Ocena cyklu życia (LCA) systemów gospodarki odpadami Emilia den Boer Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechnika Wrocławska XVI Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa - Kompleksowa gospodarka odpadami; Szczecin, 5-7 września 2012
Zakres Wyniki oceny cyklu życia (LCA) wariantów gospodarki odpadami w ujęciu systemowym Porównanie szacunkowych kosztów dla różnych rozwiązań selektywnego zbierania
Zakres LCA gospodarki odpadmi od kołyski do grobu (LCA-IWM) zbieranie odbieranie transport przetwarzanie / składowanie frakcje do odzysku surowce wtórne recykling odpady organiczne korzyści zastąpienie produktów: szkło papier metale tworzywa szt. produkcja pojemników kompost kompostowanie Composting energia Digestion fermentacja odpady resztkowe paliwo alternatywne mechan.-biolog. przetwarzanie (stabilizacja) mechan.-biolog. przetwarzanie (fermentacja) kompost energia paliwo alternatywne nawóz torf elektryczność ciepło nawóz torf energia węgiel węgiel elektryczność ciepło termiczne przetwarzanie składowanie produkcja pojazdów budowa instalacji
Ilość i skład odpadów z obszarów zabud. jednorodzinnej i wielorodzinnej, kg/m rok 900 800 700 600 Wielkogabarytowe ZSEE Zmieszane pozostałe frakcje 500 Niebezpieczne 400 300 Odpady zielone Bioodpady Tworzywa i kompozyty 200 Metale 100 0 kg/m rok kg/ M rok szkło Papier i karton zabudowa wielorodzinna zabudowa jednorodzinna
I wariant zbierania www.mos.gov.pl 6 indywidualnie gromadzonych frakcji: papier, szkło, tworzywa i wielomateriałowe, metale, BIO i
II wariant zbierania papier, szkło, tworzywa wielomateriałowe metale bioodpady (kuchenne + ogrodowe) frakcja BIO odpady
Założone poziomy selektywnej zbiórki obecne i na rok 2020 Zbieranie 6 indywidualnych frakcji (4 surowcowe + BIO + zmieszanych) Obecny poziom selektywnej zbiórki Odpady odbierane od mieszkańców lub z punktów selektywnej zbiórki Papier i karton 6% 50% 0% Szkło 8% 50% 0% Metale 0% 50% 0% Tworzywa i kompozyty 3% 50% 0% Bioodpady 30% zab. wielorodz., 60% 0% jednorodz. Suche frakcje surowcowe 0% 0% 50% Zmieszane pozostałe frakcje 100% 100% 100% Odpady dostarczane do PSZOK lub zbierane w inny sposób Odpady zielone 43% 80% 80% Niebezpieczne 2% 80% 80% ZSEE 80% 80% Wielkogabarytowe 78% 80% 80% Zbieranie 3 frakcji (suchych surowców + BIO + zmieszanych) 30% zab. wielorodz., 60% jednorodz.
Zakres obliczeń modelu zbierania i transportu odpadów garaż prztwarzanie lub składowanie stacja przeładunkowa obszar miasta obszar odbierania odpadów Legenda: Pojazdy odbierające odpady Pojazdy transportujące odpady (ciągła linia czarna) (przerywana linia zielona)
Przykładowe założenia do modelu zbierania i transportu odpadów dla Wrocławia Rozstaw opróżnianych pojemników na odpady w zabudowie wielorodzinnej Rozstaw opróżnianych pojemników na odpady w zabudowie jednorodzinnej Odległość od punktów zbierania do sortowni dla selektywnie zbieranych frakcji Odległość od punktów zbierania do stacji przeładunkowej odp. zmiesznych Odległość od stacji przeładunkowej do składowiska/zakładu zagospodarowania zmieszanych odpadów Prędkość pojazdu opróżniającego pojemniki w trakcie zbiórki w zabudowie jednorodzinnej Prędkość pojazdu opróżniającego pojemniki w punktach selektywnej zbiórki Czas załadunku worka (do 10 kg) przez 2-osobową załogę Czas załadunku kontenera <500 kg przez 2-osobową załogę Czas załadunku kontenera >500 kg przez 2-osobową załog Max. ładowność pojazdów opróżniających pojemniki Max. ładowność pojazdów transportujących odpady (po stacji przeładunkowej) 100 m 15 m 15 km 15 km 80 km 10 km/h 30 km/h 15 sek. 2 min. 3 min. 6 Mg 18 Mg
Przykładowe wyniki pośrednie 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Całkowita liczba przejechanych kilometrów [tys. km/rok] Obecny 4 indyw. frakcje + BIO+ suche surowce + BIO + 350 300 250 200 150 100 50 0 Wymagany czas pracy [tys. godz./rok] Obecny 4 indyw. frakcje + BIO+ suche surowce + BIO + przez pojazdy opróżniające pojemniki przez pojazdy transportujące odpady pojazdów opróżniających pojemniki pojazdów transportujących odpady Wymagana liczba pojazdów 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Obecny 4 indyw. frakcje + BIO+ suche surowce + BIO + pojazdów opróżniających pojemniki pojazdów transportujących odpady
LCA wariantów zbierania i transportu, [MR liczba mieszkańców równoważnych] MR 3000,0 2500,0 2000,0 eurtofizacja zakwaszenie środowiska emisja fotoutleniaczy toksyczność zmiany klimatu zużycie surowców 1500,0 1000,0 500,0 0,0 obecny 4 indyw. frakcje + BIO+ suche surowce + BIO +
zł / M miesiąc Koszty systemów, zł/m miesiąc (brutto) 12,0 10,0 8,0 6,0 7,6 10,7 8,3 4,0 2,0 0,0 obecny 4 indyw. frakcje + BIO+ Odbieranie (opróżnianie pojemników) i transpot Zbieranie odpadów (koszt worków i pojemników) suche surowce + BIO + Koszt systemu zbiórki 5 indywidualnych frakcji (+ ) jest o ok. 40% wyższy od obecnego, Koszt zbiórki suchych surowców, frakcji BIO i zmieszanych jest wyższy tylko o 10% od obecnego.
