Archives of Waste Management and Environmental Protection
http://ago.helion.pl ISSN 1733-4381, Vol. 5 (2007), p-63-70
Energetyczne wykorzystanie odpadów opakowaniowych w aspekcie ustawowego obowiązku odzysku i recyklingu
Urbaniak W. *, Wasiak W.*, Maćkowska E.** , Gaca J.** *Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Wydział Chemii – Poznań **
Akademia Techniczno-Rolnicza, Wydział Technologii I Inżynierii Chemicznej - Bydgoszcz
Streszczenie
Ostatnie zmiany w przepisach dotyczących zagospodarowania odpadów w istotny sposób zmieniły także podejście do odzysku i recyklingu odpadów opakowaniowych, zdecydowanie podnosząc znaczenie ich energetycznego wykorzystania. Taki sposób wykorzystania odpadów jest jednakże obwarowany szczegółowymi przepisami, co skutkuje poszukiwaniem różnorodnych rozwiązań umożliwiających spalanie odpadów w sposób najbardziej efektywny ekologicznie w ramach narzuconych ograniczeń prawnych. W referacie omówiono możliwy wpływ aktualnych rozwiązań legislacyjnych na tworzenie i funkcjonowanie systemów logistycznych zagospodarowujących odpady opakowaniowe, w których termiczne przekształcanie jest istotnym elementem systemu.
Abstract
Energetic utilization of packaging waste from standpoint of legal obligation of reuse and recycling
The latest changes of regulations on waste management have also significantly altered the approach to reuse and recycling of packaging waste, considerably rising the importance of their energetic utilization. Such method of waste utilization is however hedged about by detailed regulations, which results in searching for various solutions to enable burning of waste in the most ecologically effective way, when given legal limitations are considered. It has been described in this paper the possible influence of actual legal solutions on building and operation of logistic packaging waste management systems, in which thermal conversions is an important element of the system.
1.Wstęp
Jedną z istotnych konsekwencji kształtującego się w Polsce systemu zagospodarowania odpadów są stosunkowo częste zmiany przepisów, wprowadzające rozwiązania całkowicie zmieniające obowiązujące wcześniej sposoby postępowania. Nie zawsze jest to konsekwencją niesprawdzania się przepisów w praktyce, lecz zmiany te wynikają z konieczności dopasowania przepisów polskich do zmieniających się dyrektyw unijnych.
18 lutego 2004 r. weszła w życie dyrektywa 2004/12/WE nowelizująca dyrektywę 94/62/WE w sprawie opakowań i odpadów z opakowań, która określiła nowe docelowe poziomy odzysku i recyklingu odpadów opakowaniowych, a także minimalne poziomy recyklingu dla poszczególnych materiałów opakowaniowych, tzn. szkła, papieru i tektury, tworzyw sztucznych, metali oraz drewna. Minimalny poziom odzysku wszystkich opakowań ustalono na 60%, zaś poziom recyklingu wszystkich opakowań - minimalnie 55% a maksymalnie 80%. Minimalne poziomy recyklingu dla poszczególnych grup materiałowych wynoszą dla opakowań wykonanych ze:
• szkła - 60 %;
• papieru i tektury - 60 %; • metali - 50 %;
• tworzyw sztucznych - 22,5 %; • drewna - 15 %.
Postanowienia dyrektywy zostały wprowadzone do polskiego ustawodawstwa w styczniu oraz w lipcu bieżącego roku [1,2], w istotny sposób zmieniając podejście do odzysku i recyklingu odpadów opakowaniowych, przy czym w zdecydowany sposób wzrosło znaczenie ich energetycznego wykorzystania.
2. Formalnoprawne aspekty odzysku i recyklingu.
Przez wiele lat wszelkie działania związane z recyklingiem materiałów poużytkowych, w tym także odpadów opakowaniowych, obejmowały klasyczne materiały takie jak papier, metale, szkło czy tekstylia. Opakowania z papieru i tektury zagospodarowywał przemysł papierniczy, opakowania ze szkła – szklarski, a wykonane z metali – metalowy. Recykling w takich przypadkach rozumiany był jako bezpośrednie przekształcenie metalu w metal, szkła w szkło, papieru w papier itp. Wraz z powszechnym stosowaniem tworzyw sztucznych pojawiły się także zupełnie nowe kierunki recyklingu. Obok tradycyjnego recyklingu materiałowego, polegającego na ponownym zastosowaniu tworzywa w jego pierwotnej postaci, poprzez procesy fizyczne (obróbka mechaniczna) nie zmieniające podstawowych cech tworzywa, tworzywa sztuczne mogą być za pomocą procesów chemicznych lub termicznych przekształcane w nowe surowce o różnych zastosowaniach lub ze względu na wysoką wartość opałową (często wyższą niż drewna czy węgla) mogą być wykorzystane jako efektywne źródło energii.
Zgodnie z dyrektywą 2004/12/WE, do recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych zalicza się jedynie recykling materiałowy, polegający na przetworzeniu odpadu z tworzywa sztucznego na tworzywo sztuczne takiego samego rodzaju. Ustalone dyrektywą cele muszą zostać osiągnięte przez Polskę do 31 grudnia 2014 r. Obowiązkiem przedsiębiorcy jest uzyskanie odpowiedniego poziomu odzysku i recyklingu odrębnie, w przeciwnym wypadku musi wnieść tzw. opłatę produktową, proporcjonalnie do wartości niezrealizowanego odzysku i recyklingu [3]. Tak więc przy rozliczaniu wykonania obowiązków ustawowych, istotną sprawą jest kwalifikacja zrealizowanych działań.
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 5(2007) 65 Z zamieszczonych w ustawie o odpadach definicji odzysku, rozumianego jako „wszelkie działania, niestwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania, określone w załączniku nr 5 do ustawy” ( [4] - art. 3 ust. 3, pkt 9) oraz recyklingu rozumianego jako „odzysk, który polega na powtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpadach w procesie produkcyjnym w celu uzyskania substancji lub materiału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu, w tym też recykling organiczny, z wyjątkiem odzysku energii” ( [4] - art. 3 ust. 3 pkt 14) wynika, że recykling jest specyficzną formą odzysku. Inaczej mówiąc każda forma recyklingu jest odzyskiem, ale nie każdy proces odzysku kwalifikowany jest jako recykling. Zapisy wprowadzone w lipcu [2], precyzują, które procesy wymienione w załączniku 5 do ustawy o odpadach uznaje się za odzysk, a które za recykling przy obliczaniu osiągniętych poziomów. Zostały one zestawione w tabeli 1.
Tabela 1. Procesy odzysku i recyklingu ( O-odzysk, R- recykling)
Proces O R
R1 Wykorzystanie jako paliwa lub innego środka wytwarzania energii X _
R2 Regeneracja lub odzyskiwanie rozpuszczalników X X R3 Recykling lub regeneracja substancji organicznych, które nie są
stosowane jako rozpuszczalniki (włączając kompostowanie i inne biologiczne procesy przekształcania)
X X
R4 Recykling lub regeneracja metali i związków metali X X R5 Recykling lub regeneracja innych materiałów nieorganicznych X X
R6 Regeneracja kwasów lub zasad X X
R7 Odzyskiwanie składników stosowanych do usuwania zanieczyszczeń
X X
R8 Odzyskiwanie składników z katalizatorów X X
R9 Powtórna rafinacja oleju lub inne sposoby ponownego wykorzystania oleju
X X
R10 Rozprowadzanie na powierzchni ziemi w celu nawożenia lub ulepszania gleby
_ _
R11 Wykorzystanie odpadów pochodzących z któregokolwiek z działań wymienionych w punktach od R1 do R10
_ _
wymienionych w punktach od R1 do R11
R13 Magazynowanie odpadów, które mają być poddane któremukolwiek z działań wymienionych w punktach od R 1 do R12 (z wyjątkiem tymczasowego magazynowania w czasie zbiórki w miejscu, gdzie odpady są wytwarzane)
X _
R14 Inne działania polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub części
X X
R15 Przetwarzanie odpadów, w celu ich przygotowania do odzysku, w tym do recyklingu
_ _
O ile w przypadku opakowań ze szkła oraz metali, odzysk energii poprzez spalanie nie wchodzi w grę, to dla opakowań z papieru i tektury, materiałów naturalnych, w tym drewna, a w szczególności tworzyw sztucznych, może mieć kluczowe znaczenie.
