1514

объема принимаемых на компостирование ранее неутилизируемых отходов это приводит к необходимости обеспечения высокого потребительского качества получаемых при этом целевых продуктов компостирования при соблюдении требований экологической и санитарно-токсикологической безопасности и, что не менее важно, при достижении уровня экономической эффективности, позволяющей конкурировать на рынке с другими подобными продуктами, получаемыми из первичных материалов.

Производство компоста из органических материалов – отходов сельского хозяйства, животноводства, нечистот и кухонных отбросов было известно еще в глубокой древности. В то время одними из основных были методы формирования из этих отходов компостных куч, где при дополнительном увлажнении (поливе) в естественных условиях органические материалы отходов превращались в гумусоподобное вещество коричневого цвета без неприятного запаха. Полученный компост вносился в почву с целью улучшения ее структуры и повышения плодородия.

Многовековой опыт применения компостирования для получения гумуса

иобезвреживания нечистот и ТБО характерен для многих стран мира – Индии, Китая, Ближнего Востока, России, большинства европейских стран.

История компостирования насчитывает несколько тысячелетий, когда уже на первых этапах становления земледелия и скотоводства было отмечено, что урожаи намного обильнее на участках, где находился навоз. Это позволило установить связь между двумя процессами – повышением урожая и внесением навоза и положило начало сознательному применению компостирования.

Всредние века накопленный положительный опыт по компостированию отходов был предан забвению и только в XIX веке, когда в большинстве центральных европейских стран и США была создана законодательная база и разработаны основные методы обезвреживания отходов, среди которых существенная роль отводилась компостированию бытовых и сельскохозяйственных отходов, стал отмечаться рост объемов компостирования.

Необходимо отметить, что в этот период еще не были разработаны высокоэффективные методы компостирования, но даже применение технологий низкого уровня позволило снизить уровень санитарно-эпидемиологической опасности, возникающей при обращении с отходами и частично использовать их вещественный состав в виде компостных материалов, находивших применение в сельском хозяйстве.

ВРоссии еще в XIX веке в приусадебном хозяйстве широко применяли компост из отходов животноводства, полеводства, нечистот, кухонных отбросов

иТБО. Кроме того, в период развития земства этот метод широко пропагандировался в целях обезвреживания мусора и нечистот.

71

Вначале XX века в России ТБО без предварительного измельчения закладывались в штабеля (бурты) и в естественных условиях при периодическом увлажнении и ворошении (перелопачивании) превращались в компост.

Внесколько усовершенствованном виде этот метод полевого компостирования сохранился до настоящего времени.

В30-х годах XX века в нашей стране был разработан и проверен на практике метод камерного биотермического обезвреживания ТБО с получением компоста для сельского хозяйства [1]. В основу метода была положена усовершенствованная технология Беккари, разработанная в 20-х годах [2–4].

Разработка этих современных промышленных технологий стала возможна в результате проведения многочисленных научных исследований ученых многих стран.

Научный подход к процессу компостирования отходов был предложен A. Howard в 30-х годах. В его основе усовершенствование процесса «индора» – полевого компостирования, традиционно применяемого к Индии, Китае, странах Ближнего Bocтока [5].

Процесс «индора» предусматривает создание из органических отходов, легко поддающихся разложению (кухонные отбросы, фекалии, навоз животных, листья, ил из канализационных систем) компостных буртов (штабелей) на открытом воздухе высотой около 1,5 м или в ямах. Компостируемая масса за период образования компоста дважды перелопачивается (ворошится).

Вэти же годы ряд ученых в Европе и США проводили многочисленные разработки механизированных способов получения компоста. Один из первых механизированных процессов был предложен G. Beccari в 1920 году [3]. Компост закладывали в биотермическую камеру, в которой в результате последовательного протекания анаэробной и аэробной стадии компостирования отходов обеспечивалась достаточно эффективная их переработка.

В1949 году E. Eweson разработал непрерывный и полностью механизированный процесс аэробной переработки отходов в компост, позднее получивший название Эвесона – Фрейзера. Органические отходы предварительно измельчались, помещались в биологический барабан, где непрерывно перемешивались при передвижении от одного уровня к другому в условиях контакта с рециркулирующей через компостируемую массу активизированной двуокисью углерода, образующейся в процессе разложения органических материалов отходов [6].

