Mechanicko-biologická úprava odpadov

Realizáciou triedeného zberu jednotlivých zložiek komunálneho odpadu a následne ich recykláciou môžeme znížiť množstvo zmesového komunálneho odpadu (ďalej len zvyškového odpadu) na malý zlomok jeho pôvodného množstva. Skúsenosti zo zahraničia ukazujú, že v konečnom dôsledku to nemusí byť viac ako 16 % zo všetkých komunálnych odpadov. Zvyškový odpad tvoria väčšinou také odpady (materiály), ktoré sú považované za nevhodné k ďalšiemu použitiu, nerecyklovateľné a nekompostovateľné, ale aj odpady, ktoré pôvodcovia odpadu nevytriedili v rámci triedeného zberu odpadov.

Množstvo zvyškového odpadu je možné ovplyvňovať kombináciou rôznych regulačných i finančných mechanizmov. Patria medzi ne napr. uzákonenie zodpovednosti výrobcov za tovar po skončení jeho životnosti (tzv. rozšírená zodpovednosť výrobcov), množstvové poplatky pre pôvodcov odpadov (zohľadňujúce množstvo odpadov, ktoré sú zneškodňované), vysoké poplatky za ukladanie odpadov na skládky odpadov alebo hospodárny dizajn výrobkov a obalov. Je však veľmi pravdepodobné, že vždy zostane nejaká časť odpadu, ktorú pôvodcovia odpadu nedokážu vytriediť a stane sa z neho zvyškový odpad.

Ideálne by bolo, keby boli všetky zvyškové odpady pred uložením na skládky odpadov biologicky stabilizované, aby v priebehu prebiehajúcich rozkladných procesov nedochádzalo:

  • k vzniku a uvoľňovaniu metánu (plynu, ktorý sa výrazne podieľa na skleníkovom efekte),
  • ku kontaminácii podzemných či povrchových vôd,
  • či k poklesom a zosuvom skládky odpadov (v dôsledku veľkých objemových zmien v priebehu rozkladu biologicky rozložiteľných odpadov).

Dodatočné dotriedenie a biologickú stabilizáciu zvyškového odpadu zabezpečujú systémy tzv. mechanicko-biologickej úpravy odpadu (z angl. MBT – Mechanical-Biological Treatment).

1.        Čo je mechanicko-biologická úprava odpadov?

Mechanicko-biologická úprava (MBÚ) predstavuje technológiu na spracovávanie zvyškových komunálnych odpadov popr. aj ďalších odpadov, ako sú napr. odpady z podnikateľskej činnosti alebo priemyselné odpady (charakterom podobné komunálnym odpadom). Deje sa tak pomocou mechanického roztriedenia na využiteľné (materiálovo alebo energeticky) a nevyužiteľné odpady, a ďalej biologickej úpravy vytriedených biologických zložiek zvyškového odpadu. 

Je nevyhnutné si uvedomiť, že MBÚ nie je hlavné a jediné riešenie nakladania s komunálnym odpadom, teda nepatrí na začiatok systému odpadového hospodárstva. Musia mu predchádzať účinné systémy triedeného zberu odpadov priamo u pôvodcov odpadov, kompostovanie/anaeróbna digescia biologicky rozložiteľných odpadov a recyklácia vytriedených zložiek komunálneho odpadu.

Kombinácia týchto štyroch riešení zabezpečuje pohodlné splnenie požiadaviek európskej legislatívy týkajúcej sa recyklácie a skládkovania odpadov. Podľa kalkulácie českého Ministerstva životného prostredia zabezpečia účinnejšie zníženie množstva skládkovaných odpadov ako výstavba nových spaľovní odpadov.

Pomocou MBÚ sa dá ešte množstvo zvyškového odpadu (zostatok po triedení pri zdroji, recyklácii a kompostovaní/anaeróbnej digescii) znížiť zhruba o 50 %.

2.        Produkty technológie mechanicko-biologickej úpravy odpadov

Hlavným cieľom MBÚ je v maximálnej možnej miere minimalizovať dopad komunálnych odpadov na jednotlivé zložky životného prostredia. To sa dosahuje:

  • dotrieďovaním zvyškových odpadov, pokiaľ možno pre ich ďalšie využitie a 
  • stabilizáciou biologicky rozložiteľných odpadov.

Výsledné produkty sú závislé od použitých technologických postupov, ale aj od vstupných odpadov.

Výslednými produktmi – výstupmi MBÚ môžu byť:

  • odpady určené na recykláciu (hlavne kovy, sklo, poprípade niektoré druhy plastov, papiera),
  • výstup z biologickej úpravy (tzv. šedý kompost). V prípade, že to jeho kvalita umožňuje, tak využitie napr. na rekultiváciu poškodeného územia alebo skládok odpadov, budovanie protihlukových bariér popri cestách, do parkov, k rôznym iným nepoľnohospodárskym účelom,
  • bioplyn z biologickej úpravy v prípade, že sa jedná o anaeróbnu digesciu,
  • odpady k energetickému využitiu (vytriedená výhrevná frakcia vo forme paliva určená napr. do cementární, kotolní atď.),
  • odpady k termickej úprave (odpady s nižšou výhrevnosťou a horšej kvality určené do spaľovní odpadov),
  • odpady k uloženiu na skládku odpadov (biologicky stabilizovaná frakcia, ktorú nie je možné z dôvodu jej kvality využiť na vyššie spomínané účely alebo vytriedené, ale nevyužiteľné materiály napr. inertné materiály).

3.        Technologický postup pri mechanicko-biologickej úprave odpadov

Vo svete existuje veľa technologických variantov riešenia MBÚ, ktoré sú prispôsobované miestnym podmienkam a potrebám. Konkrétne riešenia sú závislé hlavne na druhoch a množstvách vstupných odpadov, ale aj na možnosti umiestenia výstupných produktov.

V súčasnosti je táto technológia využívaná predovšetkým:

  • k výraznému zníženiu množstva zložky biologicky rozložiteľných odpadov vo zvyškovom odpade s cieľom obmedziť tvorbu skleníkových plynov a škodlivých výluhov pri skládkovaní,
  • k výrobe alternatívneho paliva z ľahkej a výhrevnej frakcie zvyškového odpadu.

Ako už názov mechanicko-biologická úprava naznačuje, je táto technológia zložená z dvoch častí: mechanickej a biologickej.

3.1     Mechanická úprava

Mechanická úprava vo väčšine prípadov predchádza biologickej úprave. Proces začína vstupnou kontrolou privezených odpadov. V rámci tejto kontroly sú z procesu odobrané odpady, ktoré môžu spôsobiť nejaké komplikácie alebo odpady, pre ktoré existuje odberateľ v neupravenej forme. Je to hlavne objemný odpad (napr. matrace, veľké kusy nábytku), nebezpečné zložky KO, elektroodpad z domácností. Väčšinou nasleduje drvenie odpadu. Po drvení sa odpad posúva pásovými dopravníkmi do vysoko mechanizovanej časti zariadenia. V nej sa rôznymi mechanickými postupmi, ako sú rotačné sitá, magnetické, vzduchové alebo gravitačné separátory, od seba oddeľujú rôzne frakcie:

  • železné a neželezné kovy, ktoré idú na materiálové zhodnocovanie (zastúpené cca 5 %),
  • ľahká frakcia –  sú to spáliteľné látky (papier, plasty, textil atď.), väčšinou určené na energetické zhodnotenie. Táto frakcia sa môže rozdeľovať podľa stupňa výhrevnosti na stredne výhrevné a vysoko výhrevné frakcie (cca 40 %),
  • ťažká frakcia – je to väčšinou inertný materiál určený na skládkovanie (cca 15 %),
  • biologická frakcia, ktorá je určená na spracovanie do druhej časti zariadenia – do biologickej úpravy (cca 40 %).

3.2      Biologická úprava

Vytriedená biologicky rozložiteľná frakcia je biologicky stabilizovaná pomocou aeróbnych či anaeróbnych procesov (alebo ich kombináciou).

Jedná sa väčšinou o intenzívne procesy aeróbneho kompostovania v uzavretých diskontinuálnych (niekedy aj kontinuálnych) fermentoroch (v tuneloch, boxoch, bubnoch atď.), v ktorých je substrát po dobu 7 – 10 dní prevzdušňovaný pomocou nútenej aerácie. Vznikajúce plyny sú odsávané do zariadenia pre čistenie plynov (biofiltrov). Fermentácia prebieha pri teplote 60 – 75 °C, čo zabezpečuje dokonalú hygienizáciu substrátu. 

Druhou možnosťou je využitie procesov anaeróbnej digescie. Používajú sa pritom technológie suchej alebo aj mokrej fermentácie. Tá prebieha v termofilnom režime (cca 55 °C). Získaný bioplyn je využívaný k výrobe elektrického prúdu a tepla. Elektrická energia je dodávaná do rozvodnej siete a teplo je využívané v samotnom závode napr. na vykurovanie, ohrev vody, ale aj k ohrevu materiálu pred vstupom do fermentora.

Proces biologickej úpravy je ukončený aeróbnou stabilizáciou, ktorej cieľom je dosiahnutie požadovaných vlastností výstupu. Tá prebieha buď v pásových hromadách na voľnej vodohospodársky zabezpečenej ploche alebo v krytých halách. Počas tejto fázy je substrát niekoľkokrát prekopávaný mostovými alebo frézovými prekopávačmi (podľa veľkosti a tvaru zakládky). Doba trvania biologickej úpravy môže byť rôzna a závisí od zvolenej technológie a  požiadaviek na výstup. Intenzívna časť biologickej úpravy trvá max. do 21 dní. Celý proces biologickej úpravy trvá cca 6 až 16 týždňov.

V niektorých prípadoch nasleduje po biologickej úprave ešte dodatočná mechanická úprava. Pokiaľ si to požiadavky na výstupný produkt vyžadujú, môže byť zaradená ďalšia časť mechanickej úpravy, buď medzi jednotlivé biologické stupne (intenzívny proces a aeróbnu stabilizáciu) alebo po úplnom ukončení biologickej úpravy. Používajú sa k tomu väčšinou bubnové sitá (niekedy doplnené aj o magnetický a vzduchový separátor), ktoré oddeľujú nerozložené zvyšky, ktoré sa potom vracajú späť do procesu.

4.        Kedy je biologický odpad stabilizovaný?

Stabilizáciou je (podľa pracovného dokumentu Európskej komisie „Biologické spracovanie biologických odpadov“ /DG.ENV.A.2/) zníženie rozložiteľnosti biologických odpadov, ktoré sa  prejavuje minimalizáciou zápachu a poklesom respiračnej aktivity za obdobie 4 dní (AT4) pod 10 mg O2/g sušiny odpadu. Takto stabilizovaný odpad už nie je považovaný za biologicky rozložiteľný odpad v zmysle Smernice EU 1999/31/EC "o skládkach odpadov". [4]

Dnes sa v praxi používajú dve metódy na zistenie biologickej stability odpadu, ktoré sú založené na meraní jeho biologickej aktivity.

Prvá z nich sa používa pod názvom „AT4“ predovšetkým v nemecky hovoriacich krajinách. Hodnotí spotrebu kyslíka sledovaného materiálu v priebehu štyroch dní. Dostatočne biologicky stabilný materiál má mať pokles respiračnej aktivity na 5 – 7 mg O2/g sušiny. Zároveň sú uplatňované aj ďalšie ukazovatele stabilizácie upraveného odpadu, a to produkcia plynov za 21 dní v anaeróbnych podmienkach (G21), limitovaná 20 l/kg suš. odpadu a obsah uhlíka vo vodnom výluhu odpadu (TOC), limitovaný v Rakúsku 250 mg/l. [4]

Druhá metóda – Dynamický respiračný index (DRI), je používaný napríklad v Taliansku. Je tiež založený na spotrebe kyslíka. Avšak spôsob merania je rozdielny. Stabilizovaný odpad by mal dosahovať hodnotu DRI nižšiu ako 1 000 mg O2 * kg VS-1 * h-1(mg O2 na kg spáliteľných látok za jednu hodinu). [2]

Posúdenie, či je odpad dostatočne stabilizovaný alebo nie, je okrem environmentálneho hľadiska dôležité aj s ohľadom na vyššie spomínanú smernicu Rady č. 1999/31/ES o skládkach odpadov. Tá ukladá členským štátom povinnosť znižovať množstvo skládkovaných biologicky rozložiteľných odpadov. Stabilizovaný biologicky rozložiteľný odpad už nepodlieha v telese skládky výraznej biologickej degradácii, čo znamená, že je považovaný za inertný. Môže sa teda skládkovať bez toho, aby to bolo v rozpore s touto smernicou.

Tabuľka č. 1: Parametre zvyškového komunálneho odpadu pred a po spracovaní MBÚ. [4]

Parameter

Jednotka

Zvyškový komunálny odpad

nespracovaný

po MBÚ

Hmotnosť

%

100

20 – 35

Objem

%

100

18 – 20

Strata žíhaním

% suš.

55 – 66

28 – 44

Výhrevnosť

MJ/kg

8,7 – 10,9

5,2 – 7

Objemová váha po komprimácii

t/m3

0,9

1,3 – 1,6

Respiračná aktivita AT4

mg O2/g suš.

36 – 80

5 – 7

Tvorba plynov (21 dní)

Nl/kg suš.

