Współczesna Europa przyjęła jako priorytet racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych i zapewnienie zrównoważonej gospodarki odpadami. Reguluje to m.in. przyjęta przez Parlament Europejski i Radę UE 19 listopada 2008 r. ramowa dyrektywa odpadowa 2008/98/WE, która wyznacza jasną hierarchię postępowania z odpadami: zapobieganie powstawaniu odpadów (Reduce), przygotowanie do ponownego użycia (Reuse), recykling (Recycle), inne metody odzysku, w tym odzysk energii (Recover), oraz składowanie (Disposal). Hierarchia ta musi być jednak stosowana elastycznie, z uwzględnieniem efektywności ekonomicznej i wpływu przyjętej metody na środowisko naturalne. Dyrektywa wprowadza punkty kontrolne, czyli wymagania, które muszą spełnić kraje członkowskie, np. przed 2015 r. jest to stworzenie systemu zbiórki selektywnej dla odpadów papieru i tektury, metali, tworzyw sztucznych i szkła. Z kolei przed 2020 r. ma nastąpić przygotowanie do ponownego wykorzystania i recyklingu materiałów odpadowych: papieru, metalu, plastiku i szkła z gospodarstw domowych, co zostanie zwiększone do minimum 50% wagowo, a materiałów budowlanych i rozbiórkowych do 70%.

Odpady tworzyw sztucznych to grupa, która w zasadzie w ogóle nie powinna być deponowana na składowiskach, ponieważ ich wartość można odzyskać poprzez zagospodarowanie na kilka sposobów: recykling mechaniczny, recykling surowcowy i odzysk energii (rys. 1).

Recykling mechaniczny

Recykling mechaniczny oznacza rozdrabnianie zużytych tworzyw sztucznych do postaci regranulatu lub proszku, nadających się do ponownego przetworzenia. Struktura chemiczna materiału pozostaje w tym przypadku praktycznie niezmieniona. Rozdrobnione do niewielkich rozmiarów plastikowe cząstki są czyszczone i rozdzielane na różne frakcje. Recykling mechaniczny stosuje się, jeśli odzyskiwane tworzywa są czyste i jednorodne. Dobrym przykładem takiego procesu jest recykling mechaniczny zużytych butelek PET, folii przemysłowych z poliolefin oraz ram okiennych z PVC. Duże ilości materiału o dobrej jakości, który nie uległ w czasie użytkowania jakiejkolwiek degradacji, można uzyskać poprzez odpowiednio zorganizowany system selektywnej zbiórki, a wówczas tego typu recykling będzie opcją ekonomicznie uzasadnioną (tab. 1).

Tab. 1. Wyroby z tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu

 

Źródła odpadów

 

 

Tworzywo sztuczne

 

 

Wyroby z recyklowanego tworzywa

 

Butelki

PET (politereftalan etylenu)

Butelki, długopisy, inne opakowania, włókna (tkanina ?polar?), opakowania spożywcze

Rury, kable, profile okienne

PCW (polichlorek winylu)

Wykładziny podłogowe, rury, kable, parapety, elementy wzmocnień nabrzeży, podstawy znaków drogowych i ekranów dźwiękochronnych

Opakowania żywności (tacki, tuby), opakowania kosmetyczne

PP (polipropylen)

Meble ogrodowe, rury, palety, skrzynki, błotniki rowerów, elementy ogrodzeń, doniczki, zderzaki samochodowe

Folie opakowaniowe, folie rolnicze

PE (polietylen)

Torebki plastikowe, folie budowlane, folie dachowe, torby na śmieci, doniczki, wieszaki

Opakowania spożywcze

PS (polistyren)

Opakowania techniczne, wieszaki

Nośniki CD/DVD

PC (poliwęglan)

Klosze do lamp, kompozyty konstrukcyjne dla elektrotechniki i motoryzacji

Recykling jest często postrzegany jako najbardziej korzystny dla środowiska sposób zagospodarowania odpadów, a do takiej opinii przyczyniają się polityczne przesłania, jak chociażby te zawarte w preambule dyrektywy nt. ?społeczeństwa recyklingu?. Jednak, im wyższy stopień recyklingu chcemy osiągnąć, tym większe koszty są z tym związane. Bardzo często powyżej pewnego ?progowego? poziomu recyklingu koszty ekonomiczne i ekologiczne całego procesu, włączając przygotowanie materiału do recyklingu, nieproporcjonalnie rosną. Szczególnie widoczne jest to w przypadku odpadów tworzyw sztucznych. Pogarsza się jakość recyklatu i produktów, wyroby stają się niekonkurencyjne, ponadto przygotowanie surowca do recyklingu wymaga dużo większego wkładu energii, związanego m.in. z oddzielaniem i oczyszczaniem odpadów.

