Ocena możliwości osiągnięcia neutralności klimatycznej w gospodarce odpadami komunalnymi w kontekście wyników badań ich składu i właściwości

Opis

Obok głównego źródła emisji gazów cieplarnianych, jakim w Polsce jest energetyka oparta na paliwach kopalnych, źródłem dodatkowym są procesy zagospodarowania odpadów. Jednak, co ważniejsze, procesy odzysku odpadów mogą również przyczyniać się do ograniczania emisji gazów cieplarnianych dzięki zastępowaniu konwencjonalnych procesów wytwórczych i energetycznych w gospodarce. Działania te powinny być realizowane zgodnie z polityką gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Jej priorytetem jest ograniczenie ilości wytwarzanych odpadów, w tym komunalnych, a w zakresie ich zagospodarowania – podniesienie poziomu przygotowania do ponownego użycia i recyklingu odpadów komunalnych w 2035 roku do 65%, przy jednoczesnym ograniczeniu składowania do 10%.

Problem badawczy, który jest podstawą niniejszej monografii brzmi: Czy możliwe jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych z gospodarki odpadami komunalnymi w dużym mieście o 55% do 2030 roku oraz uzyskanie – w dalszej perspektywie – neutralności klimatycznej tego sektora dzięki pozyskaniu surowców i energii z odpadów w warunkach polskich? Głównym założeniem realizacji celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych jest optymalne wykorzystanie potencjału biomasy zawartej w odpadach komunalnych przy jednoczesnym spełnieniu wymogów GOZ. W pracy przedstawiono wyniki badań własnych i analiz, które posłużyły znalezieniu odpowiedzi na sformułowany problem badawczy. Praca obejmuje ocenę efektów zagospodarowania dwóch strumieni odpadów komunalnych – selektywnie zbieranych bioodpadów i odpadów resztkowych.

Istotą analizy był wpływ zmieniających się z czasem strumieni odpadów komunalnych na efekty ich zagospodarowania, przy wdrożeniu gotowych i sprawdzonych na rynku technologii odzysku energii z odpadów spełniających wymagania najlepszej dostępnej techniki.

Spis treści

Streszczenie / 3
Wykaz oznaczeń i skrótów / 7

1. Wprowadzenie / 9

2. Przepisy w zakresie gospodarki odpadami komunalnymi, w tym tymi ulegającymi biodegradacji, obowiązujące w UE i w Polsce / 13
2.1. Podstawowe definicje / 13
2.2. Cele i założenia gospodarki odpadami i gospodarki o obiegu zamkniętym / 17
2.2.1. Selektywne zbieranie / 22
2.2.2. Selektywne zbieranie / 22
2.2.3. Rola odzysku energii z odpadów w GOZ / 24
2.2.4. Składowanie odpadów jako najmniej pożądana opcja zagospodarowania / 25

3. Polityka energetyczna w świetle ochrony klimatu w Unii Europejskiej i w Polsce / 29
3.1. Emisje gazów cieplarnianych a zmiana klimatu / 29
3.2. Międzynarodowa i unijna polityka związana z ochroną klimatu / 31
3.3. Polityka energetyczna i ochrony klimatu w Polsce / 34
3.3.1. Wykorzystanie energii odpadów / 36

4. Gospodarka odpadami komunalnymi w Polsce / 43
4.1. Instalacje zagospodarowania odpadów komunalnych / 44
4.2. Dążenie do osiągnięcia celów dotyczących recyklingu i ograniczenia składowania odpadów komunalnych w Polsce - kierunki działań / 51

5. Emisja gazów cieplarnianych / 57
5.1. Emisje gazów cieplarnianych w Polsce / 59
5.2. Wskaźniki emisji gazów cieplarnianych z procesów zagospodarowania odpadów zgodnie z metodyką IPCC / 63
5.2.1. Składowanie / 64
5.2.2. Spalanie / 66
5.2.3. Biologiczne procesy przetwarzania odpadów / 66

6. Udział odpadów ulegających biodegradacji w składzie morfologicznym odpadów komunalnych / 69
6.1. Zawartość bioodpadów i innych OUB w odpadach komunalnych wytwarzanych w Polsce / 70
6.2. Selektywna zbiórka bioodpadów w krajach członkowskich UE / 73
6.3. Poziom selektywnego zbierania bioodpadów w Polsce / 75
6.4. Zawartość odpadów ulegających biodegradacji w odpadach pozostałych po selektywnej zbiórce / 76
6.5. Charakterystyka bioodpadów w strumieniu odpadów komunalnych / 79

7. Procesy recyklingu organicznego bioodpadów / 83
7.1. Kompostowanie / 83
7.1.1. Podstawowe technologie kompostowania / 84
7.2. Fermentacja metanowa / 86
7.2.1. Przebieg procesu fermentacji metanowej / 86
7.2.2. Komory fermentacji / 87
7.2.3. Odzysk energii z procesu fermentacji bioodpadów / 92
7.2.4. Charakterystyka kompostów i pofermentów z bioodpadów komunalnych / 94
7.2.5. Klasyfikacja kompostu i pofermentu jako produkt nawozowy / 98

8. Odzysk energii z odpadów resztkowych / 101
8.1. Właściwości paliwowe odpadów komunalnych / 101
8.2. Paliwa z odpadów / 106
8.2.1. Technologia produkcji RDF-u z odpadów / 107
8.2.2. Właściwości RDF-u / 108
8.2.3. Jakość RDF-u wymagana przez przemysł / 110
8.3. Zawartość biomasy w zmieszanych odpadach resztkowych i paliwach RDF / 112
8.4. Technologie odzysku energii z odpadów resztkowych / 115
8.4.1. Spalanie / 117
8.5. Sprawność i efektywność odzysku energii w metodach termicznych / 120
8.5.1. Uzyskiwane sprawności odzysku energii w spalarniach odpadów w Polsce / 124
8.5.2. Odzysk pozostałości ze spalania odpadów / 126
8.6. Emisje zanieczyszczeń w przebiegu procesów termicznego odzysku odpadów / 130
8.6.1. Emisje gazów cieplarnianych / 134

