Статті

Операції

Вирішення дилеми про те, що ж робити зі старими звалищами

ProМусор

25 Січня 2021

572

Trigger

У ЄС налічується від 150 000 до 500 000 старих звалищ, багато з яких не були побудовані згідно з сучасними санітарними нормами. 31 серпня 2020 року завершився чотирирічний проект, що досліджував можливість відновлення матеріалів, енергії та землі на цих ділянках. Цей проект фінансував ЄС.

Особливо тривожний та досить новий ризик пов’язаний з ефектом прискорення кліматичних змін, що призводить до підвищення рівня моря, ризику повеней, ерозії та злив.

Підраховано, що з 500 000 звалищ відходів у ЄС більш ніж 10 000 розташовані в районах, що вже знаходяться в зоні ризику затоплення.

Зрозуміло, що підхід «нічого не робити» – це не найкращий сценарій управління цими звалищами.

У 2016 був запущений дослідницький проект «NEW-MINE» під керівництвом Інституту стійких металів та мінералів Левенського католицького університету. Цей проект тривав чотири роки і перед ним стояло завдання вивчити можливості Вдосконаленої Розробки Звалищ (ВРЗ). Разом з партнерами проекту, включаючи німецького виробника обладнання для переробки – STADLER, проект вивчив потенціал відновлення матеріалів для переробки із закритих звалищ, отримання палива з відходів та відновлення цінної землі для повторного використання.

Проект NEW-MINE нещодавно опублікував звіт, який висвітлює його результати та пояснює, що найсучасніший спосіб роботи зі старими звалищами – це «обслуговування звалища», яке включає збирання та обробку сміттєвого газу та фільтрату, а також такі прогресивні методи, як цілеспрямоване зрошення. Це потребує поточних витрат, які мають покриватися за рахунок нарахувань, взятих зі зборів за користування звалищем за роки його експлуатації. Однак, для багатьох старих звалищ не було жодних нарахувань на обслуговування звалищ, що призводить до сценарію «нічого не робити».

90% закритих звалищ у Європі не відповідають санітарним нормам

За оцінками, 90% закритих звалищ у Європі не відповідають санітарним нормам та створені до прийняття Директиви ЄС про захоронення відходів від 1999 року. Ці старі звалища, як правило, заповнені твердими муніципальними відходами. Для уникнення майбутніх проблем з довкіллям та здоров’ям, багато з цих звалищ незабаром потребуватимуть дорогих заходів з рекультивації. У деяких випадках забруднені місця є результатом утилізації твердих муніципальних відходів і потребують відновлення. Витрати на «класичну рекультивацію» в ЄС-28 складають від 100 мільярдів євро до 1 трильйона євро.

Проект NEW-MINE був заснований виходячи з того, що, поки ситуація може здаватися похмурою, вона все одно представляє прекрасну можливість для стратегії комбінованого відновлення ресурсів та рекультивації. ВРЗ може вирішити проблему та істотно знизити майбутні витрати на рекультивацію цінної землі та відновлення ресурсів.

"Спочатку існувала думка, що буде більше матеріалів для відновлення, але врешті-решт, виявляється, близько 10", - Ульріх Зігмунд, керівник відділу досліджень і розробок STADLER. © STADLER

Видобуток

Цей проект отримав фінансування від Рамкової програми ЄС з розвитку наукових досліджень і технологій під назвою Horizon 2020, у ньому взяли участь вісім європейських університетів, а також STADLER та інші компанії приватного сектора. П’ятнадцятьом аспірантам було доручено дослідити нові технології та протестувати їх у чотирьох технічних робочих пакетах, які дотримуються підходу ланцюжка створення вартості.

Від «інноваційного дослідження та механічної обробки звалищ» до «сонячної/плазмової/гібридної термохімічної конверсії» та «передового вторинного використання». Четвертий робочий пакет застосовує методи багатокритеріальної оцінки, щоб порівняти відновлення ресурсів/рекультивацію, тобто ВРЗ, з підходами «нічого не робити», «класична рекультивація» та «класична розробка звалищ спільно зі спаленням».

Ідея розробки старих звалищ не нова. Ця концепція вже існує багато років, але технічні та комерційні умови перешкоджали її широкому впровадженню.

«В класичному видобутку звалищ в центрі уваги знаходиться зменшення об’єму відходів, наприклад, через спалення та відновлення землі, поки виробництво вторинної сировини, як правило, обмежене». – пояснює Лівен Мекілс, координатор з питань науки та технологій у проекті Інституту стійких металів та мінералів Левенського католицького університету. – «У проекті NEW-MINE ми дотримувалися підходу максимального відновлення ресурсів. Замість спалювання легкої фракції ми виробляємо паливо з відходів, яке потім термічно оброблюється та перетворюється на синтетичний газ і склоподібний шлак. Сингаз можна потім повторно використовувати, щоб виробити метан або водень, а склоподібний шлак можна використовувати для виробництва цементу та будівельних матеріалів».

«Ми вважаємо, що ВРЗ – це відсутня ланка у циркулярній економіці, – продовжує він. – План дій щодо циркулярної економіки європейського Зеленого Курсу спрямований на політику «стійких продуктів», для якої пріоритетом є зменшення та повторне використання матеріалів перед безпосередньою переробкою, рухаючись вгору Ієрархією Відходів. Однак, ще не було розглянуте таке питання: «Що Європа та інші країни світу будуть робити з великою кількістю промислових та побутових відходів, які знаходились на звалищах протягом останніх ста років?». У цьому контексті ВРЗ була запропонована в якості креативного підходу до вирішення проблеми поводження зі старими відходами незалежно від термінової необхідності запобігати створенню нових відходів та утилізації у майбутньому».

Однак, досягнення такого результату потребує серйозного дослідження природи матеріалів та методів, які можуть використовуватися для їх розділення задля оптимального відновлення і енергії, і матеріалів.

Механічне ноу-хау від компанії STADLER

Враховуючи, що завданню успішного сортування матеріалів, видобутих зі старих звалищ, стануть у нагоді знання та досвід приватного сектора, Рейнсько-Вестфальський технічний університет м. Аахена – один з партнерів проекту, запросив компанію STADLER взяти участь.

«З нами зв’язався цей університет у 2015 році, щоб обговорити можливість проекту видобутку звалищ. Ми погодилися, бо хотіли долучитися до цього, тому ми брали участь з самого початку, – каже Ульріх Зигмунд, керівник з питань науково-дослідницьких робіт у компанії STADLER. – По суті, це відрізняється від MRF-сортування, тому що відходи вологі, дуже важкі та можуть бути шкідливими. Вони виглядають як ґрунт, але з плівкою всередині».

Компанія зробила істотний внесок у перший робочій пакет, що присвячений механічній обробці. Головною метою було визначити шляхи покращення якості фракцій, щоб виробляти паливо з відходів, яке має безліч варіантів застосувань. Іншою важливою метою було дослідити можливості застосування тонких фракцій (<20 мм), які складають більш ніж 50% відходів у загальному видобутку звалищ і на даний момент не застосовуються. Цей проект продемонстрував, що за допомогою подальшого механічного розділення тонких фракцій можна отримати пісок для використання у будівельному секторі в якості щебня (заповнювача). Легкі фракції також можна використовувати в процесі термо-валоризації.

Компанія STADLER також зробила внесок у навчальну програму, пов’язану з проектом, з курсом «Технологія автоматичного сортування складних відходів», який був проведений під час другого мережевого заходу NEW-MINE для 15 науковців, які брали в ньому участь.

«Лише близько 2% матеріалів – це метали, які можна переробити, – пояснює Зигмунд. – Ще приблизно 8% являють собою пластик для отримання енергії. Близько 50% – інертні речовини, велика кількість – це ґрунт або фракції металів, які стали непридатними для переробки. Спочатку вважалося, що буде більше матеріалів для відновлення, але в кінцевому підсумку виявилося, що їх всього 10%. Інші 20% можна використати для будівництва, але 70% треба знову скинути на звалища».

З юридичної точки зору сортування ускладнювалося тим, що неможливо було перевезти матеріал до сортувальних станцій, які знаходилися поза межами звалища. З цієї причини компанія STADLER встановила систему механічного сортування на тимчасовому бетонному фундаменті на звалищі.

Балістична сепарація

Теоретичне дослідження механічної обробки було протестоване в реальних умовах на звалищі Мон-Сен-Гібер у Бельгії. Відходи з цього звалища були викопані та перероблені.

«Балістичний сепаратор STT6000 використовувався на першому етапі механічної обробки для відновлення палива з відходів та інших видобувних матеріалів, таких як метали та інертні матеріали. Сепаратор розділив отримані продукти на три фракції: щебінь, об’ємні фракції та пласкі фракції. Потім вони оброблялись окремо, щоб дослідити подальші можливості для переробки». – каже Зигмунд.

Крістіна Гарсія Лопес, одна з дослідників проекту NEW-MINE, додає:

«Оскільки відходи зі звалищ дуже складні та неоднорідні матеріали через кількість домішок, балістичний сепаратор надав нам можливість розділити несортовані та неподрібнені викопані відходи на три різні потоки матеріалів: потенційне паливо з відходів, 3D-фракції та щебінь. Він також дозволив нам сортувати відходи зі звалищ у їхньому оригінальному розмірі без подрібнення, що запобігає втраті маленьких частинок у фракції щебня, що також потребує меншої кількості етапів. Крім того, значна продуктивність балістичного сепаратора STT6000 (150 т/год, в залежності від щільності матеріалу) зробила його досить привабливим відносно механічної обробки з огляду на те, що кількість відходів, закопаних на звалищах, дуже велика, а загальна механічна обробна потужність занизька порівняно з видобувною потужністю».

«Очищення звалищ – це ще те завдання, – каже Лівен Мекілс. – Рівень вологості відходів на звалищах значно вище, ніж рівень вологості свіжих відходів, до того ж, ці відходи сильно деградували. Перший робочий пакет аналізував, як цей матеріал поводить себе на всіх етапах процесу механічного розділення і які властивості мають різні результуючі фракції. Це дослідження було новим, отже, його результати є важливими для майбутньої розробки звалищ».

Бастіан Кюпперс, який також є дослідником проекту NEW-MINE, додає:

«Безперервна механічна обробка звалищ дуже складна, тому що високий вміст води призводить до блокування ланцюжка процесів та знижує продуктивність обладнання. Це особливо актуально для тонких фракцій».

Однак, на думку Зигмунда, балістичний сепаратор STADLER подолав всі перешкоди, продемонстрував, що він здатний працювати в цих складних умовах, і підтвердив здійсненність цього проекту. Він каже:

«Висока вологість матеріалу була своєрідним викликом, тому що вхідні матеріали складалися зі шматків каміння та брил землі вагою до 100 кг».

Крістіан Нордманн, заступник керівника з питань науки та технологій у компанії STADLER, який активно працював над тестуванням у Бельгії, додає:

«Машина є дуже потужною завдяки двом двигунам та центральному змащенню під час роботи. До того ж, підшипники дуже добре герметизовані, тому машина може працювати просто неба. Це дає сепаратору STT6000 можливість долати складнощі переробки викопаних матеріалів, наприклад, високу вологість та пил».

«Тестування продемонструвало, що новий підхід до початку процесу переробки з розділенням на три фракції – можливий. Він зменшує знос та заощаджує енергію порівняно зі стандартним процесом, який поєднує подрібнення та проціджування, – робить висновок Ульріх Зигмунд. – З комерційної точки зору, він не окупається, все залежить від того, як високо ви цінуєте користь для природи та, звісно, рекультивацію землі. Якщо ваше звалище розташоване поруч із мегаполісом, де вартість землі дуже висока, тоді у такої діяльності може бути економічна основа».

ProМусор

ProМусор

ProМусор