zł / M miesiąc Całkowity koszt zagospodarowania odpadów (uwzgl. średnie ceny przyjęcia poszczególnych frakcji z trzech MBP w Polsce), zł / M miesiąc 20,0 18,0 18,3 19,4 17,2 Obsługa systemu (5%) Wielkogabarytowe 16,0 ZSEE 14,0 Zmieszane pozostałe 12,0 10,0 Niebezpieczne Odpady zielone Suche surowce 8,0 Bio-odpady 6,0 Tworzywa i kompozyty 4,0 2,0 Metale Szkło Papier i karton 0,0 Stan obecny 4 indyw. surowce + BIO+ suche surowce + BIO + Odbieranie, zbieranie, transport
Efektywność systemów zbierania Zbieranie frakcji suchych surowców + BIO zdecydowanie korzystniejsze zarówno pod względem ekologicznym jak i ekonomicznym zgodnie z definicją Ustawy o odpadach art. 3 ust. 3 pkt. 15a, określającą selektywne zbieranie jako takie zbieranie, w ramach którego dany strumień odpadów, w celu ułatwienia określonego sposobu przetwarzania, obejmuje jedynie rodzaje odpadów charakteryzujące się takimi samymi właściwościami i takim samym charakterem interpretowany jako wymóg indywidualnej zbiórki
Ocena Cyklu Życia wg dyrektywy 2008/98/WE Stosując hierarchię postępowania z odpadami ( ) państwa członkowskie podejmują środki sprzyjające rozwiązaniom, które dają najlepszy dla środowiska wynik całkowity. Może to oznaczać dla niektórych strumieni odpadów odstąpienie od tej hierarchii, jeżeli jest to uzasadnione zastosowaniem metodologii myślenia o cyklu życia, obejmującej całkowity wpływ związany z wytwarzaniem i gospodarowaniem takimi odpadami. Projekt Ustawy o odpadach nie transponuje tego zapisu
Zakres LCA gospodarki odpadmi od kołyski do grobu (LCA-IWM) zbieranie odbieranie transport przetwarzanie / składowanie frakcje do odzysku surowce wtórne recykling odpady organiczne korzyści zastąpienie produktów: szkło papier metale tworzywa szt. produkcja pojemników kompost kompostowanie Composting energia Digestion fermentacja odpady resztkowe paliwo alternatywne mechan.-biolog. przetwarzanie (stabilizacja) mechan.-biolog. przetwarzanie (fermentacja) kompost energia paliwo alternatywne nawóz torf elektryczność ciepło nawóz torf energia węgiel węgiel elektryczność ciepło termiczne przetwarzanie składowanie produkcja pojazdów budowa instalacji
PSZOK etc. Gromadzenie w pojemnikach, odbieranie, transport Sortowanie Obecny system gospodarki odpadami - Wrocław Odpady zielone 6198 Mg/a Kompostowanie Kompost Zastąpienie nawozów Papier i tektura Odpady zielone Tworzywa Szkło 7844 Mg/a 2285 Mg/a 7354 Mg/a Recykling Materiały wtórne Zastąpienie pierwotnych surowców Metale 3 020 Mg/a RDF 20 500 Mg/a Odzysk energii: cementownie Zastąpienie węgla Odpady 228 380 Mg/a Składowanie Zastąpienie energii elektr. Inne: ZSEE, niebezpieczne, wlkgab. Odzysk składowanie ok. 86%
PSZOK etc. Gromadzenie w pojemnikach, odbieranie, transport Sortowanie Wariantowe rozwiązania założone dla roku 2020: Zwiększony recykling + I) tlenowe MBP, II) beztlenowe MBP lub III) spalanie odpadów Odpady zielone 14 683 Mg/a Odpady kuchenne i orgodowe 16 130 Mg/a Papier i tektura 24 944 Mg/a Kompostowanie Kompost Zastąpienie nawozów Odpady zielone Zmieszane suche surowce Tworzywa i wielom. 17 271 Mg/a Szkło 14 037 Mg/a Recykling Materiały wtórne Zastąpienie pierwotnych surowców 193 963 Mg/a Metale 3 227 Mg/a RDF 55 419 Mg/a Odzysk energii: cementownie Zastąpienie węgla Wariant I Odpady MBP część mechaniczna Wariant II MBP część mechaniczna Tlenowa stabilizacja Beztlenowa stabilizacja 84 800 Mg/a Składowanie Zastąpienie konwencjonalnej energii elektr. i ciepła Wariant III Spalanie 47 600 Mg/a Składowanie lub odzysk żużli, unieszkodliwianie popiołów Inne: ZSEE, niebezpieczne, wlkgab. Odzysk