140 – 190

20

Vylúhovateľný uhlík (TOC)

mg C/l

3000 – 4000

82 – 92

 

5.        Náklady na mechanicko-biologickú úpravu odpadov

Náklady na spracovanie odpadov v krajinách EU v zariadeniach na MBÚ sú 60 až 75 Eur na tonu upraveného odpadu [1].

V Nemecku sa cena za úpravu odpadov v zariadeniach MBÚ, ktoré sú na vysokej technickej úrovni, pohybuje medzi 50 až 85 Euro/tonu vrátane následného uloženia stabilizovaného odpadu na skládku odpadov. Pre porovnanie je potrebné uviesť aj náklady na spálenie odpadov v spaľovniach komunálnych odpadov, ktoré sa pohybujú medzi 60 až 375 Eur na tonu s tým, že nízka cena je uvedená iba pre vysoko výhrevné odpady. [2]

Nemecký spolkový úrad pre životné prostredie (Umweltbundesamt) nechal vypracovať štúdiu, ktorá porovnáva náklady na spaľovanie odpadov a ich spracovanie v zariadeniach MBÚ. Náklady na spaľovanie zvyškového odpadu sa pohybujú v priemere na sume 173 Eur na tonu, náklady na MBT na sume 157 Eur na tonu. Pre porovnanie uvedieme ešte priemerné náklady na kompostovanie biologického odpadu na kompostárni s ročnou kapacitou 15 000 ton, ktoré v Nemecku dosahujú 61 – 113 Eur na tonu a na bioplynovej stanici s rovnakou kapacitou 72 – 118 Eur na tonu spracovaného biologického odpadu. [2]

Rovnako aj analýzy MŽP ČR hovoria v prospech metódy MBÚ oproti spaľovniam odpadov. Analýzy ukázali, že stratégia, ktorá kombinuje intenzívne triedenie (a na to nadväzujúca recyklácia a kompostovanie), MBÚ a prevenciu, vyžaduje v Českej republike celkové investície o 1,6 až 6,5 miliardy Kč nižšie (investícia 10 až 14,9 mld. Kč) ako koncepcia, ktorá by sa opierala o stavbu ďalších spaľovní odpadov (investícia 16,5 mld. Kč). Rovnako aj prevádzkové náklady budú pri ekologickom modeli nižšie o 1,2 – 1,7 mld. Kč za rok v porovnaní so spaľovaním odpadov. [3]

Tabuľka č. 2: Príklad investičných nákladov na vybudovanie zariadenia na MBÚ pri kapacite 40 tisíc ton odpadu za rok. [7]

Položka

Investičné náklady

Mechanická časť

1,8 mil. Eur

Suchá anaeróbna linka a aeróbna stabilizácia

4 mil. Eur

Úprava plynu

1,1 mil. Eur

Stavebná časť

3,5 mil. Eur

Celkom:

10,4 mil. Eur

Investičné náklady pri kapacite 100 tis. ton = 29 mil. Eur

 

6.        Výhody mechanicko-biologickej úpravy odpadov [2]

Asi najväčšou výhodou zariadení MBÚ je ich flexibilita, ktorá umožňuje prispôsobenie sa dosiahnutej úspešnosti triedenia odpadov v danej lokalite. Môžu byť stavané modulárnym spôsobom a ihneď, ako sa zvýši množstvo vytriedeného odpadu priamo pri zdroji, je možné ich ľahko upraviť napr. na výrobu vysoko kvalitného kompostu alebo na prevádzky na spracovanie odpadových materiálov.

Je možné ich vybudovať podstatne rýchlejšie ako podobne veľkú spaľovňu odpadov, a pritom s výrazne nižšími investičnými a prevádzkovými nákladmi. Môžu mať i relatívne malú kapacitu, čo je z hľadiska nákladov rovnako výhodné pre decentralizované oblasti s nižšou hustotou obyvateľov.

Na rozdiel od spaľovní odpadov toto riešenie nevytvára trvalý dopyt po odpadoch. Kombinácia zariadení MBÚ s kvalitne zavedeným systémom triedenia odpadov priamo pri zdroji vedie k zníženiu toxicity zvyškového odpadu a ku značnému zmenšeniu jeho objemu oproti súčasnej úrovni.

Nové moderné systémy MBÚ vykazujú väčšiu redukciu hmotnosti i objemu odpadu, ako je možné dosiahnuť spaľovaním. Navyše pri dobrom plánovaní a riadení poskytujú užitočné produkty.

MBÚ systémy kombinujú celý rad spracovateľských krokov, ktorými sa zo zvyškového odpadu odstráni maximum recyklovateľných, biologicky rozložiteľných a toxických materiálov za vzniku inertného (stabilizovaného) finálneho produktu.

