Переработка отходов — анализ мировых тенденций
Н. Ю. Сопилко,
доцент кафедры инженерного бизнеса и управления предприятием инженерного факультета РУДН, Москва
Стратегическим направлением обеспечения экологической безопасности и возможностей развития городов становится применение ресурсосберегающих технологий, базирующихся на комплексном использовании сырья, экономии ресурсов, максимально возможном вовлечении вторичных ресурсов в хозяйственный оборот, утилизации отходов производства и потребления.
Вторичные материальные и энергетические ресурсы в наибольшей степени образуются в крупных промышленных центрах, где имеются принципиальные возможности для их рециклинга и повторного применения. Однако проблематичность промышленной переработки ТБО состоит в сложности их морфологического состава. До настоящего времени не существует единого мнения оносительно того, какая из технологий переработки ТБО является наиболее рациональной. Так, существенное развитие в мире получила технология раздельного сбора ресурсноценных фракций ТБО: стекла, макулатуры, полимерных и металлических бутылок и банок, пищевых отходов. Рассортированные отходы из контейнеров легко подвергаются переработке [1]. Достаточно распространенным способом обезвреживания отходов во всем мире является мусоросжигание. Этот способ широко используется в странах с умеренным климатом и небольшим количеством ветреных дней в году, к которым можно отнести и Россию. Во многих европейских странах термическое обезвреживание – один из основных способов утилизации отходов, так как законы запрещают вывоз на полигоны отходов с содержанием органических веществ более 5 %. Именно поэтому в последние годы в странах ЕС, США и Японии прослеживается общая тенденция к расширению строительства новых и реконструкции существующих мусоросжигательных заводов с выработкой тепловой и (или) электрической энергии, то есть электростанций на альтернативном топливе – ТБО [2]. Однако если эти заводы не оснащены мощной системой газоочистки, то происходит серьезное загрязнение атмосферы. Заслуживает внимания и такой способ переработки ТБО, как пиролиз – термический метод разложения отходов при недостатке или отсутствии кислорода, в ходе которого сложные вещества расщепляются на более простые с образованием трех видов продуктов: газа, смолы и твердых углеродсодержащих соединений (пирокарбона).
Отходы, включая содержащуюся в них биомассу, следует считать приоритетным возобновляемым источником энергии. Поэтому наряду со сжиганием мусора актуальным стал метод обезвреживания бытового мусора путем биологической переработки с получением компоста и биотоплива. К сожалению, в России этот метод не так широко используется, как хотелось бы.
В нашей стране согласно различным источникам самым дешевым и наиболее распространенным остается способ ликвидации отходов путем их захоронения на полигонах [3]. Однако подавляющее большинство свалок и полигонов, как правило, не отвечают природоохранным требованиям, что приводит к необратимым процессам локального экологического загрязнения. При этом на полигонах ежегодно безвозвратно теряется 9 млн т макулатуры, 1,5 млн т черных и цветных металлов, 2 млн т полимерных материалов, 20 млн т пищевых отходов, 0,5 млн т стекла. Кроме того, полигоны занимают значительные территории земельных ресурсов, общая площадь которых составляет около 10 тыс. га. Многие свалки уже заполнены или близки к заполнению, а строительство новых связано с определенными трудностями, особенно в крупных городах и вблизи водоемов [4].
В Европе в отличие от нашей страны, в 2009 г. (данные Eurostat) было переработано 24 % бытовых отходов, из которых получено вторичное сырье или компост (рис. 1).
Безусловно, количество бытовых отходов, используемых в качестве вторичных материальных ресурсов, экологически и экономически целесообразно увеличивать. Однако трудности таких мероприятий связаны с целым рядом объективных причин, основной из которых является сильно варьирующееся в разных странах количество образовавшихся отходов на душу населения (от 306 кг в Греции и до 802 кг в Дании), что объясняется различными структурой потребления и подходами к сбору статистической информации. Кроме того, некоторые страны включают в показатели бытовых отходов также данные об отходах, образующихся на предприятиях малого бизнеса и в государственных учреждениях.
Если проанализировать статистические данные (eurostat_newsrelease, 8 марта 2011 г.), то наиболее высокие показатели экологически и экономически направленной переработки ТБО имеют развитые страны ЕС (см. таблицу).
Лидером по переработке бытовых отходов выступает Германия – 48 % и сжигает 34 %. Сжигается отходов больше всего в Швеции и Швейцарии – 49 %. При этом в энергетических целях среди европейских стран наименьшие показатели наблюдаются в Дании – 5 %, в Бельгии и Люксембурге – 3 %. Число стран – членов ЕС, где термической обработке подвергается менее 1 % отходов, составляет порядка десяти.