ВДании была разработана новая технология компостирования, (процесс

Дано), в основу которой положен принцип разделения ТБО по крупности и дробления в одном реакторе в сочетании с принудительной аэрацией, увлажнением и контролем температуры. Отходы помещались в медленно вращающийся барабан диаметром более 3 м, заполняя его на 2/3. Частичное заполнение

72

обеспечивало всасывание воздуха. Имеющиеся в концевой части барабана калиброванные отверстия позволяли разделять отходы по крупности.

ВКалифорнийском университете (США) в 50-е и последующие годы

ХХвека были проведены исследования по разработке технологий и конструкций оборудования для компостирования [7].

Вбольшинстве европейских стран в последние десятилетия большое внимание уделяется проблеме внедрения системы индивидуального компостирования кухонных отходов, растительных остатков, отходов полеводства и садоводства населением на приусадебных и индивидуальных садовых участках.

Разработаны и внедрены различные типы компактных установок, индивидуальных дробилок, других устройств, обеспечивающих реализацию индивидуального компостирования.

Отечественный и зарубежный опыт по развитию методов компостирования достаточно полно отражен в ряде монографий и работ по переработке отхо-

дов [8–17].

Технологии интенсивного промышленного компостирования ТБО в России начали внедрять только во второй половине ХХ века.

В 70-х годах в СССР были разработаны технологии промышленных методов получения компоста и началось строительство нескольких заводов по переработке ТБО в компост на основе сочетания отечественных и зарубежных технологий. Эти заводы работают в настоящее время под Москвой, Санкт-Петер- бургом, Минском, Ташкентом и в других городах [10].

На всех компостных заводах в СНГ (за исключением Санкт-Петербурга) получаемый компост имеет весьма плохой товарный вид, характеризуется низким качеством и сбывается с большим трудом. Товарный вид компоста СанктПетербургского завода более благоприятен, но, как и на остальных заводах, компост существенно загрязнен тяжелыми металлами.

По аналогии с прямым мусоросжиганием технология прямого компостирования ТБО имеет тот же принципиальный недостаток – мало учитывает состав и свойства исходного сырья, чем и объясняются неудовлетворительная работа заводов и низкое качество готовой продукции.

Анализ основных тенденций и перспектив развития компостирования ТБО и других органических муниципальных отходов позволяет сделать вывод о том, что по мере ужесточения законодательных и нормативных требований по обращению с отходами в части размещения неутилизируемых органических отходов в окружающей среде, реализации требований по снижению эмиссии парниковых газов, роста цен на традиционные энергоносители и минеральные удобрения компостирование получает новые экономические и экологические стимулы.

Если в середине ХХ века специализированные компостные заводы были экономически мало привлекательными для бизнеса из-за трудностей в сбыте

73

готовой продукции и потерпели, особенно в США, экономический крах, то

впоследние десятилетия намечается положительная тенденция к росту объема компостирования отходов, но уже на новом технологическом и экономическом уровне. При этом кроме экономических стимулов и возрастающих норма- тивно-правовых требований большую роль играют и социальные факторы, связанные с ростом экологического сознания населения (в том числе и более активного участия в сортировке отходов), переходом к реализации стратегии устойчивого развития, где компостирование отходов занимает одно из ключевых положений.

Внастоящее время компостирование в сфере коммунального хозяйства приобретает все большее значение. В общей концепции обращения с отходами компостирование наряду с термическими методами занимает важное место.

Втехнико-экономическом плане выражен переход от узкоспециализированных компостных предприятий (заводов) к использованию компостирования

вряду других методов механико-биологической обработки (МБО) ТБО для получения биостабилизированных материалов. Это привело к созданию на новой технологической основе компостных участков на полигонах захоронения ТБО, включающих биобарабаны, биотуннели, бассейны выдержки, штабеля (бурты) для созревания компоста.

Управление потоками отходов, направляемых на компостирование, позволяет получить исходные материалы, содержащие в основном органические, легко биоконверсируемые вещества и приемлемое количество чужеродных опасных и балластных компонентов, что позволяет при реализации контролируемых технологических процессов компостирования получать целевые продукты, пригодные для агротехнического использования.

Современные высокомеханизированные компостные предприятия и эффективное индивидуальное компостирование при должном контроле позволяют получать компосты, отвечающие высоким требованиям качества, необходимого для целевого использования в различных направлениях.

2.1.2. Оценка эффективности компостирования органических отходов производства и потребления.

Структура эффективности компостирования органических отходов – социальная, экологическая и экономическая

Компостирование органических отходов в связи с большой вариабельностью качества исходного сырья для компостирования, возможностью использования различных технологий его переработки для получения целевых продуктов в заданных количествах и требуемого качества, разнообразия условий (климатогеографических, экологических, экономических, социальных, политических идр.)

74

использования целевых продуктов для решения различных задач, возможностью возникновения и реализации экологических, экономических, социальных, сани- тарно-эпидемиологических рисков с различной тяжестью их последствий, получением позитивных и негативных эффектов можно отнести к большим системам, эффективность функционирования которых оценивается с помощью комплексных критериев – эколого-экономически-социальных.

В связи с тем, что компостирование органических отходов и использование получаемых при этом целевых продуктов является вариабельной большой системой, которая функционирует в конкретных существенно различающихся условиях (климатогеографических, экономических, экологических, социальных, политических, этнических и иных), то и оценка ее эффективности является сложной задачей, для решения которой требуется применение адекватных методов. Попытка применения обычных методов оценки эффективности функционирования таких больших вариабельных систем, учитывающих только некоторые из видов эффектов – экономических, экологических, социальных, не только не позволяет оценить эффективность системы в целом, но и ее отдельных элементов. Очевидно, что для определения структуры эффектов (позитивных и негативных), возникающих в процессе функционирования таких больших систем, необходимо использовать методы, позволяющие учесть не только прямые, но и косвенные эффекты, их реализацию во временных интервалах (краткосрочные, пролонгированные и отдаленные эффекты), определить их качественные и количественные характеристики в конкретных измерениях затрат (материальных, финансовых, энергетических, трудовых и др.), издержек и прибыли.

При оценке эффективности компостирования как элемента системы обращения с органическими отходами производства и потребления недостаточно использование оценочных показателей получения прямых эффектов, которые достаточно полно разработаны, имеются методики их расчета и оценки в денежном выражении, так как при компостировании получаются и такие косвенные эффекты, как снижение вероятности и тяжести последствий экологических рисков из-за отказа от размещения этих необезвреженных отходов в окружающей среде, результатом чего является уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду и население с вытекающими отсюда положительными социальными, экологическими и экономическими эффектами.

При этом в структуре эффектов при компостировании отходов и использовании полученных при этом целевых продуктов необходимо учитывать весь комплекс позитивных социально-политических, экологических и экономических эффектов – таких, например, как появление новых рабочих мест, снижение экологической нагрузки на объекты окружающей среды и население, что проявляется в виде улучшения экологического состояния территорий, снижения

75

вероятности возникновения экозависимых патологий, повышения рекреационной и инвестиционной привлекательности территорий, что можно также выразить в денежном эквиваленте.

Суммарно эти косвенные положительные эффекты очень велики в экономическом исчислении, но их весьма затруднительно оценить при использовании традиционных методик экономических расчетов прибыли, таких, например, как затратно-прибыльный анализ (затраты-выгоды), анализ эффективности затрат (затраты-эффективность) при анализе эффективности деятельности конкретного объекта по компостированию отходов.

При оценке эффективности компостирования органических отходов и использования получаемых при этом целевых продуктов мы исходили при определении структуры эффектов из методологии анализа больших систем и идентифицировали «компостирование» как систему, состоящую из трех взаимосвязанных элементов:

–сбор, транспортировка, подготовка органических отходов производства

ипотребления как сырья для компостирования;

–собственно процессы компостирования – получение целевых продуктов в заданных количествах и качестве;

–реализация (транспортировка, распределение, использование целевых продуктов в различных областях для решения конкретных задач в контексте рециклинга органических продуктов).

В смежных областях науки и техники определение структуры эффектов, возникающих при функционировании таких больших систем, и их оценку (качественную и количественную) проводят с помощью инструментов, применяемых в методологии LCA (Life Cycle assessment), – анализа и оценки жизненного цикла.

LCА позволяет на основе анализа материальных и энергетических потоков, проходящих через систему (вход, выход), и их реального и потенциального воз-

действия на объекты окружающей среды и население (environmtаl impacts) в течение всего жизненного цикла системы, включая и жизненный цикл ее целевых продуктов, определить эффективность функционирования системы

вцелом и отдельных ее элементов.

Внашей стране методология LCA для оценки эффективности компостирования пока не применяется, но положительные результаты ее использования для этих задач имеются в зарубежных странах.

Вэтом плане большой интерес представляют результаты научных исследований, выполненных в университете Нового Южного Уэлса (Сидней, Австралия) по использованию методологии LCA для оценки эффективности компостирования органических отходов, транспортировки и использования полученных целевых продуктов в сельском хозяйстве в условиях Австралии [15].

