Разработка сценариев управления твердыми бытовыми отходами в г. Иркутске на основе метода оценки жизненного цикла
Тулохонова А. В., Уланова О. В., Иркутский государственный технический университет, Иркутск, Россия
Система обращения с ТБО в г. Иркутске базируется на их захоронении. Ресурс существующего полигона близок к исчерпанию. Сложившаяся ситуация требует срочной оптимизация процесса управления отходами с учетом факторов ресурсосбережения, экологической, экономической и социальной эффективности.
Один из наиболее действенных методов оценки альтернативных технологий — оценка жизненного цикла (ОЖЦ) — широко распространен в Европейском союзе. Согласно ГОСТ Р ИСО 14040-2010 «Экологический менеджмент. Оценка жизненного цикла. Принципы и структура», ОЖЦ включает сбор информации, сопоставление и оценку входных потоков, выходных потоков, а также возможных воздействий на окружающую среду на всем протяжении жизненного цикла продукции, начиная с производства из природных ресурсов или сырья до окончательного размещения в окружающей среде. В настоящее время ОЖЦ — один из главных инструментов экологического менеджмента, позволяющий оценить и проанализировать альтернативные системы управления отходами.
В данной работе для проведения ОЖЦ сценариев управления ТБО использована программа LCA IWM, разработанная при реализации исследовательского проекта ЕС «The Use of LCA (Life Cycle Assessment) Tools for the Development of Integrated Waste Management (IWM) in Rapid Growing Economies» ведущими университетами Европы.
В рамках научно-исследовательской работы международного экологического центра «Baikal Waste Management» НИ ИрГТУ проанализирован существующий сценарий (№ 1) управления ТБО в г. Иркутске и разработаны три сценария до 2020 г.
Ключевой элемент экологически безопасных технологий обращения с отходами — их раздельный сбор, являющийся основой решения проблемы рационального использования ресурсов и снижения количества остаточных отходов, требующих проведения дальнейших операций.
Ежегодный учтенный объем ТБО и приравненных к ним видов отходов, поступающих на полигон г. Иркутска, достиг максимума (2,4 млн м3) в 2009 г. По результатам полевых (экспериментальных) работ установлено, что в составе ТБО по массе преобладают отходы органические (животного и растительного происхождения), полимерные и картонно-бумажные. Их общая доля достигает 61,27 %.
Предложенные сценарии включают раздельный сбор ресурсно-ценных фракций (стекла, пластика, металла, бумаги) и отличаются способами обращения с остаточными отходами:
— захоронение на полигоне без использования систем сбора и очистки фильтрата, а также сбора и утилизации свалочного газа (сценарий № 2);
— выделение органических отходов с последующим их компостированием и депонирование хвостов (сценарий № 3);
— механико-биологическая обработка (сценарий № 4).
Проанализированы экологический, экономический и социальный эффекты от реализации всех сценариев.
При оценке экологических аспектов использованы следующие категории воздействия: истощение абиотических ресурсов, изменение климата, токсичность для человека, образование фотооксидантов, закисление, эфторификация (рис.1).
Рис. 1. Экологическое воздействие сценариев управления ТБО в г. Иркутске
Оценка экологичности учитывает эмиссию загрязняющих веществ и потребление ресурсов всей системой управления отходами на протяжении жизненного цикла.
Проведен сравнительный анализ сценариев для выбора оптимального варианта:
1. По всем категориям наибольшее воздействие на окружающую среду оказывает существующая система управления отходами (сценарий № 1).
2. Внедрение раздельного сбора с выделением основных вторичных материальных ресурсов (30 % от общего объема ТБО при оптимальных нормах сбора) позволяет до 2 раз снизить влияние на окружающую среду (сценарий № 2).