Если рассматривать ситуацию с пищевыми отходами, то можно отметить, что в некоторых зарубежных странах данный вид отходов сортируется уже на стадии их образования. Так, например, в США широко применяются измельчители пищевых отходов, оборудованные в кухне под мойкой. Измельченные таким образом отходы попадают в бытовые стоки и одновременно с ними удаляются. В Германии наряду с измельчением применяют сита (отсеивание), улавливающие отходы. Такими системами оборудованы целые жилые кварталы. Они имеют свои биогазовые установки (непосредственно в домах), которые перерабатывают скапливающиеся отходы в биогаз, с помощью которого подогревается вода и получается электроэнергия. Дома или жилые кварталы становятся в какой-то степени автономными, обеспечивая себя энергией [5].
В конце 2001 г. в Германии работал 61 завод по сжиганию ТБО общей производительностью около 14 млн т/ год. В настоящее время построены или находятся в стадии строительства еще 12 новых заводов. Все отходы перерабатываются с извлечением энергии, тепловой и (или) электрической. Мусоросжигательные заводы используют 72 % всей вырабатываемой энергии для генерации тепла (13 609 ГВт · ч) и около 28 % – для получения электроэнергии (5 257 ГВт · ч). Получаемая при сжигании отходов электроэнергия составляет примерно 0,6 % всей электроэнергии, вырабатываемой в Германии [6].
В настоящее время в Великобритании действует 25 мусоросжигательных заводов, но планируется построить еще 64 на территории Англии, девять – в Шотландии и один – в Уэльсе. Однако экологические организации призывают прекратить строительство данных заводов, мотивируя это тем, что необходимо учитывать опыт других зарубежных стран, которые уже столкнулись с проблемой нехватки мусора для обеспечения мусороперерабатывающих заводов. Германия и Нидерланды, например, вышли из положения, наладив импорт отходов из других стран Европы [7].
В столице Китая назревает кризисная ситуация с переработкой мусора в связи с быстрыми темпами роста количества отходов: в настоящее время в Пекине ежедневно образуется 18 тыс. т бытовых и промышленных отходов. Если этот показатель будет увеличиваться, прирастая каждый год на 8 %, то к 2015 г., то количество ежегодно образующегося в городе мусора составит 12 млн т. Здесь зарегистрированы 13 свалок, две из которых уже закрыты из-за переполнения. Остальные будут способны перерабатывать и утилизировать городской мусор лишь в течение четырех лет. Иными словами, если не будут приниматься меры по сокращению отходов и оборудоваться новые полигоны, через 4 года негде будет хранить мусор. Вместе с тем для строительства нового полигона требуется 5–6 лет, к тому же он должен соответствовать строгим экологическим требованиям. Полигон должен располагаться не менее чем в 500 м от жилых массивов, при этом необходимо обеспечить защиту подпочвенных вод, учитывать климатические особенности местности и направление ветра. Однако таких територий в столице Китая очень мало [8].
Проблема бытовых отходов остро стоит и в Японии. Ежегодно в стране образуется 50,5 млн т ТБО. Японцы пытаются решать эту проблему различными способами. В настоящее время подавляющая часть бытовых отходов (до 75 %) сжигается и только примерно 12 % направляется на переработку. Органы местного самоуправления обеспечивают сортировку около 2,57 млн т ТБО в год, потребительские организации – еще 2,14 млн т. Бытовые отходы используются для производства экоцемента, который применяется для изготовления соединительных блоков или кубов, используемых в укреплении морских берегов. Спрос на такие изделия достигает сегодня 6 млн т в год [9]. Однако из-за входящих в состав экоцемента хлористых соединений его нельзя применять в конструкциях с железной арматурой.
В странах ближнего зарубежья в настоящее время также накопилось множество проблем в области обращения с отходами. Одной из них является эксплуатация Карасайского полигона в Казахстане, на который вывозят отходы из Алма-Аты. Постоянного собственника у полигона нет, оборудование изношено, финансирование недостаточное. При проектировании полигона не были предусмотрены системы сбора и отвода фильтрата и биогаза, что привело к возникновению многочисленных очагов самовозгорания и просачиванию фильтрата через ограждающие дамбы.
По инициативе городских властей в 2007 г. начал функционировать мусороперерабатывающий завод, который должен был уменьшить нагрузку на полигон. Предусматривался раздельный сбор отходов в контейнеры, установленные во дворах многоквартирных домов. Однако население оказалось недостаточно подготовленным к нововведению, в результате чего контейнеры использовались неэффективно.
