Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Stabilizace a solidifikace

aneb Jak zneškodnit nebezpečné odpady
 |  17. 2. 2005
 |  Vesmír 84, 89, 2005/2

Ačkoliv samozvaní ochránci životního prostředí a řada takzvaných ekologických aktivistů ve svém romantizmu a při své tak typické absenci elementárních znalostí přírodovědných disciplín bojují za právo na bezodpadový svět, skutečnost je právě opačná: počet druhů odpadů i jejich množství stoupá (podrobněji viz citovanou knihu M. Kuraše). Například s chvályhodným zvyšováním podílu čištěných odpadních vod roste množství produkovaných kalů, které se tak dnes stávají jednou z nejrozšířenějších odpadových komodit vůbec, představujících navíc kategorii nebezpečných odpadů. Spolu s nezbytným zvyšováním podílu spalovaných odpadů v moderních spalovnách stoupá produkce odpadů vznikajících při tomto spalování, tj. soli, popílku a popela. Galvanická povrchová úprava a ochrana materiálů a výrobků představuje téměř celoplošnou produkci nebezpečného odpadu – galvanických kalů. Všechny produkty výroby se po uplynutí své životnosti stávají odpadem (tzv. spotřebitelské odpady). Významný podíl odpadů samozřejmě stále vzniká přímo ve výrobě (výrobní odpady).

Těchto pár příkladů mělo ukázat, že objektivní podstatu jevů a problémů je nezbytné pracně studovat, zkoumat, a nikoliv odborný přístup nahrazovat subjektivními dojmy a názory, které si může bezostyšně učinit každý bez jakýchkoliv odborných znalostí a vynaložené práce. Zatímco se ekologičtí aktivisté (možná nechtěně reprezentovaní militantní složkou) diskreditují a odhalují postupně sami svým organizovaným porušováním zákonů před televizními kamerami, jiná – a na rozdíl od aktivistů seriózně vypadající – složka společnosti se snaží vyvolat dojem, že žádné environmentální problémy, které by měly význam, v podstatě neexistují (jak jinak interpretovat okřídlený výrok „Ekologie není věda, ale ideologická doktrína“!). Je to cílená snaha obejít odborný přístup, a tak pohodlněji řídit cokoliv (univerzální management)? Je to proto, aby u nás věda a výzkum nedostaly zelenou a nedošlo k změně žebříčku hodnot a priorit?

Místo S/S technologií v hierarchii hospodaření s odpady

Lepší představu o tom, jaké místo v odpadovém hospodářství zaujímají procesy stabilizace a solidifikace, nám umožní hierarchie nakládání s nebezpečnými odpady vydaná americkým Úřadem pro ochranu životního prostředí (obrázek). Je logické, že procesům, jimiž se odpadu zbavujeme (spalování, skládkování, S/S), by mělo předcházet omezení produkovaného odpadu, jeho použití hned u zdroje anebo recyklace mimo zdroj. Je však třeba zdůraznit, že procesy S/S hrají důležitou roli právě pro svou schopnost zneškodňovat odpady, které jsou jinak „nepoddajné“ (intractable), tj. obtížně odstranitelné. Často je S/S v praxi jediným způsobem, který může být na daný odpad aplikován.

Odpady zneškodňované technologiemi S/S

Díky přizpůsobivosti a rozmanitosti jsou technologie stabilizace / solidifikace vhodné pro odpady s chemickou podstatou jak anorganickou, tak organickou. Rovněž obsažené polutanty mohou být látky jak organické, tak anorganické. Snad jediné omezení představují těkavé organické látky. Je tomu tak proto, že by se tyto snadno těkavé látky mohly uvolňovat do ovzduší. V takovém případě by se měla dát přednost buď spalování, nebo alternativním technologiím, jako jsou parní stripování (zbavení těkavých složek a oddestilování), extrakce vakuem či biodegradace. Procesy S/S pak poslouží k zneškodňování produktů některé z výše zmíněných biotechnologií. Alternativní technologie tak vlastně představují předúpravu před samotnou stabilizací a solidifikací.

Technologiemi stabilizace / solidifikace se zneškodňují především nevyužitelné odpady (obrázek). Pokud je tento odpad spalitelný a je také spalován, pak je S/S nutno aplikovat na úpravu produktů tohoto spalování. Alternativou a konkurencí spalování odpadu je přímá S/S a v praxi bohužel i přímé skládkování. Jestliže je odpad nevyužitelný, nespalitelný a nebezpečný, bývají technologie S/S jedinou možností zpracování.

