книги / Экономика замкнутого цикла и управление отходами

Как видно из рис. 2.9, в России, где большая часть отходов размещается на полигонах и свалках, выбросы парниковых газов ежегодно увеличиваются с ростом объемов образования отходов, в то время как в Германии, с вводом запрета на захоронение необработанных отходов в 2005 г. и активным развитием других методов обращения с отходами (сжигания и МБО), выбросы парниковых газов системы обращения с отходами уменьшаются в основном за счет уменьшения доли захораниваемых отходов.

Теоретически выбросы большинства парниковых газов при обращении с отходами, например при их сжигании и захоронении, можно рассчитать по данным производственного контроля и мониторинга окружающей среды, которые собираются для всех крупных промышленных объектов. Однако, например, при оценке воздействия не действующих, а только планируемых объектов таких данных нет. В рамках мониторинга собираются данные не обо всех этапах обращения с отходами – например, контролируются только выбросы мусоросжигательного завода, а не транспорта, который занимается доставкой отходов. Обычно при мониторинге не учитываются косвенные выбросы, например при использовании электрической энергии или транспортного топлива, и не отражаются выбросы диоксида углерода, на долю которого приходится большая часть выбросов парниковых газов [52]. Поэтому при оценке выбросов парниковых газов, как правило, активно используются расчетные данные.

При оценке выбросов парниковых газов системы обращения с твердыми коммунальными отходами учитываются все виды деятельности, начиная с момента сбора отходов и заканчивая их окончательным размещением в окружающей среде: сбор, транспортирование, обработка, в том числе сортировка, компостирование, сжигание (с рекуперацией энергии и без нее) и захоронение отходов (со сбором и утилизацией свалочного газа и без).

131

Для полной оценки выбросов парниковых газов системы обращения с отходами необходимо считать прямые, косвенные и предотвращенные эмиссии. Прямые эмиссии связаны с преобразованием самих отходов – их горением или разложением, а также с эмиссиями от техники и оборудования, используемого в таких процессах, например, с выбросами от мусоровозного транспорта. Косвенные эмиссии – это выбросы парниковых газов, которые образовались при производстве используемых в процессе ресурсов – электроэнергии, реагентов. Такие выбросы обычно происходят на других предприятиях, например на электростанциях. Предотвращенные эмиссии – выбросы, которые не произошли, так как за счет использования вторичных материальных или энергетических ресурсов не применялись традиционные виды сырья или топлива. Отдельно выделяют так называемые климатически нейтральные выбросы парниковых газов, которые не учитываются в балансе парниковых газов. В данную категорию включают выбросы от горения бумаги, дерева, пищевых отходов и биологического разложения органики.

Как правило, учитываются только выбросы CO2 и CH4. Выбросы других парниковых газов, таких как перфторуглероды (ПФУ) и N2O, учитываются редко, главным образом из-за ограниченности имеющихся данных. Кроме того, в оценки иногда включается поглощение углекислого газа лесами, то есть учитывается изменение баланса лесов (например, вырубка лесов под объекты обращения с отходами и вопросы косвенного уменьшения/ увеличения площади лесных насаждений в результате возврата вторичного сырья в хозяйственный оборот).

Упрощенная схема взаимосвязей жизненного цикла продукции и отходов и выбросов парниковых газов представлена на рис. 2.10.

132

Биологическая обработка может осуществляться в виде компостирования (аэробные условия) или сбраживания (анаэробные условия). Выбросы CO2, вызванные биологической обработкой, имеют биогенное происхождение и поэтому могут считаться климатически нейтральными. Климатически важные выбросы парниковых газов в результате биологической обработки отходов – это в основном выбросы СН4 и N2O, образующиеся в анаэробных условиях.

Массы выбросов метана при анаэробном разложении отходов рассчитываются аналогично тому, как рассчитывается метановый потенциал захораниваемых отходов (см. далее).

Несмотря на то что объем выбросов парниковых газов, образующихся в результате биологической обработки отходов, по сравнению с объемом выбросов, вызванных захоронением отходов или сжиганием отходов, значительно меньше, биологическая обработка отходов все еще может оказывать значительное влияние на объем общих выбросов парниковых газов в секторе отходов.

Сжигание отходов является крупным источником выбросов парниковых газов в секторе управления отходами. В то время как медицинские отходы сжигаются во многих странах, сжигание твердых коммунальных отходов более распространено в развитых странах. Выбросы парниковых газов, образующиеся в результате сжигания отходов, состоят в основном из CO2, N2O и (в результате неполного сгорания) CH4. Выбросы CO2 в большинстве случаев значительно превышают выбросы N2O и CH4, поэтому зачастую в расчетах учитываются только они.

В то время как выбросы CO2 от сжигания органических отходов, произведенных из ископаемого сырья, должны включаться в оценку выбросов, выбросы CO2 от сжигания биомассы не должны включаться (считаются климатически нейтральными).