W takiej sytuacji zdecydowanie najlepszym sposobem postępowania jest odzysk energetyczny. Forsowanie zwiększonego poziomu recyklingu mechanicznego jedynie dla zasady to działanie nieuzasadnione. Zawsze musi istnieć odpowiednio duże zapotrzebowanie rynkowe na produkty odzyskane z odpadów z tworzyw sztucznych, a więc regranulaty. Jako zasadę należałoby więc przyjąć równoprawne wykorzystywanie wszystkich trzech sposobów odzysku odpadów tworzyw sztucznych.

Wsparcie dla efektywnego odzyskiwania energii

Zapewnienie właściwej równowagi między dwiema komplementarnymi opcjami ? recykling lub odzysk energii ? jest bardzo ważne w procesie odchodzenia od unieszkodliwiana odpadów tworzyw sztucznych na składowiskach odpadów. Mimo że nie wszystkie odpady tworzyw nadają się do recyklingu, to ważne jest unikanie sytuacji, w których materiały zdatne do niego są stosowane do odzysku energii, np. do wytwarzania paliw wtórnych z odpadów. Paliwa tego typu można natomiast produkować ze strumienia resztkowego odpadów tworzyw sztucznych, jaki pozostaje po wykorzystaniu wszystkich możliwości recyklingu. Pozyskanie społecznej akceptacji dla odzyskiwania energii -? jako rozwiązania uzupełniającego w stosunku do recyklingu ? będzie stanowić wyzwanie. Obecnie zrozumienie tego problemu jest niewielkie i w wielu przypadkach opiera się na nieaktualnych danych i przebrzmiałych mitach o szkodliwości procesów odzysku energetycznego, np. spalania i współspalania. Powoduje to częstokroć silny sprzeciw wobec planów rozwoju nowej infrastruktury (podejście NIMBY ? ?Not In My Backyard?, czyli ?zgoda, ale nie na moim podwórku?). Niestety, w publicznych debatach mało się mówi o korzyściach płynących z odzyskiwania energii. Jest to problem, który społeczeństwo będzie musiało rozwiązać dla wspólnych korzyści ekonomicznych i ekologicznych.

Rozwiązania w zakresie efektywnego odzyskiwania energii obejmują spalanie w technologii ?skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej?, w której energia zawarta w odpadach, w tym w tworzywach sztucznych, jest przekształcana zarówno na ciepło, jak i elektryczność. W naszym kraju już dzisiaj ok. 1 mln ton wysokoenergetycznych odpadów (w tym tworzywa sztuczne) przetwarza się na tzw. wtórne paliwa stałe, które zastępują paliwa kopalne przy opalaniu pieców do produkcji cementu. Tworzywa sztuczne produkowane są prawie wyłącznie z paliw kopalnych, np. ropy naftowej. W pewnym sensie można je uważać za ?ropę naftową w formie stałej?, a wartość opałowa odpadów z tworzyw sztucznych jest porównywalna z wartością paliw kopalnych (rys. 2). Dlatego zużyte tworzywa sztuczne mogą częściowo zastępować ropę naftową i pełnić funkcję paliwa w instalacjach przemysłowych, dzięki czemu w sposób bezpośredni oszczędzamy zasoby naturalne. Składowanie odpadów tworzyw sztucznych na wysypiskach oznacza więc także utratę możliwości wykorzystania tego ogromnego potencjału (rys. 2).

Odzysk energii oznacza spalanie lub współspalanie, np. z węglem, odpadów tworzyw sztucznych z równoczesnym produkowaniem energii do celów wytwarzania elektryczności lub pary wodnej na potrzeby ogrzewania. Jest on szczególnie wskazany w przypadku zmieszanych lub zanieczyszczonych frakcji odpadów z tworzyw sztucznych. Źródłem odpadów w tym przypadku mogą być zarówno zmieszane odpady z gospodarstw domowych, jak i odpady pochodzące z unieszkodliwiania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego oraz pojazdów wycofanych z eksploatacji.

Problem krajów szybko rozwijających się stanowi rosnąca ilość odpadów, a co za tym idzie trudności związane z ich zagospodarowaniem i składowaniem. Wzrost gospodarczy nie może prowadzić do zwiększania ilości odpadów tworzyw sztucznych składowanych na wysypiskach śmieci. Odzysk energii w zakładach przemysłowych oraz w nowoczesnych gminnych spalarniach odpadów stałych, wykorzystujących uzyskane w ten sposób ciepło i energię elektryczną, to sposób na zrównoważone zarządzanie odpadami wysokokalorycznymi, w tym odpadami tworzyw sztucznych.

Wartość chemiczna

Recykling surowcowy oznacza rozkład tworzywa pod wpływem temperatury lub w następstwie reakcji chemicznej na składniki podstawowe, z których powstało tworzywo. Otrzymane w ten sposób substancje chemiczne to przede wszystkim ciekłe węglowodory lub gazy, z których następnie można wyprodukować nowe tworzywa lub inne surowce chemiczne. Recykling surowcowy to rozwiązanie odpowiednie w przypadku zmieszanych różnych rodzajów tworzyw lub odpadów plastikowych zanieczyszczonych innymi substancjami.

W tego typu procesie wykorzystuje się wiele metod i technologii, opartych m.in. na pirolizie, gazyfikacji, depolimeryzacji oraz wytopie redukcyjnym w piecach hutniczych lub w innych procesach przetapiania. Technologiczna wykonalność tych procesów, przeważnie materiałowo zasilanych za pomocą wstępnie przygotowanych frakcji odpadów z tworzyw sztucznych, pochodzących zarówno z gospodarstw domowych, jak i z bardziej złożonych wyrobów (odpady z zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego czy pojazdów wycofanych z eksploatacji), została dobrze udowodniona. Jednak w obecnych warunkach rynkowych jedynie technologia wytopu redukcyjnego w piecach hutniczych jest uzasadniona ekonomicznie w skali przemysłowej.

Zmagazynowana energia

Wtórne paliwa stałe (WPS), inaczej zwane też paliwami alternatywnymi, otrzymywane są z odpadów (ang. Solid Recovered Fuels ? SRF lub Refuse Derived Fuels ? RDF). Jest to stosunkowo nowy rodzaj paliw, do produkcji których wykorzystuje się odpady stałe. Odpady tworzyw sztucznych mogą być szczególnie cennym składnikiem paliw alternatywnych z uwagi na wysoką kaloryczność. WPS znajdują zastosowanie w energochłonnych branżach przemysłu. Szczególnie dogodnym miejscem wykorzystania wtórnych paliw stałych są piece klinkierowe w przemyśle cementowym, gdzie paliwa te  zastępują węgiel. Warunki spalania paliw w cementowniach są na tyle korzystne (temperatura powyżej 1300°C, długi czas przebywania ? od kilku do kilkunastu sekund) że nie ma możliwości powstawania szkodliwych dioksyn.

Szacuje się, że w naszym kraju w 2011 r. zużycie WPS w cementowniach wyniosło około 1 mln ton, z czego mniej niż 10% stanowiły paliwa przywożone z Niemiec, przy czym ilości WPS z importu z roku na rok systematycznie maleją. Z uwagi na dynamiczny wzrost tego zużycia i rosnący potencjał produkcyjny w Polsce, można przyjąć, że rodzima produkcja w ciągu kilku lat będzie w stanie całkowicie zaspokoić zapotrzebowanie sektora cementowego, które można oceniać na ok. 1,5 mln ton/rok. Ponieważ średnia zawartość odpadów tworzyw sztucznych w WPS to co najmniej 20%, szacuje się, że  ilości odpadów tworzyw sztucznych zużywanych do tych celów mogą osiągnąć min. 300 tys. ton/rok.

Istnieje jeszcze perspektywa zastosowania wtórnych paliw stałych w innych sektorach gospodarki, głównie w energetyce i ciepłownictwie. Obecnie w Polsce w sektorach tych nie widać większego zainteresowania wykorzystaniem tego typu paliw w elektrociepłowniach z uwagi na wyższe, w stosunku do paliw kopalnych, wymagania związane z oczyszczaniem spalin i pomiarem emisji, co wiąże się m.in. z niezbędnymi inwestycjami.

Niemniej wydaje się, że zgodnie z Krajowym planem gospodarki odpadami (KPGO 2014) i w obliczu wymogu zmniejszenia ilości odpadów wywożonych na składowiska, ale też na wskutek zagrożeń dla gospodarki wynikających z nieprawidłowego postępowania z odpadami (z czym wiążą się kary za niewypełnienie zobowiązań z tytułu przynależności Polski do UE), niebawem i te sektory będą musiały zwiększyć swoje zainteresowanie spalaniem wtórnych paliw stałych.

Dane statystyczne

Gromadzone i analizowane dane statystyczne, obrazujące stan zaawansowania gospodarki odpadami z tworzyw sztucznych w całej Europie, dowodzą, że gospodarka tym surowcem nie jest jednakowo traktowana we wszystkich krajach. Przeciwnie, każdy kraj ma inną infrastrukturę zarządzania odpadami, z innymi podmiotami zaangażowanymi w ten proces. Należy dokładnie przeanalizować uwarunkowania lokalne, aby ocenić kierunek rozwoju gospodarki odpadami i wybrać najlepszą z możliwości.

Każdego roku powstaje ok. 25 mln ton odpadów z tworzyw sztucznych, co stanowi  mniej niż 1% masy wszystkich odpadów stałych w Europie. Poprzez różne formy ich odzysku można uzyskać surowce do produkcji nowych wyrobów, a także odzyskać energię zmagazynowaną w odpadach. Odpady z tworzyw sztucznych są cenne zarówno z ekonomicznego, jak i ekologicznego punktu widzenia. Należy zatem poddać odzyskowi jak największą ich ilość, unikając deponowania na składowiskach.

W skali europejskiej niespełna połowa pokonsumenckich odpadów tworzyw sztucznych trafia na wysypiska. Od kilkunastu lat w Europie obserwuje się stały postęp w zakresie odzysku odpadów tworzyw sztucznych, przy jednoczesnym zmniejszeniu ilości odpadów wysypiskach trafiających na składowiska, choć tempo tych zmian jest powolne. Wzrost wskaźników recyklingu i odzysku wynosi k.. 5 ? 6% rocznie. Wiele państw członkowskich UE musi poczynić starania, aby zmniejszyć ilość odpadów tworzyw sztucznych kierowanych na składowiska.

Obecnie poziomy recyklingu tworzyw sztucznych osiągane przez wiodące państwa europejskie kształtują się w zakresie 35-40% (rys. 3), a pozostałe 60-65% odpadów tworzyw odzyskuje się do celów energetycznych. W tych krajach z czołówki europejskiej tylko marginalne ilości odpadów tworzyw sztucznych są składowane, np. w Szwajcarii jedynie 0,3%, a w Niemczech 1,9% (tab. 2). W Polsce w 2011 r. z łącznej ilości 1465 tys. ton odpadów tworzyw sztucznych jedynie 336 tys. ton, tj. 23%, poddano procesowi recyklingu materiałowego. Skala recyklingu systematycznie się zwiększa (rys. 4), natomiast wg analiz Fundacji PlasticsEurope Polska, zdolności przetwórcze branży recyklerów w kraju są znacznie większe w porównaniu do faktycznie przetwarzanych ilości. Wśród odzyskiwanych tworzyw przeważa PET i polietyleny (LDPE i HDPE). Wiąże się to bezpośrednio ze strukturą pokonsumenckich odpadów tworzyw sztucznych w Polsce, gdzie blisko 2/3 z nich pochodzi z zużytych opakowań (rys. 5). Branża recyklerów boryka się m.in. z pozyskaniem odpowiedniej ilości surowca o właściwej jakości. Problemy te wynikają przede wszystkim z małej dostępności surowca z selektywnej zbiórki odpadów pokonsumenckich. Według danych GUS jedynie ok. 10% surowców do recyklingu tworzyw sztucznych pozyskiwane jest tą drogą.

Tab. 2. Stopień odzysku odpadów tworzyw sztucznych w krajach UE (27) oraz Norwegii i Szwajcarii

Kraj

Stopień odzysku

[%]

Szwajcaria

99,7

Niemcy

98,6

Austria

97,3

Belgia

96,4

Szwecja

95,9

Dania

95,9

Norwegia

94,4

Holandia

92,5

Luksemburg

92,3

Francja

60,9

Estonia

55,0

Słowacja

51,6

Włochy

50,9

Czechy

47,6

Irlandia

47,5

Finlandia

47,1

Węgry

41,1

Hiszpania

40,7

Portugalia

38,3

POLSKA

38,2

Słowenia

34,0

Rumunia

31,6

Wielka Brytania

27,3

Łotwa

24,9

Litwa

23,1

Bułgaria

22,4

Grecja

19,7

Cypr

12,6

Malta

10,7

Suma

59,1

Nadzieję na poprawę sytuacji w branży recyklingu dają wprowadzone ostatnio zmiany prawne, zmierzające do poprawy systemu zagospodarowania odpadów w Polsce. Zarówno zapisy nowej ustawy o utrzymaniu porządku i czystości w gminie, jak i nowej ustawy o odpadach, transponującej do prawa polskiego zapisy dyrektywy z 2008 r., pozwolą stworzyć mechanizmy porządkujące gospodarkę odpadami w Polsce. Umożliwi to m.in. zwiększenie dostępności odpadów tworzyw sztucznych zdatnych do recyklingu. Pierwsze efekty zmierzających w dobrym kierunku zmian w gospodarce odpadami widać już dzisiaj, np. powstały już lub są budowane nowoczesne sortownie odpadów, wyposażone w automatyczne czujniki do sortowania i wydzielania poszczególnych rodzajów tworzyw sztucznych.

Perspektywa zmian

W zarządzaniu odpadami powinno się dążyć do rozwijania inteligentnych rozwiązań, zarówno jeśli chodzi o recykling materiałowy, jak i odzysk energii ze strumieni odpadów bogatych w tworzywa sztuczne. Obecnie przepisy prawa dotyczą nie tylko opakowań, zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego lub pojazdów wycofanych z eksploatacji. Obowiązują także ramowe regulacje prawne, z rygorystycznymi wymaganiami środowiskowymi, które określają podstawowe zasady postępowania ze wszystkimi rodzajami odpadów. Są to przede wszystkim: rozporządzenie ws. ich przemieszczania, dyrektywa ramowa o odpadach, określająca zależności pomiędzy odzyskiem a unieszkodliwianiem, dyrektywa składowiskowa oraz dyrektywa IED o emisjach z instalacji przemysłowych, które określają m.in. najlepsze dostępne technologie dotyczące operacji zarządzania odpadami. Na podstawie tych wytycznych gwarantowane są niskie emisje zanieczyszczeń do powietrza wody i gleby, przy jednoczesnym zapewnieniu dużej wydajności odzysku materiałowego i energetycznego.

Oprócz uwarunkowań legislacyjnych, równie ważne są innowacyjne technologie, dobrze funkcjonująca infrastruktura i rachunek ekonomiczny dla danego procesu gospodarowania odpadami, aby można było zbudować efektywny ekologicznie i ekonomicznie system gospodarki odpadami, uwzględniający wszystkie możliwości odzysku: recykling mechaniczny, recykling surowcowy lub odzysk energii.

Długoterminowa koncepcja zarządzania odpadami tworzyw sztucznych, której nadrzędnym celem jest zmniejszenie oddziaływania plastikowych odpadów na środowisko poprzez pełne wykorzystanie ich wartości, powinna zawierać kilka elementów, m.in. zakładać odwrót od składowania na wysypiskach wysokokalorycznych odpadów w możliwie największym stopniu, co doprowadzi do oszczędzania zasobów pierwotnych. Państwo może i powinno wspierać ten kierunek, np. poprzez wprowadzenie odpowiednich regulacji prawnych. Istotne jest podniesienie opłat za składowanie odpadów wysokokalorycznych lub wręcz zakaz ich składowania. Kolejnym elementem winno być zachęcanie do elastycznego stosowania hierarchii zagospodarowania odpadów i wszystkich możliwości odzysku z korzyścią dla oszczędzania surowców materiałowe i energetycznych. Należy też uwzględnić cały cykl życia wyrobu, aby największe korzyści środowiskowe, które są osiągane w fazie użytkowania wyrobu, nie były niwelowane przez zbyt szczegółowe wymagania prawne na innym etapie cyklu życiowego.

dr inż. Anna Kozera-Szałkowska

Fundacja PlasticsEurope Polska