9. Cel i zakres pracy / 137

10. Metodyka badań i analiz / 139
10.1. Badania morfologiczne odpadów komunalnych / 140
10.1.1. Pobór próbek / 140
10.1.2. Badania składu granulometrycznego i morfologicznego odpadów zmieszanych / 140
10.1.3. Badania składu granulometrycznego i morfologicznego selektywnie zbieranych bioodpadów / 142
10.2. Podstawowa charakterystyka fizyko-chemiczna odpadów / 142
10.2.1. Wilgotność / 142
10.2.2. Strata prażenia / 142
10.2.3. Zawartość popiołu / 142
10.2.4. Zawartość fosforu i azotu / 143
10.2.5. Zawartość rozkładalnej substancji organicznej (RSO) / 143
10.3. Biologiczne metody oceny podatności odpadów na rozkład / 144
10.3.1. Podatność na rozkład w warunkach tlenowych / 144
10.4. Podatność na rozkład w warunkach beztlenowych / 147
10.4.1. Badania fermentacji bioodpadów w warunkach dynamicznych / 149
10.4.2. Analizator składu biogazu / 151
10.4.3. Obliczenie pozostałości pofermentacyjnej / 151
10.5. Badania właściwości paliwowych odpadów / 152
10.5.1. Określenia zawartości biomasy metodą selektywnego rozpuszczania / 153

11. Wyniki badań własnych zawartości i właściwości odpadów ulegających biodegradacji w odpadach komunalnych / 159
11.1. Właściwości monofrakcji bioodpadów i ich mieszanin / 159
11.1.1. Podstawowe właściwości fizykochemiczne / 160
11.1.2. Zawartość rozkładalnej frakcji organicznej i biomasy / 163
11.1.3. Podatność na biodegradację w warunkach tlenowych i beztlenowych / 166
11.1.4. Podsumowanie wyników badań właściwości monofrakcji bioodpadów / 174
11.2. Właściwości bioodpadów selektywnie zbieranych z różnych źródeł komunalnych / 176
11.2.1. Charakterystyka bioodpadów pochodzenia roślinnego / 176
11.2.2. Podsumowanie wyników badań bioodpadów roślinnych / 183
11.3. Zmienność właściwości bioodpadów zielonych w ciągu roku / 184
11.3.1. Charakterystyka świeżych bioodpadów kuchennych z gospodarstw domowych i restauracji / 188
11.4. Zmienność właściwości frakcji odpadów kuchennych w ciągu roku / 191
11.5. Podsumowanie właściwości technologicznych bioodpadów / 199
11.6. Fermentacja bioodpadów w warunkach dynamicznych / 204
11.7. Badania możliwości zwiększenia produkcji biogazu z bioodpadów roślinnych przez zastosowanie wstępnej obróbki mechanicznej / 209
11.8. Ocena jakości pozostałości pofermentacyjnej / 214
11.9. Wyniki badań właściwości paliwowych i zawartości biomasy we frakcjach materiałowych zmieszanych odpadów komunalnych / 216
11.9.1. Skład i właściwości paliwowe zmieszanych odpadów komunalnych / 217
11.9.2. Zmienność właściwości frakcji odpadów zmieszanych w ciągu roku / 222
11.9.3. Zawartości biomasy w odpadach zmieszanych i ich frakcjach / 228
11.10. Podsumowanie właściwości odpadów zmieszanych / 231

12. Ocena śladu węglowego modelu zagospodarowania bioodpadów i odpadów resztkowych w technologiach odzysku energii / 235
12.1. Emisje gazów cieplarnianych z gospodarki odpadami we Wrocławiu w roku bazowym / 236
12.2. Aktualny model gospodarki odpadami we Wrocławiu / 239
12.3. Prognoza ilości i składu odpadów komunalnych wytworzonych i odebranych w gminie Wrocław do 2040 roku / 243
12.4. Prognoza składu i właściwości odpadów resztkowych przeznaczonych do ostatecznego zagospodarowania / 249
12.5. Określenie śladu węglowego wariantów zagospodarowania odpadów resztkowych / 251
12.5.1. Emisja gazów cieplarnianych z termicznego przekształcania odpadów resztkowych / 252
12.5.2. Zagospodarowanie odpadów resztkowych w instalacjach mechaniczno-biologicznego przetwarzania / 260
12.6. Określenie śladu węglowego analizowanych wariantów zagospodarowania selektywnie zbieranych bioodpadów / 267
12.6.1. Emisja gazów cieplarnianych podczas fermentacji metanowej selektywnie zbieranych bioodpadów / 268
12.6.2. Emisja gazów cieplarnianych z kompostowania selektywnie zbieranych bioodpadów / 283
12.7 Emisja gazów cieplarnianych wynikająca ze zbierania i transportu odpadów / 286
12.8. Porównanie wyników uzyskanych w ramach analizowanych wariantów / 288
12.8.1. Bilanse masowe zagospodarowania odpadów w analizowanych wariantach / 289
12.8.2. Analiza możliwości spełnienia celów recyklingu i ograniczenia składowania / 291
12.9. Odzysk energii z odpadów / 296
12.9.1. Zestawienie danych dotyczących emisji gazów cieplarnianych / 299
12.10. Podsumowanie i perspektywa do 2050 roku / 308

13. Podsumowanie / 313

14. Wnioski / 317

Bibliografia / 319

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie