Situaţia

 

     Deşeurile municipale sunt compuse din deşeuri menajere de la populaţie, deşeuri asimilabile din comerţ, industrie şi instituţii, deşeuri din grădini şi parcuri, deşeuri din piete, deşeuri stradale şi deşeuri voluminoase.

     Noţiunea de management al deşeurilor (sau gestionare a deşeurilor) cuprinde activităţile de precolectare, colectare, transport, sortare, tratare, valorificare şi/sau depozitare a deşeurilor de toate tipurile, dar şi, de exemplu, supravegherea zonelor de depozitare după închiderea lor. Gestionarea modernă a deşeurilor, dezvoltată ca şi concept, la nivel mondial, în ultimii 20 de ani, are în vedere următoarele obiective principale:
• protejarea sănătăţii populaţiei; 
• protejarea mediului; 
• menţinerea curăţeniei publice pentru ca spaţiile să fie acceptabile din punct de vedere estetic; 
• conservarea resurselor naturale.

     Atât depozitele de deşeuri orăşeneşti şi comunale cât şi cele industriale, au impact negativ asupra mediului, prin poluarea apelor de suprafaţă şi subterane, a pânzei freatice, a solului, degradarea calităţii aerului ambiental şi disconfort pentru populaţia limitrofă.

​

 Sol 
     Scoaterea din circuitul natural sau economic a terenurilor pentru depozitele de deşeuri este un proces ce poate fi considerat temporar, dar care în termenii conceptului de “dezvoltare durabilă”, se întinde pe durata a cel puţin două generaţii dacă se însumează perioadele de amenajare, exploatare, refacere ecologică şi post-monitorizare. Din acest motiv închiderea depozitelor de deşeuri neamenajate şi reconstrucţia ecologică a terenurilor afectate se impune cu necesitate. 

​

 Apă 
     Lipsa unor sisteme de captare a levigatului produs pe depozitele de deşeuri, duce la scurgeri ale acestuia în apele de suprafaţă şi pânza freatică. De asemenea sunt întâlnite des situaţii de depozitare în albiile apelor de suprafaţă a deşeurilor menajere şi a celor industriale, cu preponderenţă a deşeurilor rezultate din exploatarea forestieră.

 

Aer 
     Aerul este un vector de propagare a unor particule de deşeuri în toţi factorii de mediu. Datorită fenomenului de autoaprindere a gazelor au loc incendii ce poluează puternic cu COx, NOx, dioxine, pulberi în suspensie şi sedimentabile. Poluarea aerului cu mirosuri neplăcute şi cu suspensii antrenate de vânt este deosebit de evidentă în zona depozitelor orăşeneşti actuale, în care nu se practică exploatarea pe celule şi acoperirea cu materiale inerte. 

​

 Floră, faună 
     Acestea sunt afectate indirect prin intermediul aerului, solului, precipitaţiilor şi apei. În plus, biocenozele din vecinătatea depozitelor se modifică în sensul că în asociaţiile vegetale devin dominante speciile ruderale specifice zonelor poluate (urzica, turiţa) iar unele mamifere, păsări, insecte părăsesc zona, în avantajul celor care îşi găsesc hrana în deşeuri.

     Ȋn România, populaţia este afectată în principal de: 
• pericolul îmbolnăvirii datorate rozătoarelor şi insectelor existente în punctele de precolectare deschise din zonele de locuit, accentuată şi de ridicarea neregulată a deşeurilor; 
• pericolele de îmbolnăvire determinate de apa de băut contaminată (pentru cei care locuiesc în apropierea rampelor de gunoi); 
• mirosurile grele din punctele de precolectare a deşeurilor şi din apropierea depozitelor, ca şi în timpul ridicării deşeurilor; 
• pericolul pentru copiii şi tinerii care, mai ales în clădirile cu mai multe etaje, se joacă în apropierea punctelor de precolectare. Un alt pericol vine din partea depozitelor nepăzite, unde copiii au acces liber; 
• substanţele dăunătoare, răspândite probabil şi prin lanţul alimentar, deoarece nu este interzisă folosirea în scopuri agricole a suprafeţelor învecinate cu depozitele de reziduuri.

​

 Probleme:

​

     În ierarhia opţiunilor de gestionare a deşeurilor, inclusă atât în reglementările UE cât şi în cele naţionale, recuperarea reprezintă o prioritate aflată înaintea eliminării prin depozitare. Măsurile necesare trebuie planificate astfel încât să se ajungă la cea mai eficientă metodă de recuperare şi reciclare, ţinând cont de tipurile de deşeuri, de sursele de deşeuri şi de compoziţia diferită a deşeurilor.