3. Извлечение и последующее компостирование органических отходов дает возможность почти в 3 раза уменьшить образование парниковых газов, значительно снизить общее воздействие на человека токсичных веществ и количество образующихся фотооксидантов. При этом, однако, почти в 2 раза возрастает влияние загрязняющих веществ, содержащих биогенные элементы (фосфор и азот), за счет их выделения в процессе компостирования отходов (сценарий № 3).
4. Механическая обработка остаточных отходов с извлечением металла и пластика (общие нормы соответственно 90 и 70 %) позволяет получить большее количество ценных компонентов. По сравнению со сценариями № 2 и 3 истощение абиотических ресурсов снижается до 10 %. Стабилизация органической составляющей отходов уменьшает образование парниковых газов более чем на 30 % по сравнению с компостированием 51 % органических отходов, выделяемых при раздельном сборе. Количество углеводородов, источников фотооксидантов, снижается до 20 %. Наибольшее изменение претерпевает категория эфторификация, поскольку в результате стабилизации отходов практически предотвращается образование фосфора, аммиака, нитратов (сценарий № 4).
Таким образом, раздельный сбор ресурсно-ценных отходов позволяет значительно снизить воздействие на окружающую среду всей системы управления отходами. Далее необходимо либо компостировать отобранные органические отходы, либо проводить общую стабилизацию остаточных отходов перед размещением на полигоне.
Оценку экономических аспектов сценариев осуществляли, используя следующие параметры: общие капитальные инвестиции и годовые издержки на содержание всей системы управления отходами.
Рис. 2. Капитальные и эксплуатационные издержки в сценариях управления ТБО в г. Иркутске
Оптимизация системы управления отходами в г. Иркутске требует инвестиций и повышения стоимости утилизации 1 т ТБО в 2–3 раза (до 50–70 евро/т). В связи с этим существующий тариф необходимо повысить в 2,5–3,0 раза, что представляются целесообразным и экономически оправданным, поскольку, согласно нашим расчетам, затраты на функционирование всей системы управления отходами на одного жителя не превышают 3 % от размера минимальной заработной платы.
Нами произведена оценка социальных аспектов сценариев управления ТБО. Система должна быть социально приемлемой (не отторгаться жителями), равномерно охватывать все население и выполнять свою функцию, заключающуюся в максимально безопасном удалении отходов.
Общие результаты оценки предложенных сценариев по отношению к сценарию № 1, воздействие которого принимается за 100 %, показали, что повышение экологичности и снижение социального воздействия системы управления отходами приводит к повышению стоимости обращения с отходами. С точки зрения экологических и социальных аспектов наилучшим является сценарий № 4, но он дороже существующей системы в 3,6 раза.
Рис. 3. Общие результаты оценки различных сценариев управления ТБО по отношению к сценарию №1
Согласно проведенному научному исследованию, оптимален сценарий № 4, включающий раздельный сбор отходов с последующей переработкой выделяемых ценных фракций и механико-биологической обработкой остаточных отходов перед их конечным размещением (захоронением). Новая система управления отходами должна охватывать все потоки отходов, все процессы удаления отходов, учитывать экологические, экономические, социальные аспекты, т. е. быть интегрированной, или комплексной.
Development of Municipal Solid Waste Management Scenarios for Irkutsk City by Using the Life Cycle Assessment Method
Tulokhonova A. V., Ulanova O. V., Irkutsk State Technical University, Irkutsk, Russia
The research was devoted to analysis of environmental, economic and social aspects of the current scenario and three developed scenarios of solid waste management for Irkutsk city by using the life cycle assessment method. The optimal variant was selected.
Тулохонова Алиса Викторовна, аспирантка, кафедра обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии, Иркутский государственный технический университет, ул. Лермонтова 83, Иркутск, 664074, Россия. Тел./ факс +7 (3952) 40-51-18. E-mail
Уланова Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доц., кафедра обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии, Иркутский государственный технический университет, ул. Лермонтова 83, Иркутск, 664074, Россия. Тел./факс +7 (3952) 40-51-18. E-mail