76

Врезультате проведенных исследований был определен широкий спектр эффектов (положительных и отрицательных), возникающих при компостировании органических отходов, получены результаты по их качественной и количественной оценке с учетом фаз жизненного цикла, времени реализации эффектов, интегральной оценке, в том числе и в денежном выражении на основе сопоставления затрат и полученной выгоды. Так, было установлено, что если не ограничиваться учетом прямых экономических эффектов, получаемых на отдельных этапах компостирования – у производителей отходов в случае их передачи на компостные предприятия, у производителей компостов и их потребителей, но и учитывать косвенные эффекты (экологические, социальные, политические и др.), возникающие при функционировании компостирования как большой системы, суммарная эффективность от компостирования существенно выше, в том числе и в денежном выражении, как это было принято считать.

Влитературе достаточно полно освещены отдельные возможные позитивные и негативные эффекты, возникающие в процессе компостирования и использования получаемых целевых продуктов. Эти эффекты по своей сущности, времени реализации, направленности и силе воздействия можно условно разделить на три большие группы, связанные с использованием органических отходов в качестве сырья для компостирования, их переработкой для получения целевых продуктов компостирования и использованием полученных продуктов

вразличных областях экономики и потребления.

Использование органических отходов в качестве сырья для компостирования является альтернативой размещению этих отходов в окружающей среде (легальному или нелегальному) без достаточного обезвреживания и использования их материальных и энергетических ресурсов, а также термических методов утилизации, когда частично используется их энергетический потенциал, но появляется большая вероятность образования экологически опасных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, требующих значительных затрат на их очистку, и неутилизируемых отходов, размещаемых в окружающей среде.

В связи с этим компостирование органических отходов можно рассматривать как энерго- и ресурсосберегающее природоохранное мероприятие, исключающее размещение этих отходов в окружающей среде, где они в результате неконтролируемой физико-химической и биохимической конверсии (разложения) выделяют промежуточные и конечные продукты их деградации – загрязнители объектов окружающей среды, неблагоприятно влияющие на здоровье

исанитарные условия жизни населения.

Сучетом этого в структуре положительных эффектов, получаемых при компостировании органических отходов, можно рассматривать такие составляющие, как исключение платежей и штрафов за размещение неутилизируемых

77

отходов в окружающей среде, использование материальных и энергетических ресурсов отходов путем получения целевых продуктов, имеющих ценные потребительские качества и товарную стоимость, снижение экологической нагрузки на объекты окружающей среды и население путем исключения неконтролируемой деградации этих отходов в окружающей среде с образованием выбросов и сбросов образующихся при этом загрязняющих веществ.

Известно много случаев негативного воздействия размещаемых в окружающей среде необезвреженных органических отходов в навозо- и пометохранилищах, на свалках отходов, когда они являются мощными источниками загрязнения водных объектов, атмосферного воздуха, почвы.

Многие виды органических отходов, размещаемые на свалках, являются кормовой базой и местом обитания насекомых, грызунов и птиц, которые размножаются в этих благоприятных для них условиях в больших количествах

иявляются переносчиками и резервуаром содержания многих возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний животных и человека.

Нельзя исключить и тот моральный вред, который причиняется таким способом обращения с органическими отходами широким слоям населения, которые становятся свидетелями и, что наиболее неблагоприятно, участниками этих процессов. Это входит в противоречие с реализацией важных программ по повышению экологического сознания, экологического воспитания и образования населения, которые необходимы для перехода общества на уровень устойчивого экологического развития.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что исключение размещения

вокружающей среде необезвреженных органических отходов за счет вовлечения их в процессы компостирования является, наряду с получением целевых продуктов компостирования, важным позитивным экологическим эффектом, а с учетом и величины предотвращенного вреда объектам окружающей среды

инаселения имеет и существенную экономическую составляющую, которая не всегда учитывается при определении экономической эффективности компостирования.

Компостирование органических отходов производства и потребления имеет, кроме экологического и экономического, еще и значимые социальные эффекты. Трудно оценить получаемый при компостировании социальный эффект в денежном измерении, так как в его структуре есть такие важные элементы, как рост экологического сознания населения, особенно школьного возраста, принимающего участие в компостировании. Возврат в почву питательных веществ, изымаемых из нее биомассой выращенных сельскохозяйственных культур, в виде компостов и восстановление плодородия и продуктивности

почв имеет не только конкретные прагматически важные экономические и экологические эффекты, но и очень важное значение как вклад в реализацию

78

одного из основных положений устойчивого развития – поддержание замкнутых природных циклов круговорота органических веществ, которые нарушаются при нерациональном с экологической точки зрения ведении сельского хозяйства.

Использование при компостировании энергетического и материального ресурсов отходов позволяет сократить потребление первичных энергоносителей углеводородного ряда, что дает не только чисто экономические эффекты, но

ивесьма важные экологические результаты по снижению экологической нагрузки на объекты окружающей среды и населения, а также положительные социальные последствия.

При вовлечении ранее неиспользуемых органических отходов в процессы компостирования создаются новые рабочие места, происходит отказ от использования конкурирующих, подобных целевым продуктам компостирования материалов, на производство которых используют первичные материалы и энергоносители, а процесс их производства (например, химических удобрений) сопровождается образованием опасных в экологическом отношении побочных веществ в составе пылегазовых выбросов, сточных вод и неутилизируемых остатков отходов, обезвреживание которых также связано с большими материальными издержками.

Как свидетельствует сложившаяся практика, в настоящее время экономическая эффективность (прямые эффекты) различных способов и технологий компостирования органических отходов оценивается с помощью таких традиционных показателей, как сопоставление себестоимости полученных целевых продуктов и отпускной цены в случаях их реализации внешнему приобретателю или экономии затрат при отказе от приобретения подобных конкурирующих продуктов при внутреннем потреблении.

При этом себестоимость полученных целевых продуктов определяется, исходя из затрат на приобретение (получение) сырья (отходов), его транспортировку к месту переработки, подготовку к компостированию, из капитальных

иэксплуатационных затрат в процессе переработки сырья и получения целевых продуктов, накладных расходов (в том числе и связанных с производственным контролем, мониторингом, сертификацией полученных целевых продуктов, предпродажной подготовкой, рекламой, их временным хранением перед реализацией, расходами на реализацию).

Косвенные экономические эффекты, связанные с процессами производства целевых продуктов компостирования, в обычной практической деятельности компостных предприятий, как правило, не определяются.

Вслучаях внутреннего потребления целевых продуктов компостирования экономическая эффективность может быть различной в зависимости от направления их использования, в том числе в виде экономии затрат при отказе (пол-

79

ном или частичном) от покупки подобных (конкурирующих) продуктов, получения положительных экономических эффектов от их использования и т.д.

Так, например, при использовании компостов, особенно вермикомпостов,

вкачестве мульчирующего материала, кондиционера или удобрения можно учитывать не только эффекты от прироста урожайности возделываемых культур, но и от снижения затрат на приобретение покупных минеральных удобрений, средств защиты растений от болезней, улучшения водного баланса почв, повышения их плодородия, продуктивности и многих других.

По результатам деятельности предприятий, занятых компостированием органических отходов, можно сделать вывод об их достаточно высокой рентабельности при относительно небольших затратах на получение (приобретение) исходного сырья (органических отходов), низкой себестоимости получаемых целевых продуктов и благоприятной конъюнктуре на рынке реализации целевых продуктов компостирования.

Экологическая эффективность компостирования органических отходов также велика по сравнению с обычными способами и технологиями обращения с органическими отходами, размещаемыми в окружающей среде в неконтролируемых и неуправляемых условиях их биоконверсии.

При правильной организации процессов компостирования органических отходов практически отсутствует негативное воздействие на объекты окружающей среды, а само производство, при должном соблюдении технологических регламентов, может быть отнесено к экологичным.

Имеющиеся выбросы загрязняющих веществ, образующиеся в процессе компостирования органических отходов, обычно имеют весьма ограниченные масштабы, характеризуются низкими концентрациями. Только в отдельных случаях требуется их дезодорация, что легко решается при использовании достаточно эффективных и относительно дешевых устройств типа биофильтров.

Анализ выбросов в атмосферный воздух от используемых при компостировании машин и механизмов также позволяет сделать вывод о том, что их вклад

взагрязнение окружающей среды несущественный.

Использование целевых продуктов компостирования в различных областях экономики и потребления характеризуется высокой экономической и экологической эффективностью. Количественные и качественные показатели структурных элементов экономической и экологической эффективности при использовании целевых продуктов компостирования зависят от особенностей основных направлений (областей) их применения.

Анализ основных областей применения целевых продуктов компостирования и состояния рынка их реализации позволяет выделить пять основных сег-

80