O tom, zda je konkrétní odpad využitelný, nerozhoduje pouze jeho fyzikálně-chemická podstata a obsah polutantů, ale také místo, někdy i roční doba vzniku. Všechny tyto skutečnosti ovlivňují totiž výšku nákladů, která navíc závisí na poptávce. Mimo to je nutno respektovat naši odpadovou legislativu. Zákon vyjmenovává, které odpady musí být před uložením na skládku upraveny stabilizací, a specifikuje ty, které nesmějí být ukládány na skládkách žádné skupiny. 1) Podává také přehled nebezpečných vlastností, sloužící mimo jiné k sestavení mezinárodního kódu odpadu IWIC (International Waste Identification Code), který je nezbytný například pro převážení odpadu z jedné země do druhé. Jestliže je odpad zneškodňován technologií S/S, pak samozřejmě výsledný stabilizovaný odpad nesmí vykazovat žádnou z nebezpečných vlastností. Kritériem úspěšné, dokonale provedené stabilizace / solidifikace je především vyluhovatelnost – potenciální vyluhování polutantů z odpadu, popř. stabilizovaného odpadu v životním prostředí.

Stabilizace / solidifikace versus spalování a skládkování

Možnosti volby vyvstávají u nevyužitelného, spalitelného, ale skládkovatelného odpadu (obrázek). Spalováním se nebezpečný odpad přemění na popel, popílek a sůl, přičemž se buď energie uvolňuje, nebo naopak spotřebovává. Pevné produkty spalování mají sice menší objem než původní odpad, ale musí být vzhledem k své podstatě a obsahu nebezpečných polutantů upraveny pomocí S/S, což zákon také nařizuje. Vidíme, že spalováním odpadů spolu s následnou stabilizací jeho produktů a uložením stabilizovaného odpadu na skládku se zbavíme nebezpečných vlastností odpadu. Na druhé straně se ovšem při spalování uvolňuje oxid uhličitý (klíčový skleníkový plyn). Další nevýhodou spalování jsou (přes zlepšující se způsoby čištění spalin) emise polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů a patrně i polyaromatických uhlovodíků.

Stabilizace / solidifikace odpadu znamená v obecném případě zvýšení hmotnosti, často i objemu odpadu, spolu s nutností tento zvýšený objem dopravit a pojmout na skládku. Nebezpečné vlastnosti odpadu se odstraní, nicméně zůstává otevřená otázka, co se s takto upraveným odpadem stane na skládce v budoucnu. Chování stabilizovaného odpadu po uplynutí řekněme 100 let nelze předpovědět do detailů. Skutečností je, že se oxid uhličitý neuvolňuje a že téměř vždy (např. u čistírenských kalů majících obsah sušiny asi 15 %) je S/S mnohem levnější než spalování. Rozhodnutí, zda se má odpad zneškodnit spalováním nebo technologiemi S/S, závisí na řadě faktorů a není možné učinit obecný závěr. Rozhodovat se musí případ od případu (každý odpad má jiné vlastnosti, viz rámeček 2 Druhy odpadu na s. 95). Přímé skládkování nebezpečných odpadů však je vždy kontraproduktivní, protože má závažné důsledky pro životní prostředí.

Má-li být preferovaným kritériem ochrana životního prostředí, pak jsou obě uvedené výhody přímého skládkování (nízké náklady a snadná dostupnost) krajně problematické. V tomto směru selhává stát jako ochránce veřejného zájmu mimo jiné tím, že nezodpovědně uděluje licence na zakládání skládek).

Na tomto místě je třeba odmítnout neobyčejně škodlivý mýtus, že důsledná ochrana životního prostředí je ekonomicky neúnosná. Jde o exemplární alibizmus a skrývanou nechuť podporovat vědecko-výzkumné řešení. Z vlastní praxe znám naopak několik případů, kdy ignorování nebezpečných vlastností odpadu vedlo – a bohužel ještě následně povede – k citelným ekonomickým nákladům, které je a ještě bude nutno vynaložit, ačkoliv se jim dalo snadno předejít poměrně jednoduchým odborným přístupem k problému. Vzpomeňme si třeba na mediální evergreen – příběh „skládky Pozďátky“, na niž bylo bez úpravy deponováno větší množství odpadu z výroby titanové běloby. Přitom odborné řešení, které by mělo mít absolutní prioritu, bylo jednoduché a pro chemika doslova primitivní (viz knihu M. Vondrušky). Skládka Pozďátky se tak stala učebnicovou ukázkou principiální chybnosti a nepřijatelnosti jakýchkoliv „manažerských“ přístupů k řešení odborných problémů.