Для расчета выбросов парниковых газов от сжигания твердого топлива из ТКО необходимо прежде всего рассчитать содержание органического углерода в твердом топливе из ТКО,

137

зная состав топлива и содержание органического углерода в отдельных компонентах. А уже исходя из массы органического углерода рассчитывается масса образующегося диоксида углерода.

При сжигании отходов необходимо также иметь в виду, что при высоком содержании неорганического углерода в отходах (например, в виде карбонатов) и при высоких температурах горения (выше температур разложения карбонатов – 800– 900 °С) диоксид углерода будет образовываться и из неорганического углерода. Однако, когда речь идет о сжигании твердых коммунальных отходов, «карбонатным» диоксидом углерода можно пренебречь.

Подобные же принципы оценки выбросов парниковых газов применяются и в случае сжигания твердого топлива из твердых коммунальных отходов.

При оценке выбросов парниковых газов при захоронении отходов на свалках и полигонах считается, что выбросы обусловлены анаэробной (в бескислородных условиях) деструкцией биоразлагаемых компонентов – пищевых и растительных отходов, бумаги, дерева, текстиля из натуральных волокон.

Стальные и алюминиевые банки, стеклянная тара, а также ПНД, ПВД и ПЭТ-пластик не содержат биоразлагаемого углерода, поэтому считаются инертными при захоронении. При захоронении полимеров как бы происходит возвращение ископаемого топлива обратно в землю в модифицированном виде. Таким образом, выбросы от захоронения металлов, стекла и пластмасс принимаются равными нулю (за исключением небольших выбросов при их транспортировании на захоронение). Однако для бумажных и смешанных ТБО необходимо учитывать как выбросы метана, так и связывание углерода [56].

Образующийся при разложении органики биогаз или, правильнее сказать, свалочный газ – смесь метана, углекислого газа и других веществ, который загрязняет атмосферный воздух,

138

способствует пожарам на свалках и является одной из причин парникового эффекта:

органические материалы + Н2О + О2 = = СН4 + СО2 + летучие органические вещества.

Количество выделяющего биогаза (свалочного газа) зависит от содержания органических веществ (биоразлагаемого углерода) в отходах – чем их больше, тем больше биогаза образуется при разложении. Образующийся при анаэробном разложении отходов в теле полигона метан является основным аспектом, который учитывается при оценке эмиссий парниковых газов. Образующийся при этом диоксид углерода считается климатически нейтральным, так как образуется при разложении биогенных материалов, как образовывался бы в естественных природных циклах.

Количество метана, выделяющегося с биогазом (биохимический метановый потенциал, англ. biochemical methane potential (BMP)), можно рассчитать по следующей формуле:

где BMP – масса метана в составе биогаза, т; F – содержание метана в биогазе (обычно – 0,5); DOCf – доля биологически разлагаемого в анаэробных условиях углерода (англ. dissolved organic carbon) (обычно – 0,5); DOC – содержание биоразлагаемого углерода в ТКО, т; DOCj – содержание биоразлагаемого углерода в компоненте j, т углерода/т компонента; Wj – содержание компонента j в ТКО, т.

В случае если образующийся свалочный газ собирается и сжигается, метан сгорает с образованием углекислого газа и выбросы становятся климатически нейтральными. Однако в данном случае необходимо учитывать, что собрать и утилизировать

139

100 % свалочного газа в реальных условиях практически невозможно.

Косвенные выбросы парниковых газов от использования электроэнергии зависят от того, каким образом была произведена электрическая энергия: если электроэнергия производится из возобновляемых источников энергии (ветрогенераторы, солнечные батареи), выбросы минимальны, а если для ее производства сжигаются ископаемые виды топлива (газ, уголь), выбросы будут максимальны. По аналогии с выбросами от сжигания топлива можно воспользоваться готовыми справочными материалами для разных видов топлива и, зная структуру производства электроэнергии (какую долю электроэнергии каким способом производят), можно рассчитать среднее значение эмиссий парниковых газов на единицу электроэнергии. Более того, для некоторых стран и регионов средние значения уже рассчитаны (например, для разных штатов США такую информацию можно найти на сайте Агентства по охране окружающей среды США www.epa.gov).

Предотвращенные выбросы парниковых газов за счет экономии традиционного топлива рассчитываются, исходя из вида и объема сэкономленного топлива. Как уже было сказано, для многих видов топлива удельные значения выбросов парников газов уже рассчитаны.

При расчете предотвращенных выбросов парниковых газов за счет экономии первичного сырья необходимо понимать процесс производства первичного сырья. Производство вторичных материалов из отходов требует в большинстве случаев значительно меньших энергетических затрат, чем первичное материальное производство сырья. Наряду с более низким спросом на энергию, выбросы парниковых газов также снижаются. Поэтому основная задача современной системы управления отходами заключается в сборе и сортировке отходов с получением наибольшего количества отдельных видов вторичного сырья высокого качества. Раздельный сбор отходов играет важную роль в этом процессе.

140