Problemy i ryzyka związane ze spalaniem odpadów

 Zdjęcie spalarni za Wikipedią

W kolejnych publikacjach będę przypominał swoje felietony poświęcone moim zmaganiom z pomysłem budowy spalarni odpadów komunalnych w Mielcu na terenie Elektrociepłowni. Publikowałem  je po raz pierwszy w 2012 roku, potem przypominałem w 2018. Myślę, że nic, lub niewiele straciły na swojej aktualności.

 

PROBLEMY ZWIĄZANE Z UTYLIZACJĄ ODPADÓW

26 stycznia 2012 andrzej talarek

 

2009‐11‐29

 

 

PROBLEMY ZWIĄZANE Z UTYLIZACJĄ ODPADÓW -

 

Spalarnie odpadów komunalnych

 

Dr inż. Robert Tylingo – Politechnika Gdańska Katedra Chemii, Technologii i Biotechnologii Żywności.

Jest to „wyciąg” tekstu ze slaju Pana Doktora.

 

 

Instalacje spalania odpadów

 

􀂅 instalacje wykorzystywane do termicznego przekształcania odpadów lub produktów ich wstępnego przetwarzania, z odzyskiem lub bez odzysku wytwarzanej energii cieplnej;

􀂅 obejmuje to spalanie przez utlenianie odpadów, jak również inne procesy przekształcania termicznego odpadów, w tym pirolizę, zgazowanie i proces plazmowy, o ile substancje powstające podczas przekształcania są następnie spalane.

 

 

Wymagania dotyczące składowania odpadów komunalnych

 

􀂅 Zgodnie z zapisami rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 r. w sprawie kryteriów i procedur dopuszczenia odpadów do składowania na składowiskach danego typu (Dz. U. Nr 186, poz. 1553)

􀂅 nie można składować odpadów komunalnych, których wartości graniczne przekraczają:

􀂆 ogólny węgiel organiczny TOC jest > 5%

􀂆 strata przy prażeniu jest > 8%

􀂆 ciepło spalania jest > 6 MJ/kg

􀂅 Podobne przepisy, dotyczące zakazu składowania nieprzetworzonych odpadów komunalnych obowiązują w Austrii w Niemczech, Holandii, Belgii i w pewnym sensie wymuszają potrzebę budowy spalarni odpadów.

􀂅 Ze względu na istotne problemy z praktycznymi możliwościami wdrożenia ww. rozporządzenia przewiduje się, że zastosowana zostanie karencja do końca roku 2012.

 

 

Spalarnie odpadów komunalnych w UE-15

 

UE–15 obecnie: około 400  instalacji

􀂅 Francji (123),

􀂅 Niemczech (60)

􀂅 Włoszech (49),

􀂅 najmniej w: Finlandii, Węgrzech i Polsce (po 1).

􀂅 Cena kilowatogodziny energii elektrycznej sprzedawanej przez zakłady waha się od 3 eurocentów w Niemczech – do 9 we Włoszech.

􀂅 W tym ostatnim kraju, podobnie jak w Belgii, Holandii i Danii, energia wytwarzana z odpadów uzyskuje tzw. zielone certyfikaty.

 

 

Emisja CO2

 

􀂅 USTAWA z dnia 22 grudnia 2004 r. o handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych i innych substancji

􀂅 Aktualnie spalarnie są zaliczane do zakładów emitujących CO2

􀂅 Rewizja dyrektywy dotyczącej handlu emisjami ma doprowadzi do wyłączenia spalarni jako zakładów emitujących CO2

 

 

Jak działa spalarnia w Warszawie

 

􀂅 Odpady spalane są w przedziale temperatur 850- 1150°C,

􀂅 Powstający żużel zsypuje się do leja z kurtyną wodną, gdzie następuje jego schłodzenie.

 

 

Produkcja energii

 

􀂅 Spaliny z komory spalania przepływają do komory dopalania, gdzie przebywają min 2 s w temperaturze ok. 950°C.

􀂅 Następnie kierowane są do kotła odzysknicowego, w którym otrzymujemy parę przegrzaną o temperaturze 380°C i ciśnieniu 40bar.

􀂅 Para przegrzana podawana jest na turbozespół który wytwarza energię elektryczną.

 

 

Oczyszczanie spalin

 

􀂅 etap I – zmniejszenie ilości tlenków azotu na drodze niekatalitycznej redukcji NOx,

􀂅 etap II – redukcja kwaśnych zanieczyszczeń spalin (tj. dwutlenek i trójtlenek

siarki, chlorowodór, fluorowodór) pył i części metali ciężkich,

􀂅 etap III – redukcja takich zanieczyszczeń jak: metale ciężkie, dioksyny i furany, pozostałe związki organiczne.

 

 

Etap I

 

􀂅 Odparowana woda amoniakalna po zmieszaniu z powietrzem z otoczenia jest

wdmuchiwana do przestrzeni kotła w zakresie temperatur 850 do 950°C, w skutek

czego następuje rozpad tlenków azotu na elementarny azot i parę wodną, bez żadnych produktów ubocznych.

 

 

Etap II

 

􀂅 Spaliny z kotła wprowadzane są do absorbera, gdzie następuje schłodzenie do temperatury ok. 140°C.

􀂅 Następnie do kolektora spalin za absorberem podawany jest (świeży) suchy wodorotlenek wapnia Ca(OH)2, który reagując ze spalinami tworzy substancje stałe, które separowane są ze strumienia spalin na filtrach workowych.

 

 

Etap III

 

􀂅 Proces ten zachodzi w adsorberze przeciwprądowym WKV działającym na zasadzie adsorpcji na koksie aktywnym. Przeciwprądowo poruszające się złoże adsorbentu w stosunku do przepływu spalin, pozwala na najlepsze z możliwych oczyszczanie spalin przy jednoczesnym minimalnym zużyciu koksu aktywnego.

 

 

Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych

 

􀂅 Uruchomiony 2.07.2001

􀂅 Koszt budowy Zakładu wyniósł ok. 180 mln zł

􀂅 Zdolność przerobowa

􀂆 odpady przeznaczone do spalenia – ok. 57 tys. Ton

􀂆 odzyskane metale – ok. 4 tys. ton

􀂆 wyprodukowany kompost – ok. 18 tys. Ton

􀂆 wytworzona energia elektryczna – ok. 21 tys. MWh

􀂆 wyprodukowany z odpadów wtórnych (żużli i popiołów) granulat – ok.23 tys. Ton

􀂅 Produkty poprocesowe (żużel pył i popiół pochodzące ze spalania odpadów) są zestalane wg. Technologii szwajcarskiej firmy GEODUR CIS AG.

􀂅 Technologia ta polega na zestaleniu produktów poprocesowych przy użyciu środka wiążącego GEODUR, którego koncentrat jest mieszaniną substancji nieorganicznych monomerów i polimerów aktywnych powierzchniowo i cementu.

􀂅 Zestalone w ten sposób odpady mogą być deponowane na składowiskach

􀂅 Materiał ten może być także zastosowany w budownictwie drogowym.

 

 

 

Sytuacja Niemiec

 

􀂅 w Niemczech funkcjonuje obecnie ok. 60 instalacji o rocznych wydajnościach spalania od 100 do 800 tys. Mg.

􀂅 Instalacje termicznego przekształcania odpadów komunalnych weszły na drogę prowadzącą od zwykłej spalarni odpadów do elektrociepłowni – oferując na sprzedaż odzyskane ciepło i energię elektryczną.

􀂅 Niektóre z elektrowni próbują obecnie wstąpić na tę drogę od drugiej strony.

 

 

Narażenie zawodowe i środowiskowe

 

􀂅 Zagrożenia:

􀂆 polichlorowane bifenyle (PCBs), dioksyny,

􀂆 dibenzofurany, chlorofenole, jedno- i wielopierścieniowe

􀂆 węglowodory aromatyczne (WWA),

􀂆 toksyczne metale (ołów, kadm, rtęć)

􀂆 gazy drażniące (ditlenek azotu i ditlenek siarki).

 

 

Badania Europejskie

 

􀂅 W badaniach holenderskich obserwowano wyższe, średnie stężenia heptachloro i

oktachlorodibenzodioksyny oraz heksachloro- i heptachlorodibenzofuranu we krwi pracowników spalarni odpowiednio 3, 1,7, 2 i 1,9 razy w stosunku do miejscowych mieszkańców nie pracujących w spalarni

􀂅 W badaniach niemieckich oceniono narażenie na ołów, kadm, rtęć, arsen, chrom, nikiel, wanad, benzen, toluen, etylobenzen i ksylen oraz PCBs, heksachlorobenzen (HCB), pentachlorofenol (PCP) i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) w trzech grupach pracowników zatrudnionych na różnych stanowiskach pracy w SOK.

􀂅 U pracowników „piecowych” stężenia ołowiu, kadmu i toluenu we krwi oraz arsenu, 2,4-dichlorofenolu i tetrachlorofenoli w moczu były statystycznie znamiennie wyższe w porównaniu z pozostałymi dwiema grupami pracowników.

􀂅 W badaniach przeprowadzonych w pobliżu Barcelony mierzono narażenie

􀂅 na dioksyny, dibenzofurany, PCBs i metale toksyczne (ołów, chrom, kadm i rtęć) w grupach pracowników spalarni stałych odpadów komunalnych i mieszkańców na terenach oddalonych od spalarni odpowiednio 0,5- 1,5 km i 3,5-4,0 km.

􀂅 Przed uruchomieniem SOK w 1995 r. stężenia dioksyn i dibenzofuranów we krwi były podobne we wszystkich trzech grupach badanych osób (13,4-13,9 pg I-TEQ/g lipidów).

􀂅 Po dwóch latach pracy SOK stężenia te wzrosły średnio o 12,9% u pracowników spalarni oraz o 23,7% i 24,6% u osób mieszkających odpowiednio bliżej i dalej od spalarni, co wskazuje na większą emisję ksenobiotyków do środowiska ogólnego niż do środowiska pracy.

􀂅 Również wzrosły stężenia heksa- i hepta-PCBs, ale nie wykazywały zależności od odległości od źródła emisji.

􀂅 Stężenia toksycznych metali we krwi pozostawały niezmienione we wszystkich trzech grupach badanych osób.

 

 

 

Ryzyko zdrowotne wśród pracowników spalarni

 

􀂅 W badaniu retrospektywnym, w grupie 176 pracowników zatrudnionych przez co najmniej jeden rok w szwedzkich spalarniach odpadów komunalnych w latach 1920-1985, stwierdzono 3,5–krotnie wyższe ryzyko zgonu z powodu raka płuca niż w całej populacji szwedzkiej oraz 2- krotnie wyższe ryzyko w stosunku do populacji miejscowej.

􀂅 Ponadto wykazano 4,5-krotnie wyższe ryzyko marskości wątroby w stosunku do populacji generalnej.

􀂅 Natomiast robotnicy z ponad 30-letnim stażem pracy w spalarniach odpadów komunalnych wykazywali niewielki, ale znamienny statystycznie, wzrost ryzyka choroby niedokrwiennej serca

􀂅 Badania obejmujące 532 mężczyzn zatrudnionych w dwóch spalarniach odpadów komunalnych w Rzymie (Włochy) w latach 1962-1992, umieralność ogólna (ze wszystkich przyczyn) była statystycznie znamiennie niższa niż w populacji ogólnej.

􀂅 Umieralność na nowotwory złośliwe ogółem i raka płuca była niższa od umieralności oczekiwanej w całej populacji włoskiej.

􀂅 Z kolei ryzyko raka żołądka było ok. 2,8-krotnie wyższe w porównaniu z populacją generalną.

􀂅 W badaniach brytyjskich, obejmujących populację ponad 14 mln osób mieszkających w odległości 0- 7,5 km od 72 instalacji SOK wykazano nieznaczny, statystycznie znamienny wzrost ryzyka nowotworów złośliwych ogółem.

 

 

 

Ryzyko zdrowotne w pobliżu spalarni odpadów komunalnych

 

􀂅 W badaniach francuskich oceniono przestrzenne rozmieszczenie przypadków mięsaka tkanki miękkiej i chłoniaka nieziarniczego wokół spalarni odpadów komunalnych emitujących duże ilości dioksyn.

􀂅 Wykazano specyficzne rozmieszczenie przestrzenne tylko mięsaka.

􀂅 W badaniu kliniczno-kontrolnym oceniono ryzyko zgonu na raka płuca w funkcji odległości od źródeł emisji substancji toksycznych obejmujących stocznię, odlewnię żeliwa, spalarnie odpadów komunalnych i centrum miasta Triestu (Włochy).

􀂅 Zidentyfikowano 755 przypadków raka płuca i tyleż samo osób zmarłych z przyczyn nie związanych z układem oddechowym (grupa kontrolna)

􀂅 Stwierdzono, że względne ryzyko raka płuca w bezpośrednim sąsiedztwie spalarni odpadów komunalnych wynosiło 6,7 spadało ze wzrostem odległości od źródła narażenia.

􀂅 W centrum miasta ryzyko to wynosiło 2,2 i łagodnie malało wraz z odległością od tego miejsca.

􀂅 Natomiast w przypadku stoczni i odlewni żeliwa nie obserwowano podwyższonego ryzyka raka płuca.

􀂅 W badaniu epidemiologicznym retrospektywnym, obejmującym 244 758 kobiet ciężarnych zamieszkałych w pobliżu spalarni odpadów komunalnych w północno-zachodniej Anglii  stwierdzono przypadki urodzenia martwego płodu, śmierci okołoporodowej oraz noworodków z wadami wrodzonymi prowadzącymi do śmierci.

􀂅 Analiza tych danych wykazała nieznacznie podwyższone ryzyko występowania wad wrodzonych

􀂅 W grupach 17-latków obojga płci, mieszkających w pobliżu huty ołowiu i dwóch instalacji SOK oraz na terenach wiejskich (grupa kontrolna) w pobliżu Antwerpii oceniono rozwój płciowy, czynność nerek i zmiany cytogenetyczne na tle narażenia środowiskowego na PCBs, związki dioksynopodobne, węglowodory aromatyczne (benzen, toluen) oraz metale ciężkie (kadm, ołów).

􀂅 U chłopców grupy badanej wykazano opóźnienie dojrzewania płciowego, a u dziewcząt opóźnienie rozwoju gruczołu mlecznego.

􀂅 Obserwowane wczesne zmiany czynnościowe kłębuszków i kanalików nerkowych u młodzieży grupy badanej korelowały dodatnio ze stężeniem ołowiu we krwi,

􀂅 Zmiany cytogenetyczne wskazujące na uszkodzenie DNA wykazywały zależność od stężenia metabolitów substancji genotoksycznych w moczu (hydroksypirenu, kwasu mukonowego i o-krezolu)

 

 

 

Podsumowanie danych literaturowych

 

􀂅 Starek A. Spalanie odpadów komunalnych– aspekty toksykologiczne. „Bezpieczeństwo Pracy”, 1998 4 (321), 2-5

􀂅 Van den Hazel P., Frankort P. Dioxin concentrations in the blood of residents and workers at a municipal waste incinerator. Organohalogen Comp., 1996, 30, 119-121

􀂅 Wrbitzky R., Göen T., Letzel S., Frank F., Angerer J. Internal exposure of waste incineration workers to organic and inorganic ubstances. Int. Arch. Occup. Environ. Health 1992, 64, 265- 273

􀂅 Gonzalez C.A., Kogevinas M., Gadea E., Huici A., Bosch A., Bleda M.J., Päpke O.

Biomonitoring study of people living near or working at a municipal solid-waste incinerator before and after two years of operation. Arch. Environ. Health 2000, 55, 259-267

􀂅 Gustavsson P. Mortality among workers at a municipal waste incinerator. Am. J. Ind. Med., 1989, 15, 245-253

􀂅 Dummer T.J.B., Dickinson H.O., Parker L. Adverse pregnancy outcomes around incinerators and crematoriums in Cumbria, north-west England. 1956-93. J. Epidemiol. Community Health 2003, 57, 456-461

􀂅 Staessen J.A., Nawrot T., Hond E.D., Thijs L., Fagard R., Hoppenbrouwers K., Koppen G., Nelen V., Schoeters G., Vanderschueren D., Van Hecke E., Verschaeve L., Vlietinck R., Roels H.A. Renal function, cytogenetic measurements, and sexual development in adolescents in relation to environmental pollutants: a feasibility study of biomarkers. Lancet 2001, 357, 1660-1669

 

 

Podsumowanie danych literaturowych

 

􀂅 istnienie narażenia zawodowego i środowiskowego na wiele substancji toksycznych, emitowanych przez spalarnie odpadów komunalnych

􀂅 Szczególnej uwagi wymaga kontrola narażenia na PCBs, dioksyny i dibenzofurany

􀂅 Wyniki tych badań stanowią wstępny sygnał o prawdopodobnym ryzyku zdrowotnym związanym z narażeniem na czynniki chemiczne powstające w procesie spalania odpadów komunalnych

 

 

Spalarnie odpadów:

 

nie da się uniknąć wysypisk

􀂅 nie wszystkie odpady trafiają do spalarni – np. gruz, odpady metalowe i wielkogabarytowe, szkło – zwykle jest to ponad 20%; w przypadku odpadów krajowych najczęściej znacznie więcej – powyżej 40%;

􀂅 spalarnia nie pracuje przez pełne 365 dni w roku – konieczne są przerwy na przeglądy, remonty lub z powodu awarii;

􀂅 powszechnie stosowane jest zgniatanie odpadów trafiających na wysypisko

 

 

Spalanie odpadów jest najdroższą metodą ich niszczenia.

 

􀂅 Znacznie wyższy koszt budowy spalarni niż koszty gruntów przeznaczonych na składowanie odpadów

􀂅 Wysokie koszty eksploatacyjne, oraz zwiększające się koszty zabezpieczeń .

􀂅 odpady o niskiej wartości kalorycznej i dużej zawartości substancji trudno- lub niepalnych.

􀂅 efektywność przetwarzania odpadów w energię elektryczną jest, według standardów dotyczących elektrowni konwencjonalnych, stosunkowo niska - sięga jedynie 15 – 18%.

 

 

Marnowanie zasobów

 

􀂅 Spalarnie niszczą natomiast bezpowrotnie surowce nadające się do powtórnego wykorzystania

􀂅 W zależności od typu i składu odpadów, ponowne wprowadzenie do obiegu materiałów odpadowych pozwala na zaoszczędzenie od 3 do 5 krotnie większej ilości energii niż w przypadku ich spalania.

􀂅 Przy sprawnie funkcjonującym systemie recyklizacji i kompostowania odpadów komunalnych, można z powodzeniem odzyskać od 40 do 75% surowców wtórnych.

 

 

Nie da się uniknąć zanieczyszczeń

 

􀂅 W Polsce, w Rozporządzeniu Ministra Ochrony środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa w sprawie ustalenia listy odpadów niebezpiecznych, umieszczono na niej pozostałości ze spalania odpadów.

􀂅 Twierdzeń firm oferujących budowę spalarni, że odpady te można wykorzystać np. do budowy dróg lub domów, nie należy traktować poważnie

􀂅 Pyły zatrzymywane przez filtry stanowią ok. 3% pierwotnej masy spalonych śmieci.

􀂅 im lepszy system filtracji spalin, tym ilość pozostałych pyłów jest większa

􀂅 Poza żużlem i pyłami, „produktem” spalania odpadów są ścieki, powstające podczas chłodzenia żużlu z paleniska

􀂅 Dokładna ilość związków chemicznych powstających w procesie spalania odpadów nie jest znana.

 

 

Wyniki pomiarów odpadów

 

􀂅 Przeprowadzanie próbnych testów w optymalnych warunkach

􀂅 Nie ma możliwości ciągłej kontroli jakości spali

 

 

Brak ogólnokrajowej strategii postępowania z odpadami

 

􀂅 spalarnie nie uwolnią nas i nie rozwiążą problemów rosnącej góry odpadów – zarówno komunalnych, jak i przemysłowych.

􀂅 Jeżeli chcemy poważnie myśleć o rozwiązaniu tego problemu, to nie należy zaczynać od „końca rury”, czyli komina spalarni, lecz podejmować działania

 

na rzecz minimalizacji wytwarzanych odpadów u źródła oraz tzw. czystej produkcji, w toku której nie powstają odpady albo są one nie toksyczne oraz dają się łatwo przetworzyć.