Obecnie w Polsce, w przypadku opakowań z tworzyw sztucznych, dominuje klasyczny recykling materiałowy [3]. Metoda ta wymaga materiałów jednorodnych i mało zanieczyszczonych. Dobrze zdaje egzamin w przypadku recyklingu folii czy butelek po napojach lub chemii gospodarczej. Wydaje się jednak, że proste sposoby zwiększenia ilości zagospodarowywanych tą metodą odpadów opakowaniowych osiągnęły już kres swoich możliwości. Obecnie koniecznością staje się zagospodarowywanie odpadów opakowaniowych coraz bardziej zanieczyszczonych i mniej jednorodnych, co znacząco wpływa na koszty recyklingu. Ponadto rosnące wymagania jakościowe w stosunku do otrzymanych recyklatów, praktycznie uniemożliwią przetwarzanie tą metodą ogromnej części surowca pozyskiwanego z sortowania odpadów komunalnych.
W tej sytuacji konieczny jest rozwój bardziej zaawansowanych metod recyklingu, polegających na przerobie chemicznym lub termicznym. Odpowiednie dla tych celów instalacje wymagają jednak znacznie wyższych nakładów inwestycyjnych niż urządzenia do recyklingu mechanicznego. Bardziej restrykcyjne są także przepisy dopuszczające do eksploatacji takich instalacji i to nie tylko w zakresie ochrony środowiska, ale także przepisów budowlanych czy BHP. Instalacje do recyklingu surowcowego są złożonymi instalacjami przemysłowymi i nie mogą być eksploatowane tak jak np. wytwórnie granulatu, a wysokie nakłady inwestycyjne mogą zwrócić się jedynie w przypadku przerobu dużych ilości odpadów, co wymaga zapewnienia dostaw odpowiedniej ilości surowca.
3. Metody odzysku i recyklingu odpadów opakowaniowych
Gospodarcze wykorzystanie odpadów opakowaniowych może być realizowane poprzez odzysk, w tym recykling materiałowy, organiczny i termiczne przekształcanie [3]. Pomimo ciągle jeszcze przeważającego w polskim społeczeństwie, negatywnego stosunku do spalania odpadów, dla specjalistów nie ulega wątpliwości, że spełnienie wymagań w zakresie odzysku i recyklingu opakowań poużytkowych, będzie praktycznie niemożliwe
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 5(2007) 67 bez ich termicznego przekształcania. W szczególności dotyczy to opakowań z tworzyw sztucznych, w tym także opakowań wielomateriałowych, w których tworzywa sztuczne mają znaczny udział.
O roli odzysku energii zawartej w materiałach opakowaniowych świadczą kryteria oceny ekologicznej opakowań wynikające z Dyrektywy 94/62/EC, tzw. „dyrektywy opakowaniowej”. Jednym z kryteriów oceny jest spełnianie wymagań związanych z przydatnością do określonej formy odzysku, a konkretnie do wtórnego przetwórstwa materiałowego, kompostowania i biodegradacji oraz właśnie odzysku energii.
Z punktu widzenia przepisów, w metodach termicznych można wyodrębnić unieszkodliwianie i odzysk. Spalenie odpadów, którego podstawowym celem jest zniszczenie ich szkodliwych właściwości jest unieszkodliwieniem, natomiast wykorzystanie jako źródła energii, np. spalanie w piecach do produkcji klinkieru, jest odzyskiem, w tym przypadku odzyskiem energii. Jak wspomniano wcześniej, przepisy nie kwalifikują tej formy odzysku jako recyklingu. W tej sytuacji wykorzystanie odpadów, np. opakowaniowych, jako paliwa w cementowniach lub elektrociepłowniach, jest tylko odzyskiem (odzyskiem energii) i nie uprawnia do wykazania realizacji obowiązku recyklingu. Recyklingiem są natomiast (zgodnie z przepisami obowiązującymi jeszcze do końca 2007 roku), metody termicznego przekształcania odpadów, w których uzyskiwana jest substancja lub materiał o przeznaczeniu pierwotnym lub innym. Do takich metod można zaliczyć np. kraking tworzyw sztucznych, w wyniku którego powstają surowce petrochemiczne lub komponenty paliw motorowych [5]. Kwalifikację poszczególnych metod termicznego przekształcania odpadów ilustruje schemat na rys. 1 [6].
Rys. 1. Kwalifikacja metod termicznego przekształcania odpadów
Energetyczne wykorzystanie odpadów (spalanie z odzyskiem energii) może być zrealizowane poprzez :bezpośrednie spalenie w spalarni odpadów,
• wysortowanie poszczególnych grup odpadów i spalanie w spalarniach lub innych urządzeniach niż spalarnie,
• przekształcenie odpadów w tzw. paliwo alternatywne i spalanie z zachowaniem warunków identycznych jak podczas spalania odpadów,
• przekształcenie odpadów w paliwa odpowiadające wymaganiom dla paliw „klasycznych”.
Bezpośrednie spalanie jest metodą w zasadzie najprostszą, ale zostało obwarowane szczegółowymi przepisami co do urządzeń i warunków prowadzenia procesu [7]. Specjalne ograniczenia dotyczą także spalania odpadów kwalifikowanych jako niebezpieczne. Ponadto w zasadzie nie ma możliwości udokumentowania jaka ilość odpadów opakowaniowych została spalona, co z punktu widzenia realizacji obowiązku odzysku jest bardzo niekorzystne.
Odpady wysortowane lub zbierane selektywnie mogą być spalane nie tylko w spalarniach lecz także współspalane w innych urządzeniach, które jednak i tak muszą w zasadzie spełniać kryteria takie same jak spalarnie. Wysortowywanie palnych odpadów opakowaniowych z odpadów komunalnych jest jednakże celowe ze względu na przepisy dotyczące odzysku i recyklingu (możliwość ujęcia ich w ewidencji jako odpadów opakowaniowych, a nie np. jako zmieszanych odpadów komunalnych).
Paliwa otrzymywane z odpadów palnych kwalifikowane są, wg katalogu odpadów [8], jako paliwa alternatywne kod 19 12 10, i nadal pozostają odpadami, a więc ich spalanie wymaga zachowania warunków identycznych jak przy spalaniu odpadów. Należy jednak zauważyć, że możliwość eliminacji składników niebezpiecznych w trakcie przygotowywania takich paliw, zwiększa możliwości energetycznego wykorzystania odpadów.
Kruszenie
Frakcja stała popirolityczna Beton komórkowy niepełnowartościowy
Kruszenie Mieszanie Komponent Miał węglowy Spalanie Energia Popiół Odgazy
Rys. 2. Schemat ideowy otrzymywania komponentu wysokoenergetycznego.
Otrzymywanie z odpadów paliw, spełniających wymagania norm, umożliwia ich dalsze wykorzystanie z zastosowaniem przepisów obowiązujących przy stosowaniu paliw „klasycznych”, bez większości ograniczeń dotyczących odpadów. W praktyce może jednak okazać się to trudne do realizacji, dlatego należy przyjąć, że ze względów formalnych łatwiej będzie spalać zużyte opakowania jako odpady.
Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 5(2007) 69 W kontekście powyższych rozważań celowe jest poszukiwanie innych rozwiązań umożliwiających spalanie odpadów w sposób najbardziej efektywny, zarówno pod względem ekologicznym jak i ekonomicznym, w ramach narzuconych ograniczeń prawnych.
Jedną z metod zagospodarowania odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych jest ich kraking termiczny (z katalizatorem lub bez), prowadzący do otrzymania ciekłych frakcji węglowodorowych stosowanych do komponowania paliw płynnych lub jako surowiec rafineryjny [5]. Wadą tej metody jest konieczność stosowania stosunkowo czystych surowców, co w przypadku odpadów pochodzenia komunalnego jest niezwykle trudne, gdyż znajduje się w nich dużo opakowań wielomateriałowych oraz opakowań silnie zanieczyszczonych pozostałościami, także niebezpiecznymi. W efekcie powstaje dużo frakcji wysokowrzących oraz koksu.