     În calitate de stat membru al Uniunii Europene, România are de îndeplinit, până în 2020, conform directivelor europene, următoarele obiective: minimum 50% rată de reutilizare și reciclare din masa totală a cantităților de deșeuri (hârtie, metal, plastic și sticlă), minimum 70% nivel de pregătire pentru reutilizare, reciclare și alte operațiuni de valorificare materială de minimum 70% din masa cantităților de deșeuri ne-periculoase provenite din activități de construcție și demolări, 60% valorificare a deșeurilor de ambalaje din total ambalaje introduse pe piața națională. De asemenea, țara va trebui să atingă, anual, o cantitate colectată de deșeuri electronice de 4 kg/locuitor și să colecteze separat bio-deșeurile în vederea compostării și fermentării acestora.

     Operatorii de salubritate care vor depozita deșeuri la groapa de gunoi trebuie să plătească o taxă de 80 de lei pentru fiecare tonă depusă, începând cu data de 1 ianuarie 2017, urmând ca această taxă să crească la 120 lei/tonă din 2018, potrivit prevederilor Legii 384/2013.

     Pentru a atinge obiectivele generale de recuperare/reciclare şi de reducere a materiilor biodegradabile trimise spre depozitarea finală trebuie utilizate toate măsurile posibile de valorificare a deşeurilor biodegradabile.

În principiu, soluţiile tratare a deşeurilor biodegradabile sunt:

 

 1.Metode biologice:

​

 1.1.Compostare – degradare prin acţiunea microorganismelor aerobice cu scopul returnării deşeului ȋn cadrul ciclului de producţie vegetală ca fertilizant sau ameliorator de sol.

 Avantaje: 
-    Tehnologie simplă, durabilă şi ieftină (cu excepţia compostării în container); 
-    Aproximativ 40-50% din masa (greutate) este recuperată pentru dezvoltarea plantelor; 
-    Recuperare maximă a fertilizanţilor cerută de sistemele agricole de intrare mică (adică P, K, Mg şi microfertilizanţi).        Efect de amendare al compostului; 
-    Producerea de subsţante humice, microorganisme benefice şi azot care se eliberarează încet, necesare în cazul grădinăritului de peisaj şi a horticulturii; 
-    Elimină seminţele şi agenţii patogeni din deşeu; 
-    Posibilităţi bune de control a procesului (cu excepţia celor mai multe instalaţii fără aerare forţată); 
-    Poate fi realizat un mediu bun de lucru (de exemplu cabina presurizată echipată cu filtre).
 Dezavantaje: 
-    Necesită o foarte bună separare la sursa a deşeurilor municipale biodegradabile, inclusiv informarea continuă a generatorilor de deşeuri - numai deşeuri alimentare, din grădini, fragmente de lemn şi într-o anumită măsură hârtie, sunt convenabile pentru producerea unui compost de calitare bună; 
-    Trebuie dezvoltată şi întreţinută o piaţă a compostului; 
-    Emisii periodice a componentelor mirositoare, în special când se tratează deşeuri municipale biodegradabile; pierdere de 20-40% a azotului, ca amoniu, pierdere de 40-60% a carbonului ca dioxid de carbon; 
-    Potenţiale probleme legate de vectori de propagare (pescăruşi, şobolani, muşte) când se tratează deşeuri municipale biodegradabile; 
-    Este necesar personal instruit când se tratează deşeuri municipale biodegradabile.

 1.2.Fermentare anaerobă – degradare prin acţiunea microrganismelor anaerobice în tancuri închise cu producere de biogaz

 Avantaje: 
-    Aproape 100% recuperare a elementelor nutritive din substanţa organică (azot, fosfor şi potasiu) dacă materialul fermentat este înglobat imediat după împrăştiere pe terenul arabil; 
-    Producerea unui fertilizant igienic, fără riscul răspândirii bolilor de plante sau animale. După fermentare, azotul este mult mai accesibil plantelor; 
-    Reducerea mirosurilor, când este împrăştiat pe terenuri arabile în comparaţie cu împrăştierea materialului nefermentat; 
-    Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2, sub formă de electricitate şi căldură. Înlocuirea fertilizanţilor comerciali.

 Dezavantaje: 
-    Necesită separarea deşeurilor la sursă; 
-    Fracţia fibroasă necesită o compostare adiţională dacă se intenţionează folosirea în horticultură sau grădinărit; 
-    Trebuie dezvoltată o piaţă a fertilizanţilor lichizi înainte de stabilirea metodei de tratare, în afara de cazul în care lichidul are un conţinut foarte scăzut de elemente nutritive şi deci poate fi evacuat în canalizarea publică; 
-    Emisiile de metan de la staţie şi metanul nears din gazele de ardere (1-4%) vor contribui negativ la efectul de încălzire globală.

​

 2. Metode termice:

​

 2.1.Incinerare – combustie cu generare de energie termică şi electrică

 Avantaje: 
-    Proces bine cunoscut, instalat ȋn ȋntreaga lume, cu înaltă disponibilitate şi condiţii stabile de operare; 
-    Se poate obţine o recuperare energetică cu eficienţă înaltă de până la 85%, dacă se foloseşte cogenerarea de căldură şi electricitate, sau numai căldură; 
-    Toate deşeurile municipale solide, la fel ca şi unele deşeuri industriale, pot fi eliminate, nesortate, prin folosirea acestui proces; 
-    Volumul deşeurilor se reduce la 5-10%, şi se compune în special din zgură ce poate fi reciclată ca material de umplutură în construcţia de drumuri, dacă se sortează şi se spală; 
-    Zgura şi celelalte materiale reziduale sunt sterile; 
-    Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili.

 Dezavantaje: 
-    Investiţii mari; 
-    Sistem avansat de curăţare a gazelor de ardere; 
-    Generarea de cenuşi zburătoare şi a produselor de la curăţarea gazelor de ardere, care trebuie eliminate prin depozitare la un depozit conform (cantităţi de aproximativ 2-5% din greutatea deşeului de intrare); 
-    Generarea NOx şi a altor gaze şi particule.

 

 2.2.Piroliza – conversie termochimică anaerobă cu scopul de a a transforma deşeul organic într-un gaz mediu calorific, în lichid şi o fracţie carbonizată ţintind la separarea sau legarea compuşilor chimici pentru a reduce emisiile şi levigatul din mediu urmată de o treaptă de combustie şi, în unele cazuri, de extracţia de ulei pirolitic..

 Avantaje: 
-    Mai bună reţinere a metalelor grele în reziduurile carbonizate decât în cenuşa de la arderea convenţională (la 600 °C, temperatura procesului, reţinerea este după cum urmează: 100% crom, 95% cupru, 92% plumb, 89% zinc, 87% nichel şi 70% cadmiu); 
-    Percolare scazută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide; 
-    Producerea unui gaz cu valoare calorifică scazută de 8MJ/kg (10-12 MJ/Nm3) care poate fi ars într-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute; 
-    Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili; 
-    Cantitate mai mică de gaze de ardere decât în cazul incinerării convenţionale; 
-    Acidul clorhidric poate fi reţinut în sau distilat din reziduul solid; 
-    Nu se formează dioxine sau furani; 
-    Procesul este adecvat fracţiilor dificile de deşeuri; 
-    Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile.

 Dezavantaje: 
-    Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate înainte de intrarea în unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport; 
-    Uleiurile/gudroanele pirolitice conţin compuşi toxici şi carcinogeni, care în mod normal, vor fi descompuşi în timpul procesului; 
-    Reziduul solid conţine aproximativ 20-30% din puterea calorifică a combustibilului primar (deşeurile solide municipale), care totuşi, poate fi utilizată într-o următoare zonă de ardere (unitate de incinerare/gazeificare); 
-    Cost relativ ridicat; 
-    Alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puţin în timpul pornirii.

​

 2.3.Gazeificare – conversie termochimică aplicată pentru a transforma deşeurile organice într-un gaz mediu calorific, produse reciclabile şi reziduuri urmată de combustia gazelor produse, într-un furnal şi în motoare cu ardere internă sau în turbine simple de gaz după o purificare
corespunzătoare a gazului produs.

 Avantaje:
-    Grad înalt de recuperare şi folosire bună a deşeurilor ca resursă energetică (se poate obţine o recuperare energetică de până la 85%, dacă se cogenerază electricitate şi căldură sau numai căldură, este posibil un câstig energetic de 25-35%);
-    Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili;
-    O mai bună reţinere a metalelor grele în cenuşă în comparatie cu alte procese de combustie, în special pentru crom, cupru si nichel;
-    Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracţiei solide (vitrificate);
-    Producerea de zgură şi alte reziduuri sterile;
-    Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5Mj/Nm3 (insuflare de aer) sau 10 MJ/Nm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars într-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenţie mic şi emisii foarte scăzute (sau poate fi curăţat de particulele de gudron şi utilizat într-un motor cu combustie internă);
-    Cantitate mai mică de gaze de ardere decât în cazul incinerării convenţionale;
-    Sistemele de curăţare a gazelor de ardere pot reţine praf, PAH, acid clorhidric, HF, SO2 etc., ceea ce conduse la emisii scăzute;
-    Procesul este adecvat lemnului contaminat.