Toxicita mechanicko-biologicky upraveného odpadu je viac ako 20 násobne nižšia ako v prípade zmesového komunálneho odpadu. [8]

MBÚ znižuje množstvo produkovaného skládkového plynu na skládkach odpadov v priemere o 90 % v porovnaní s neupraveným zmesovým komunálnym odpadom. [8]Niektorí autori usudzujú, že pomalý vývoj zvyškového metánu z odpadov upravených MBÚ vedie pravdepodobne k tomu, že ten je celkom oxidovaný mikroorganizmami žijúcimi na povrchu skládky.

Odpad spracovaný pomocou MBÚ môže byť na skládke odpadov 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 o 80 – 90 %.

Vyššie uvedené faktory môžu výrazne predĺžiť životnosť existujúcich skládok odpadov. V závislosti na začiatočnej situácii a na zvolenom type procesu môže upravený odpad pomocou MBÚ životnosť skládky odpadov minimálne zdvojnásobiť. MBÚ tiež výrazne znižuje nebezpečenstvo požiarov na skládkach odpadov. Vytriedením spáliteľnej frakcie a stabilizáciou biologicky rozložiteľných odpadov sa môže vzniku požiarov úplne zabrániť.

MBÚ systémy umožňujú mestám a regiónom výrazne zvýšiť mieru využitia komunálneho odpadu. Napríklad kanadské mesto Halifax s 350 000 obyvateľmi zvýšilo mieru využitia komunálneho odpadu na 61 % potom, čo bol zavedený účinný systém triedeného zberu odpadu spolu s MBÚ. Edmonton s 900 000 obyvateľmi dosiahol v roku 2000 mieru využitia odpadov až 70 %. Desiatky takýchto prípadov kombinácií trojskupinového systému triedeného zberu odpadu a MBÚ existujú taktiež v Nemecku, Rakúsku, Taliansku, Belgicku a v ďalších krajinách.

Zdroje a citácie:

[1]

Ladomerský, J., Samešová, D., Kapustová, B.: Skládkovanie odpadov v systéme odpadového hospodárstva. TU Zvo­len, Fakulta Ekológie a environmentalistiky, Katedra environmentálneho inžinierstva, Zborník prednášok zo seminára: Trvalo udržateľné nakladanie s odpadmi, Spoločnosť priateľov Zeme, Košice, 1998

[2]

Kropáček, I., Habart, J.: Mechanicko-biologická úprava odpadov. Kompostovanie – príručka o zbere a zhodnocovaní biologických odpadov, Priatelia Zeme – SPZ, Košice, 2005

[3]

Informačný list: Mechanicko biologická úprava odpadů – významný příspěvek k recyklaci a materiálovému využití odpadu, Hnutí Duha, Brno, 2004

[4]

Váňa, J.: Mechanicko-biologická úprava odpadů, www.biom.cz, 2003

[5]

http://www.mbu.cz/cz/Cojembu.php

[6]

Habart, J.: Integrovaný systém nakládání s odpady, mechanicko biologická úprava a dynamický respirační index jako ukazatel biologické stability, www.biom.cz, 2003

[7]

Habart, J.: Jiný pohled na ekonomiku MBÚ a spaloven, Česká zemědělská univerzita v Prahe, CZ Biom – prednáška

[8]

Wittmayer, M.: Mechanical-biological treatment of municipal waste, Institut fur Kreisluafwirtshaft GmbH, Bremen 2002

[9]

Department for Environment Food & Rural Affairs: Mechanical Biological Treatment of Municipal Solid Waste, 2013

[10]

Mechanical Biological Treatment: a Guide for Decision Makers - processes, policies and markets, Juniper Consultancy Services/SITA/Assurre, březen 2005.

[11]

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:52008DC0811:SK:NOT

 

autor: Branislav Moňok, Priatelia Zeme – SPZ

V Košiciach 23. januára 2014

PrílohaVeľkosť
Vyjadrenie k MBU od MŽP, strana 11.31 MB
Vyjadrenie k MBU od MŽP, strana 2719.24 KB
Vyjadrenie k MBU od MŽP, strana 1Vyjadrenie k MBU od MŽP, strana 2
Citácie:
MOŇOK, Branislav. Priatelia Zeme - SPZ. Mechanicko-biologická úprava odpadov [online]. 2014-02-03 [cit. 2018-11-15]. URL: <http://www.priateliazeme.sk/spz/node/8262>.
Táto podstránka bola vytvorená: 3. február 2014 - 22:52, naposledy bola upravená: 3. február 2014 - 23:15.