Из-за постоянных пробок на дорогах, отсутствия системы контроля, регламентирующего график движения спецтранспорта до полигона, возникает много несанкционированных свалок как на территории города, так и за его пределами. В частном секторе сложилась особенно неблагоприятная ситуация: нередко бытовые отходы вообще не вывозят, отсутствуют контейнеры для сбора ТБО или их количество недостаточно.
В 2007 г. в Астане начал функционировать завод по производству силикатного кирпича, где в качестве сырья используются золошлаки ТЭЦ. В течение года ТЭЦ, работающая на полную мощность, сбрасывает до 600 тыс. т золошлаковых отходов. Технология завода позволяет перерабатывать 230–240 тыс. т отходов в год и выпускать 80 млн кирпичей.
В Узбекистане основным направлением обращения с ТБО в настоящее время является их захоронение на специальных свалках с общей площадью около 2 000 га.
Сложившийся в Украине механизм обращения с отходами имеет также ряд характерных черт. Предприятия – производители отходов несут здесь как бы двойную нагрузку. Они осуществляют платежи за размещение отходов независимо от затрат, связанных с удалением отходов – их сбором, транспортированием, обработкой, содержанием объектов хранения и др. Предприятия, не имеющие собственных объектов обращения с отходами, оплачивают по тарифу услуги по их приемке и захоронению на объектах централизованного удаления.
Предприятия – производители отходов облагаются тройным тарифом. Из них первый – это собственно плата за размещение, второй – плата за прием отходов на свалку по соответствующему тарифу. В состав этого тарифа также входит плата за размещение отходов, уже фактически внесенная предприятием (изъятая налоговой администрацией).
Можно утверждать, что сложившийся в Украине экономический механизм базируется именно на плате за образование отходов, основывающийся на наличии экологического риска. В мае 2008 г. в нескольких районах Киева началась работа по раздельному сбору ТБО: около каждого контейнера был установлен дополнительный контейнер со специальной крышкой желтого цвета и информационной наклейкой, который предназначался для сбора использованных изделий из пластика, бумаги, стекла и металла. Большинство жителей с пониманием восприняли новшество. Даже в тех домах, где были установлены мусоропроводы, жители выносили подлежащие вторичной переработке отходы во двор. Раздельно собранные отходы доставляли на мусоросортировочный комплекс, где их сортировали по фракциям и упаковывали в тюки; то, что раньше считалось отходами, теперь рассматривалось как вторичное сырье, пригодное для использования. Таким образом, объемы отходов, попадающих на киевские свалки, значительно уменьшились.
В последние годы раздельный сбор отходов внедряется и в столице Белоруссии – Минске. Об этом свидетельствуют соответствующие контейнеры на улицах; появились и приемные пункты – как стационарные, так и передвижные. Сегодня в Белоруссии имеются предприятия, которые могут перерабатывать отдельные виды бытовых отходов. Например, в Могилеве есть завод по переработке ПЭТФ-бутылок мощностью 28 тыс. т в год, принимающий эти отходы в прессованном виде. Стекло для переработки принимают Гомельский и Елизовский стеклозаводы. Планируется строительство сортировочных станций [10].
В России, по оценкам Research Techart, всего на начало 2010 г. существует 11 тыс. полигонов и свалок, 4 действующих мусоросжигательных завода (расположеные в Москве), 5 мусороперерабатывающих заводов; 39 мусоросортировочных комплексов и более 1 000 организаций по вывозу ТБО [11].
В нашей стране в качестве топлива используется менее 1 % ТБО, что составляет ничтожно малую величину по сравнению с подобным использованием отходов в других странах. На рис. 2 представлено использование ТБО в качестве топлива в некоторых странах [12].
В России система сортировки отходов населением практически не действует. В населенных пунктах в многоэтажных жилых зданиях (более 5 этажей) предусмотрены мусоропроводы. Для приема бытовых отходов традиционно используют передвижные и стационарные контейнеры емкостью от 0,1 до 0,8 м3. Для контейнеров оборудуют заасфальтированные или забетонированные площадки на открытом воздухе.
Таким образом, основная сложность на пути к переработке ТБО – отсутствие в нашей стране системы раздельного сбора мусора, являющейся неизбежным условием для их глубокой переработки. Для успешного управления отходами следует учитывать опыт, механизмы и технологии зарубежных стран. Немаловажное значение имеет и просветительская работа с населением.