 Dezavantaje:
-    Deşeurile trebuie mărunţite sau sortate înainte de intrarea în unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare şi transport;
-    Gazele conţin urme de gudroane cu compuşi toxici şi carcinogeni care pot contamina apa de răcire, conducând la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deşeu chimic;
-    Proces complicat de curătare a gazului în cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă;
-    Arderea gazului produs generează NOx;
-    Reziduul solid poate conţine carbon neprocesat în cenusă;
-    Costuri mari;
-    Disponibile pe piaţă sunt numai puţine unităţi

​

 Implicaţii:

​

     Ȋn condiţiile ȋn care gradul de colectare selectivă este foarte scăzut tratarea biologică este dificil de abordat.
Tratarea termică prin incinerare se exclude datorită riscuriloir mari de poluare prin emişi de dioxină şi furani
Tratarea termică prin piroliză şi gazeificare este foarte costisitoare şi greu de abordat datorită lipsei de bune practici.

 

     Se impune identificarea unei soluţii de tratare ce include şi activitatea de sortare a deşeurilor colectate ȋn amestec şi care să permită următoarele:.

-    Creşterea gradului de sortare a materialelor reciclabile prin utilizarea unor tehnologii automatizate (de exemplu NIR)

-    Pretratare pentru valorificarea energetică a RDF (Refuse Derived Fuel) cu putere calorifică ridicată, respectiv cu umiditate scazută cu posibilitate de peletizare 

-    Reducerea cantităţii de deşeuri ce urmează a se depozitate la groapă
-    Stabilizarea amestecului cu conţinut ridicat de fracţie biodegradabilă ȋnainte de depozitare la groapă
-    Pregătirea amestecului cu conţinut ridicat de fracţie biodegradabilă ȋnainte de depozitare, transport şi tratare termică

 

     Tratarea mecano - biologică permite o sortare destul de avansată a deşeurilor municipale colectate ȋn amestec prin care sunt separate mecanic deşeurile valorificabile material (PVC, PPE, PET, materiale plastice, metale feroase şi neferoase, compozite uşoare etc.) şi energetic (RDF materiale combustibile mărunţite), iar restul de deşeuri (aprox. 40%) este inertizat biologic. 

     Tratarea mecano – biologică cu obţinerea de stabilat uscat (Herhof MBT) deşeurile colectate ȋn amestec inainte de a fi separate pentru valorificare prin reciclare şi energetic sunt uscate biologic prin intermediul căldurii intrinseci  a deseului ȋn combinaţie cu o ventilaţie forţată şi o recuperare energetică prin intermediul unui schimbător de caldură. Generarea căldurii necesare pentru uscare se face prin oxidarea substanţelor organice conţinute de amestecul de deşeuri bazată pe un proces microbacterial. 

 Avantaje:
-    Creşterea gradului de reciclare - chiar şi acolo unde se face colectare separată avansată de peste 60%, experienţa a aratat că prin aceasta tehnologie tot mai pot fi selectate din amestec ȋn jur de 17% materiale reciclabile. 
-    Materialele reciclabile separate au o calitate mai bună decȃt materialele reciclabile separate prin tratarea mecano-biologică obşnuită ȋn care materialele sunt murdare. 
-    Pot fi separate şi anumite deşeuri periculoase din deşeurile menajere, cum ar fi de exemplu bateriile şi acumulatorii pentru diverse echipamente electronice. 
-    Materialul organic stabilizat, avȃnd putere calorică ridicată, poate fi utilizat ca şi combustibil alternativ, producȃnd cantităţi mai mici de bioxid de carbon (80%) comparativ cu combustibilii fosili sau poate fi chimizat pentru obţinerea de metanol sau biodiesel. 

 Dezavantaje
-    Debitul mare de aer vehiculat şi evacuat 
-    Controlul mirosurilor foarte scăzut
-    Inmulţirea muştelor şi a ţinţarilor
-    Posibilitate scăzută de obţinere a unei umidităţi reduse
-    Perioada lungă (7-10 zile) necesară uscării.
-    Ȋn condiţiile ȋn care amestecul de deşeuri conţine cantităţi mari de materiale combustibile şi de materiale reciclabile, conţinutul de material ce poate fi supus unui proces de oxidare microbacteriala este redus.

