Часть 2 раздельный сбор пищевых отходов для анаэробного сбраживанию – сравнение различных технологий.

Аннотация

В данной статье сравниваются 4 технологии сбора бытовых отходов по следующим показателям категорий воздействия на окружающую среду: потенциал эвтрофикации (заболачивания), потенциал подкисления (закисления) почв, потенциал глобального потепления и анализ образования первичной энергии. Кроме того, важной целью исследования является формирование предложений по улучшению каждой технологии. Был исследован раздельный сбор бытовых пищевых отходов в бумажные мешки (с предварительной сушкой и без), с использованием кухонных измельчителей (гриндеры) и вакуумных систем в раковинах. В каждом случае пищевые отходы в дальнейшем подвергаются анаэробному сбраживанию с последующим восстановлением энергии и питательных веществ. Сравниваемые технологии оценивались по четырем категориям воздействия на окружающую среду: потенциал эвтрофикации (ПЭ) (0,1 – 2,4 кг-экв NO₃^-/ т пищевых отходов), потенциал подкисления (ПП) (0,4 – 1,0 кг-экв SO₂/ т пищевых отходов), потенциал глобального потепления (ПГП) (790 – 960 кг-экв CO₂/ т пищевых отходов) и образование (получение) первичной энергии (ОПЭ)(1,7 – 3,6 ГДж/т пищевых отходов). Сбор с использованием вакуумных систем сопряжен с наибольшим выходом первичной энергии, в то время как сбор пищевых отходов в бумажные мешки с предварительной сушкой отличается наименьшим потенциалом эвтрофикации, подкисления и глобального потепления. Однако обе технологии на сегодняшний день не используются в крупных масштабах и необходимы дальнейшие исследования для подтверждения достоинств каждой технологии. Классификация сценариев сильно различается если принимать во внимание только первичные или только вторичные выбросы. При первичном рассмотрении потери органического вещества при механической предподготовке, размещении пищевых отходов в баках, затраты энергии на сушку и на использование вакуумных систем оказывает значительное влияние на результаты исследования каждой технологии.

Введение

В среднем, каждый житель Евросоюза в 2008 г произвел 522 кг бытовых отходов (European Environmental Agency (EEA), 2010). К 2020 г прогнозируется дальнейшее увеличение до 680 кг на душу населения (EEA, 2010). Доля фракции бытовых отходов, пригодная для компостирования оценивается в 28%, что равно 190 кг на домохозяйство в 2020 г (European Commissions, 2003). Исследования компостирования ТБО активно ведутся. Более детальные исследования проводятся по производству первичной энергии в странах ЕС. Недавние исследования британских ученых показывают, что 1,8 млн т пищевых отходов (включая воду, добавляемую при приготовлении пищи, масса отходов возрастает до 3,5 млн т) образуются британскими домохозяйствами ежегодно (WRAP, 2009).. Потенциал глобального потепления от производства, переработки и транспортировки пищевых отходов составляет до 4,6 млн т-экв СО₂ (WRAP, 2009). Похожее исследование, проведенное в Швеции (Swedish Waste Management Association, 2005; Konsumentfцreningen Stockholm, 2009) показывает, что шведские домохозяйства производят 100–116 кг пищевых отходов на душу населения в год. Также данное исследование показало, что образование большей части этих отходов можно было бы избежать. Тем не менее, неизбежная часть отходов, при использовании эффективного раздельного сбора, может быть эффективно использована в процессе утилизации и дальнейшего получения энергии и питательных веществ.

В европейских странах за последнее десятилетие было разработано несколько технологий раздельного сбора пищевых отходов для последующей биологической переработки. Высокоэффективные технологии, основанные на разделении бытовых отходов на месте их образования уже существуют в Австрии, Германии, Люксембурге, Швеции, Бельгии, Нидерландах, Каталонии (область Испании) и некоторых частях Италии (ACR+, 2005). Эти технологии имеют свои преимущества и недостатки по отношению к удобству использования, привлечению ресурсов и стоимости. Данные некоторых исследований технических характеристик приводились выше (Nilsson et al., 1990; Bolzonella et al., 2003; Swedish Waste Management Association, 2007, 2009a,b; Davidsson et al., 2011). Тем не менее, сведения о пользе для окружающей среды и негативных последствиях по-прежнему ограничены.

Целью настоящего исследования является сравнение технологий раздельного сбора и вывоза пищевых отходов с использованием метода оценки жизненного цикла (ISO, 2006a,b). Сравнение проводилось по 4 категориям воздействия на окружающую среду (ПГП, ПП, ПЭ, ОПЭ). Данные показатели были выбраны согласно «Целям улучшения качества окружающей среды» (Швеция, 2011), т.к. по ним можно судить о воздействии технологий на ОС. Тем не менее, необходимо учитывать, что число показателей ограничено и сравнение является далеко не целостным. Также целью исследования является выявление проблем в технологиях (особенности сбора и предподготовки), которые также оказывают большое воздействие на ОС для разработки мер по улучшению каждой технологии. Исследование проводилось в соответствии с 4 стадиями, описанными в ИСО (2000) «Оценка жизненного цикла (ОЖЦ)»: