
В докладе не упоминается, что уровень рециклинга в США возрос с 1960 по 2010 г с 6,4 до 26%, биотермической переработки — с 0 до 8,1% (при общем росте производства отходов), а уровень сжигания — с 0 до 11,7%. При этом доля сжигания достигла максимума в 1990 г (14,2%), и с тех пор падает (с 2000 г. – и по абсолютным показателям). А уровень материального рециклинга все эти годы устойчиво растет [7].
14. Ниже в разделе 6 доклада сообщается, что в Директиве 75/442/ЕЕС с учетом поправок «…термические методы переработки отходов (сжигание) с выработкой тепловой и электрической энергий приравниваются к их утилизации, а не уничтожению отходов как это было ранее».
Директива 2008/98/EEC, заменившая данную директиву[5], разъясняет, что к «использованию в качестве топлива или для иных способов получения энергии» могут быть отнесены только мусоросжигательные заводы, энергоэффективность которых равна или выше 0,60 для установок, запущенных в эксплуатацию до 1 января 2009; 0,65 для установок, получивших разрешение на работу после 31 декабря 2008 года[6]. По оптимистичным данным доклада CEWEP (Confederation of European Waste-to-Energy Plants) на 2007 год, такому статусу на тот момент соответствовало только 40% европейских заводов, построенных с целью получения энергии из отходов[7].
15. В том же разделе доклада говорится: «Следует отметить, что мировая тенденция роста количества предприятий для термической переработки отходов и объема, сжигаемых на них отходов, остается неизменной для всех развитых стран, что подтверждается статистикой последнего десятилетия для 16 стран еврозоны (объем сжигания ТБО в кг на человека в год) (табл. 4)».
Приводим эту таблицу полностью:
«Таблица 4. Количество муниципальных ТБО, направляемых на сжигание в различных европейских странах (кг/чел. год)
К сожалению, в докладе не приводятся статистические данные по количеству отходов, подвергнутых материальному рециклингу и биотермической переработке. Восполняя данный пробел, приводим данные Евростата:
Количество муниципальных ТБО, направляемых на использование в качестве вторичных материальных ресурсов (биотермическую переработку и рециклинг) в различных европейских странах (кг/чел. год)
Сравнение таблиц позволяет заявить, что методы материального рециклинга (включая биотермическую переработку) до настоящего момента остаются преимущественными во всех странах Европейского союза.
Вывод. Результаты сравнительного анализа методов обращения с отходами на практике подтверждают экономическую предпочтительность их материального рециклинга ТБО над использованием в качестве источников энергии. При этом, экологическая безопасность материального рециклинга, в отличие от сжигания, обеспечивается принципиальным отсутствием процессов, приводящих к образованию вторичных опасных отходов, выбросов и сбросов.
Литература
[1] http://www.cleandex.ru/blog/2012/07/24/perevod_othodov_v_energii__vot_put_dlya_rossii ; http://www.the-village.ru/village/city/city/115371-musor [2] Разброс значений при переводе массовых показателей в объемные произведен с учетом разброса значений плотности ТБО от 100 до 200 кг/куб. [3] Первичное топливо здесь замещается вторичным (пластиковыми отходами). Следует отметить что такое замещение не оказывает положительного влияния на климат, поскольку пластиковые отходы это также продукты переработки ископаемых углеводородов. [4] 2010 - Последний год по которому представлена статистика. [5] См. http://ec.europa.eu/environment/waste/legislation/a.htm [6] Используя формулу: энергоэффективность = (Ep - (Ef + Ei))/(0,97 × (Ew + Ef)), где -Ep — энергия, производимая в год в виде тепла или электричества. Рассчитывается умножением единиц электроэнергии на 2,6 и единиц тепловой энергии, произведенной для целей коммерческого использования, на 1,1 (ГДж/год), - Ef — ежегодный ввод в систему энергии топлива, идущей на производство пара (ГДж / год) - Ew — ежегодное количество энергии, содержащейся в обрабатываемых отходах, рассчитывается по низшей теплотворной способности (net calorific value) отходов (ГДж / год) - Ei — означает ежегодное количество энергии, привлекаемой извне, не включая сюда Ew и Ef (ГДж / год). - 0,97 — коэффициент для учета потерь энергии из-за золы и излучения энергии. Эта формула должна применяться в соответствии со справочным документом по наилучшим доступным технологиям для сжигания отходов». См. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32008L0098:EN:NOT
[7] http://www.cewep.eu/studies/climate-protection/art230,360.html |