Wynik LCA dla wariantu I zwiększony recykling + tlenowe MBP MR 10 000 Wariant I tlenowe MBP 0-10 000 Zbiórka MBP (z odzyskiem RDF) Składowanie Kompostowanie Termiczne Recykling -20 000-30 000-40 000-50 000 eurtofizacja zakwaszenie środowiska emisja fotoutleniaczy toksyczność zmiany klimatu zużycie surowców LCA: Wartości ujemne korzyści dla środowiska, Wartości dodatnie obciążenie środowiska
Wynik LCA dla wariantu II zwiększony recyk. + beztlenowe MBP MR 10 000 Wariant II beztlenowe MBP 0-10 000 Zbiórka MBP (z odzyskiem RDF i biogazu) Składowanie Kompostowanie Termiczne Recykling -20 000-30 000-40 000-50 000 eurtofizacja zakwaszenie środowiska emisja fotoutleniaczy toksyczność zmiany klimatu zużycie surowców
Wynik LCA dla wariantu III zwiększony recyk. + spalanie MR 10 000 Wariant III spalanie 0-10 000-20 000-30 000 Zbiórka MBP Składowanie Kompostowanie Termiczne (z odzyskiem energii el. i ciepła) Recykling -40 000-50 000-60 000-70 000-80 000 eurtofizacja zakwaszenie środowiska emisja fotoutleniaczy toksyczność zmiany klimatu zużycie surowców
Porównanie wariantów MR 20 000 Porównanie wyników LCA dla wszystkich wariantów 0-20 000 wariant obecny wariant I tlenowe MBP wariant II beztlenowe MBP wariant III spalanie -40 000-60 000-80 000-100 000-120 000 Recykling Termiczne Kompostowanie Składowanie MBP Zbiórka W każdym wariancie korzyści dla środowiska (ujemne wartości) przewyższają obciążenia dla środowiska (dodatnie wartości) wynika to z faktu że odpady stanowią surowiec materiałowy i energetyczny, którego nie trzeba wytwarzać
Wnioski Recykling surowców ma bardzo korzystny wpływ na środowisko. Beztlenowe MBP stanowi korzystniejszy wariant od tlenowego MBP z uwagi na odzysk energii. Generalnie lepszy wynik całkowity osiągają systemy z technologiami zagospodarowania odpadów w których odzyskiwana jest energia elektryczna. Zdecydowanie najkorzystniejszy ekologicznie dla przyjętych warunków jest wariant III obejmujący spalanie odpadów zmieszanych (analizy ekonomicznej nie opracowano). W MBP wydzielana jest frakcja paliwowa, jednak jej zastosowanie w cementowni wiąże się z niższą korzyścią dla środowiska niż gdyby była ona wykorzystywana w energetyce.
Wnioski (2) Obliczenia jednoznacznie wskazują, że najkorzystniejsze zarówno pod względem ekonomicznym, jak też ekologicznym jest ich zbieranie w ramach łączonej frakcji tzw. suchych surowców (+ osobno bioodpady i osobno pozostałe odpady zmieszanie), a nie pięciu indywidualnych frakcji surowcowych. Szacunkowe koszty tych trzech wariantów zbierania odpadów i późniejszego zagospodarowania uzyskanych frakcji, zgodnie z aktualnymi cenami, wahają się w zakresie 16,4 do 18,5 zł/mieszkańca w miesiącu (z obsługą systemu 17,2 19,4 zł/m mies.)