Badania przeprowadzone w Zakładzie Kataliz Ekologicznych zlokalizowanym na terenie Zakładu „Solbet” w Solcu Kujawskim wykazały, że wysokowrząca frakcja węglowodorowa oraz koks, otrzymywane w procesie katalitycznej destrukcji opakowaniowych tworzyw sztucznych pochodzących z sortowania zmieszanych odpadów komunalnych, mogą z powodzeniem być wykorzystane do otrzymywania wysokoenergetycznego komponentu, który dodawany do gorszej jakości paliw stałych zawierających duże ilości związków siarki, obok poprawy parametrów spalania, zmniejsza zawartość tlenków siarki i kwaśnych gazów w spalinach.
Proces przedstawiony na rysunku 2, polega na zmieszaniu w odpowiednich proporcjach pozostałości popirolitycznej ze związkami wapnia. Jako źródło związków wapnia wykorzystano niepełnowartościowy beton komórkowy stanowiący odpad produkcyjny w sąsiadującym zakładzie.
Zaletą metody jest możliwość zagospodarowania zmieszanych i zanieczyszczonych odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych, a także opakowań wielomateriałowych, w sposób kwalifikowany jako odzysk, bez większości problemów występujących przy ich bezpośrednim spalaniu. Odpady opakowaniowe, zarówno przed jak i po rozdrobnieniu, charakteryzują się niską gęstością nasypową (0,25-0,45 Mg/m3). Biorąc pod uwagę, że miejsca zbierania i przygotowania odpadów są z reguły oddalone od miejsc ich spalania, koszty transportu mogą stanowić znaczne obciążenie. Jeśli odpady będą spalane na miejscu, ich magazynowanie może być kłopotliwe.
Otrzymany produkt, zawierający 60 – 65% węgla oraz 5 – 20% związków wapnia charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi, korzystnym ciężarem nasypowym, zbliżonym do koksu lub węgla, odpornością na warunki atmosferyczne oraz możliwością magazynowania jak klasyczne paliwa stałe.
4. Posumowanie
Proces produkcji komponentu, którego podstawowym składnikiem jest pozostałość po termicznej destrukcji odpadów opakowaniowych zawierających tworzywa sztuczne, umożliwia otrzymanie standaryzowanego wyrobu o polepszonych właściwości fizycznych i poprawionym składzie chemicznym, gwarantującym zmniejszenie szkodliwego
oddziaływania na środowisko. Pozwala równocześnie na zagospodarowanie znacznych ilości zmieszanych i zanieczyszczonych odpadów opakowaniowych, powiększając tym samym ilość odpadów opakowaniowych poddanych odzyskowi.
Literatura
[1] Ustawa z 21 stycznia 2005 o zmianie ustawy o obowiązkach przedsiębiorców..., Dz. U. nr 33 poz. 291
[2] Ustawa z 29 lipca 2005 o zmianie ustawy o odpadach oraz o zmianie niektórych innych ustaw, Dz. U. nr 175 poz. 1458
[3] B. Poskrobko (red) „Analiza kosztów selektywnej zbiórki, odzysku i recyklingu odpadów opakowaniowych w kontekście stawek opłat produktowych ..., Raport końcowy”, FEŚiZN, Białystok 2005, www.mos.gov.pl
[4] Ustawa z 27 kwietnia o odpadach Dz. U. nr 62 poz. 628 ze zm.
[5] W. Wasiak, W. Urbaniak, M. Chojnacka, J. Fall w Paliwa z odpadów t.IV, W. Wandrasz, K. Pikoń (red), Helion, Gliwice 2003, str 71
[6] W. Urbaniak, Recykling 1 (2004) 20-21
[7] M. Górski, „Gospodarowanie odpadami w świetle wymagań prawa wspólnotowego i polskiego prawa wewnętrznego”, Wyd. PZiTS Poznań 2005, rozdz. 4
[8] Rozporządzenie Ministra Środowiska z 27 września 2001 w sprawie katalogu odpadów Dz. U. nr 112 poz. 1206