     Se poate lua ȋn considerare deshidratarea mecanică urmată de uscare termică (cu aer cald) a deşeurilor colectate ȋn amestec MSW (Municipal Solid Waste) : 

 Avantaje:
-    Posibilitate de obtinere umiditati unor umiditati reduse
-    Durata relativ scurtă a procesului de uscare
-    Posibilitatea recuperarii căldurii din aerul evacuat

 Dezavantaje:
-    Costuri de investiţie mari, uscătoarele clasice sunt scumpe şi necesită spaţii mari pentru amplasare,
-    Costuri de operare foarte mari, consum mare de combustibil, datorită pierderilor mari de energie prin debite mari de aer cald vehiculate
-    Complex din punct de vedere tehnic,
-    Riscul de incendiu şi de explozie datorită cantităţilor mari de praf evacuat impune utilizarea unor temperaturi reduse de uscare,
-    Necesită controlul mirosului deoarece ȋn special ȋn cazul ȋncălzirii prin convecţie sunt necesare debite mari de aer cald ce preiau şi vaporii de apă, dar şi mirosul inainte de a fi evacuat

 

 Soluţii:

 

     Se impune aplicarea unor soluţii eficiente energetic pentru uscarea avansată a deşeurilor municipale care să permită ȋn acelasi timp şi o mai bună stabilizare a acestuia ȋn condiţiile unui control bun al mirosurilor.

​

     Uscătoarele cu tambur cu ȋncălzire prin radiaţie realizează concomitent uscare, sterilizare, dezodorizare, dezinfectare, degerminare, inactivare enzime, reducere de volum şi greutate ȋn condiţii de eficienţă energetică net superioară oricărui alt sistem de uscare.

 

     Energia utilizată pentru tratarea şi uscarea deseurilor poate fi recuperată prin:

- utilizarea biogazului rezultat din fermentare anaerobă 

- incinerare sau coincinerare ȋmpreună cu nămolurile provenite de la staţiile de epurare - valoarea energetică a deşeului se plasează într-un domeniu larg în funcţie de tipul acestuia, conţinutul de apă şi continuţul de substanţe volatile. Valoarea energetică a deşeului tratat este cea mai mare. Din cauza conţinutului de apă această valoare este mică dacă nu se usucă;

- combustia cu alţi combustibili în centrale electrice;

- utilizarea drept combustibil într-un proces industrial, precum producţie de ciment şi asfalt. Combustibilul convenţional poate fi suplimentat prin înlocuirea lui cu deseuri.

 

     Energia termică obţinută în urma arderii deşeurilor şi a biogazului acoperă întotdeauna consumurile specifice pentru uscarea nămolului, rămânând un surplus care poate fi folosit pentru procesele de tratare. Energia electrică obţinută prin cogenerare poate asigură peste 30% din consumul energetic al întregii staţii de tratare, ȋn funcţie de puterea calorifică a deşeului incinerat şi a biogazului rezultat în urma fermentării anaerobe.

 

     Dacă se alege o opţiune de recuperare a energiei, nu este neapărat nevoie de treapta de fermentare anaerobă, deoarece acest proces reduce capacitatea calorifică a deseului pentru receptor.

Ȋn urma studiilor de fezabilitate dezvoltate, tinȃnd cont de condiţiile specifice de la caz la caz pentru statii de tratare mari, se poate aplica doar fermentarea unei părţi a fractiei biodegradabile ȋn vederea generării energiei necesare tratării/uscării acestuia, ȋmbunătăţindu-se astfel posibilităţile de acceptare spre co-procesare şi reducȃndu-se costurile de transport şi admisie.

 

 Principiu de funcţionare Uscător cu tambur rotativ cu ȋncălzire directă prin radiaţie:

     Materialul granular supus uscării este introdus ȋn tamburul cu rol de transportor elicoidal. Aici are loc uscarea continuă prin aportul de căldură, preponderent prin radiaţie, transmis de arzătoarele radiante cu ţesătură metalică aflate ȋn interiorul tamburului.

     Eliminarea vaporilor din tambur se realizează prin exahaustare după caz odată cu gazele de ardere şi prin introducere de aer proaspăt ȋncălzit după caz prin recuperarea a căldurii gazelor de ardere evacuate. O parte din acestea sunt recirculate şi reintroduse ȋn tambur.