Při zacházení s nebezpečnými odpady se v naší republice ustálila „nebezpečná praxe“, kdy producent odpadu platí za odběr odpadu dohodnutou částku specializované firmě, a tím se na tuto firmu přesune odpovědnost za odstranění nebezpečného odpadu. Podle informací, které jsou k dispozici, ale tyto firmy vlastní skládky a většinou žádnou účinnou stabilizaci odpadu neprovádějí. Nabízí se otázka, čím je tato praxe umožněna? Co dělá státní správa? Domníváme se, že jednou z možných příčin může být skutečnost, že jsou příslušná místa ve státní správě obsazována absolventy netechnických a nepřírodovědných směrů vysokoškolského studia. Takoví pracovníci nemají jinou možnost než formální přístup. To je zcela v rozporu se stoupající rozmanitostí produkovaných odpadů a s nezbytností průběžného studia poznatků environmentálního výzkumu a příslušných věd (environmentální chemie, toxikologie, environmentální chemické analýzy, biochemie, ekologie apod.).

Přísná legislativa a nesplnitelné limity

Je nesporné, že současný zákon o odpadech (platný od 1. 1. 2002) představuje velký pokrok. Nebrání však dosud ukládání všech typů nebezpečného odpadu na skládku. Tomu by měla, dle našeho mínění, zabránit další verze odpadového zákona. Je to totiž nepřijatelné jak z hlediska ochrany životního prostředí, tak z hlediska čistě ekonomického, protože se budoucí mnohem větší náklady na sanaci takto vytvořených zátěží životního prostředí mohou objevit v některém případě už nečekaně brzy na našich účtech. Zákon o tom, že každý nebezpečný odpad, který ukládáme na skládku, musí být upraven účinnou technologií S/S, však musí také být současně doprovázen kvalifikovaným posouzením nebezpečných vlastností připraveného stabilizátu.

Odpadová legislativa je v ČR mimořádně přísná, což se zdá být v rozporu s pokleslou odpadovou praxí. Paradox je to však jen zdánlivý: přemrštěné a v praxi často nesplnitelné limity (mnohdy řádově přísnější než limity EPA) vedou k rezignaci – a řada nebezpečných odpadů se pak nestabilizuje vůbec.

Nevýhodou spalování, jak bylo řečeno, je produkce skleníkového oxidu uhličitého a nevýhodou přímého skládkování produkce „superskleníkového“ metanu i oxidu uhličitého. V posledních letech vyvstává problém globálního oteplování Země v plné nahotě. Otázkou pouze zůstává, zda se tak stalo bohudík konečně, nebo bohužel. Je snad nesporné, že prioritou člověka by měla být snaha o zachování vlastní existence. Environmentální otázky jsou však natolik odborné, že většina obyvatel Země není s problémy ohrožujícími jejich vlastní existenci obeznámena.

Literatura

Kuraš M. a kol.: Odpady, jejich využití a zneškodňování, Český ekologický ústav, Praha 1994
Means J. L. at al: The Application of Solidification / Stabilization to Waste Materials, Lewis Publishers: Boca Raton, FL 1995
Zákon o odpadech č. 185/2001 Sb., Sbírka zákonů České republiky
Vondruška M. at al: Stabilization / Solidification of Waste Ferrous Sulphate from Titanium Dioxide Production by Fluidized Bed Combustion Product, Waste Management 21, 11, 2000

Poznámky

1) Naše legislativa vymezuje tři třídy vyluhovatelnosti a nejpřísnější je I. třída, která vyžaduje splnění 32 parametrů (vetšinou jde o koncentrační limity pro konkrétní polutanty). Aby byl odpad, popř. stabilizovaný odpad zařazen do dané třídy, nesmí být ani jeden uvedený parametr překrčcen. Je zřejmé, že odborné posuzování nebezpečnosti odpadu, popř. jejich stabilizátů, tkví především v chemických analýzách jejich výluhů.

TERMINOLOGICKÝ SLOVNÍČEK

biodegradace – přirozený rozklad

polutanty, kontaminanty – látky znečišťující životní prostředí

stabilizace – přeměna polutantů obsažených v odpadu na chemicky, popřípadě fyzikálně-chemicky stabilnější formu

solidifikace – (z lat. solidus – pevný) proces, při kterém se ze směsi odpadu, pojiva, popřípadě dalších přísad vytvoří pevná matrice. Vzniká tedy pevné monolitické těleso, čímž se podstatně sníží specifický povrch upraveného odpadu. To může, ale nemusí zahrnovat chemickou nebo fyzikálně-chemickou interakci mezi polutanty a pojivem.

stabilizace / solidifikace (S/S) – technologické procesy (fyzikální a chemické) sloužící k zneškodnění rozmanitých nebezpečných odpadů, pevných i kapalných; cílem je: 1) snížení pohyblivosti nebo rozpustnosti polutantů, popř. snížení toxicity či odstranění infekčnosti apod., 2) usnadnění manipulace s odpadem a zlepšení jeho fyzikálních vlastností tvorbou pevné matrice, 3) snížení povrchu odpadu, přes který se mohou škodlivé látky vyluhovat. Pro S/S se používají i jiné termíny (fixace, chemická fixace, immobilizace, detoxikace, neutralizace aj.), označení S/S se však začíná dávat přednost – vystihuje rozmanitost mechanizmů, které se u této technologie uplatňují.

DRUHY ODPADU

  • Stavební suť – odpad většinou využitelný, ale v konkrétních případech i zcela nevyužitelný (v dané lokalitě, v zimním období apod.). Protože je prakticky inertní, lze se jej zbavit přímým skládkováním.

  • Čistírenské kaly – přímé skládkování nepřichází v úvahu, protože by se kaly rozkládaly za vzniku metanu (skleníkového plynu), a navíc by se z nich uvolňovaly anaerobním rozkladem adsorbované toxické kovy a obtížně rozložitelné organické polutanty. V úvahu teoreticky připadá buď spalování, nebo S/S. Jenže kaly i po procesech urychlujících sedimentaci a po strojním odvodnění obsahují kolem 85 % vody, což znamená výrazně zápornou energetickou bilanci při jejich spalování, a tedy nepřípustný přenos negativního environmentálního dopadu do výroby energie. Navíc při spalování vzniká oxid uhličitý a produkty spalování, tj. sůl, popel a popílek, stejně musí být zneškodněny technologiemi S/S. Nejvýhodnější tedy asi je zneškodnit stabilizací / solidifikací rovnou nespálený kal, pokud ovšem je stabilizace účinná a lze zaručit, že stabilita bude dlouhodobá. Výhodou je, že se při tom neuvolňuje žádný skleníkový plyn. I spalování se ale (přes uvedená negativa) může stát přijatelným, když například spalovna stojí hned vedle čistírny a má volnou kapacitu, kdežto skládka pro ukládání případného stabilizovaného odpadu je poměrně vzdálená (negativní dopad na životní prostředí by se přenášel i do dopravy).

  • Galvanické kaly jsou produkovány při povrchových úpravách kovových výrobků. Tento odpad je zákonem explicitně klasifikován jako nebezpečný. Tato explicitnost se jeví pro současnou praxi v našem státě jako pozitivní, protože staví přímé skládkování na běžných skládkách mimo zákon. Odpad je nespalitelný, a tak jedinou alternativou jeho zneškodnění zůstává S/S.

  • Spalitelné oleje, nátěry apod. Odpad vykazuje kladnou energetickou bilanci při spalování, a je tedy dobré jeho energii využít. Proto je spalování vhodnou alternativou.

  • Ocelárenské odprašky, záchyt na průmyslových filtrech apod. patří k odpadu nespalitelnému a nebezpečnému; obsahují toxické kovy a toxické anionty některých prvků, např. fluoru. Jediná alternativa zneškodnění je S/S.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Ekologie

O autorovi

Milan Vondruška

Prof. Ing. Milan Vondruška, CSc., (*1944) vystudoval technickou analytickou a fyzikální chemii na Vysoké škole chemicko-technologické v Pardubicích. Na Fakultě technologické Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně přednáší analytickou chemii a environmentální chemickou analýzu. V Ústavu inženýrství ochrany životního prostředí této fakulty se zabývá stabilizací nebezpečných odpadů.

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné