Управление отходами в Германии основано на следующих принципах.

С 1935 года существует постановление, регулирующее подключение и использование водопровода, канализации и вывоз мусора для всех земельных участков в городах и поселках.

Расходы на утилизацию отходов – ответственность производителя отходов.

Плата за вывоз отходов для потребителей включает в себя расходы на утилизацию этих отходов. Лица, производящие больше отходов, платят больше.

На производителях некоторых групп товаров (упаковочных материалов, электроприборов, батареек, автомобилей и др.) лежит дополнительная ответственность. Компании, осуществляющие выпуск данных товаров или их распространение, должны обеспечить должную утилизацию отходов от их товаров. Стоимость утилизации обычно включается в цену продукции.

В Германии существует Иерархия обращения с отходами. Наивысший приоритет у сокращения образования отходов; далее идёт повторное использование отходов (например, после ремонта). Третий по приоритетности способ обращения с отходами – переработка. Только отходы, которые не могут быть использованы повторно или переработаны, утилизируются другими способами. На четвертом уровне иерархии – сжигание отходов с получением энергии. На последнем месте стоит захоронение или сжигание отходов без получения энергии.

Обращение с отходами в Германии: история развития

Еще в 1960-х годах в Германии существовало более 50 000 действующих мусорных полигонов. Ежегодно на них поступало более 50 млн м³ бытовых и промышленных отходов, а также осадки сточных вод. При этом на полигонах не предусматривалось никаких значительных мер безопасности.

Большинство из этих свалок по-прежнему представляют угрозу для окружающей среды; около 10% из них классифицируются как загрязнённые участки, нуждающиеся в рекультивации. С 1980 года большинство из них было закрыто, а около 150 крупных и хорошо организованных полигонов, на которых соблюдались меры безопасности, продолжили работать. В 2005 году захоронение бытовых отходов на полигонах без интенсивной предварительной обработки было запрещено.

Сегодня бытовые отходы, не подлежащие переработке, сжигаются или проходят интенсивную механико-биологическую переработку. Все ценные материалы, в частности металлы, должны быть извлечены и снова пущены в оборот, а элементы отходов с высокой теплоемкостью – использованы в качестве топливозаменителей. Оставшаяся часть отходов ферментируется и перегнивает, то есть обрабатывается биологическим способом так, чтобы при размещении перегноя на полигоне не выделялись газы и не было риска просадки грунта.

В Германии сжигание отходов с 1894 года является частью программы по обращению с отходами, а первая установка для сжигания отходов в континентальной Европе была построена в Гамбурге опытными английскими компаниями. Она должна была предотвратить вспышки эпидемий тифа и холеры. Установка работала плохо, поэтому за следующие десятилетия новых предприятий по сжиганию отходов построено не было. Массовое строительство мусоросжигательных заводов в Германии началось только во второй половине XX века. В 1965 году на 7 заводах было сожжено 720 000 т. отходов; в 1980 году – около 6,2 млн т. отходов на 42 заводах; в 2010 году около 20 млн т. отходов было сожжено на 70 мусоросжигательных заводах.

В Германии существует Иерархия обращения с отходами. На сжигание отправляются только те отходы, которые не могут быть использованы повторно или переработаны. Credit: Jorge Láscar

С 1980-х годов бумага, стекло, а также кухонные и садово-огородные (органические) отходы стали собирать и перерабатывать отдельно. В 1990 году компании – производителей товаров – обязали собирать, сортировать и перерабатывать упаковочные материалы отдельно от бытовых отходов. С тех пор стоимость их утилизации включена в стоимость упакованного товара.

В то же время раздельный сбор отходов, пригодных для повторного использования, был признан необходимым компонентом для эффективной системы обращения с отходами и стал обязательным для основных видов вторсырья. Если изначально населению приходилось относить некоторые виды отсортированных отходов в специальные пункты сбора, то сегодня большинство отходов можно сдать непосредственно на территории, прилегающей к дому.

Именно поэтому сегодня внутри жилых кварталов есть отдельные контейнеры для остаточных отходов (серый контейнер), бумаги (синий контейнер), упаковки (желтый мешок или корзина) и органических отходов (зеленый или коричневый контейнер). Стекло в основном собирается в отдельные контейнеры, обычно разделенные по цвету стекла (белый, зеленый, коричневый или разноцветный). Кроме того, можно сдать в переработку крупногабаритные отходы, в том числе электроприборы. Многие виды отходов, такие как батарейки, люминесцентные лампы и т.п. можно сдать в месте покупки этих товаров. Обязанность торговой точки принять данные отходы регулируется соответствующими постановлениями.

Результат многолетних усилий немецкой системы обращения с отходами можно увидеть в таблице 1.

Развитие в использовании технологий утилизации бытовых отходов показывает таблица 2.

Таблица 1 Утилизация бытовых отходов по типам переработки (Источник: Федеральное статистическое ведомство Германии, 2020 г., Дехуст и др. 2005). Количество утилизированных отходов указано в  тысячах тонн.

Таблица 2 Процент обезвреживания и захоронения бытовых и аналогичных производственных отходов (Источник: Статистический департамент ФРГ, Баден-Вюртемберг)

Сжигание мусора

Выгоды и риски

Основная цель сжигания отходов – дезинфекция и перевод отходов в инертную форму, уменьшение объема отходов, а также уничтожение органических загрязнителей. Неорганические загрязнители (особенно тяжелые металлы) в основном содержатся в осадке после очистки дымовых газов, выделяющихся в результате сжигания органических и неорганических отходов. В более низких концентрациях загрязняющие вещества содержатся в золе и выбросах газов. Уделять внимание получению энергии из отходов (в основном в виде электричества и тепла) стали далеко не сразу.

Мусоросжигательные заводы обычно строят в городах, чтобы сократить расстояние на доставку отходов от места сбора до места утилизации, а также чтобы минимизировать потери тепловой энергии, передающейся потребителям с заводов. В прошлом такие заводы часто вызывали недовольство жителей из-за неприятных запахов и шума. Самовозгорание отходов и выделение метана в результате биологического разложения влажных органических отходов часто приводили к пожарам в бункере хранения отходов. Бункерные пожары – это тлеющие пожары, которые трудно потушить. Иногда за несколько дней горения они приводили к большим объёмам выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Стандарт очистки дымовых газов на заводах по сжиганию отходов изначально был крайне низким. Постепенно норма предельных выбросов корректировалась, и ситуация с очисткой дымовых газов существенно улучшилась. Сначала был установлен контроль за осаждением пыли, затем по выбросам диоксида серы, хлороводорода и других неорганических загрязнителей. Однако в 1980-х годах началась дискуссия о выбросах микроэлементов, в частности тяжелых металлов. Помимо ртути, которая особенно легко проходит через фильтры и поэтому трудна для улавливания, большое внимание уделялось высоким выбросам канцерогенных загрязнителей, таких как кадмий, никель и мышьяк.

В то же время выходило всё больше и больше публикаций о вредном воздействии выбросов органических микроэлементов, диоксинов и фуранов, которые появляются в результате неполного сгорания в дымовых газах или образуются при охлаждении газов в системах очистки.

В июле 1976 года в городе Севезо в Италии произошла техногенная авария на заводе компании Хоффманн-Ля Рош: она стала крупнейшей химической аварией в Европе того времени и привела к выбросу неизвестного количества крайне токсичного 2,3,7,8-тетрахлородибензодиоксина (ТХДД). Здоровью людей был причинен серьезный ущерб, пострадали животные и растения. Целые районы были загрязнены настолько, что их использование для сельского хозяйства стало невозможным.

После этого по всему миру были проведены исследования, подтвердившие, что полихлорированные диоксины и фураны не только обладают острым токсическим воздействием, но и канцерогенными эффектами. Их накопление в окружающей среде было признано огромной проблемой.

Было установлено, что выбросы диоксинов и фуранов возникают не только при проведении различных химических реакций в присутствии хлора. Источники этих выбросов были найдены и на мусоросжигательных заводах: при сжигании хлорбензолов и полихлорированных дифенилов в промышленных отходах и в меньших концентрациях в бытовых отходах, а также при сжигании пластмасс, изготовленных из поливинилхлорида (ПВХ). Стало известно, что диоксины и фураны образуются на этапе охлаждения любого процесса горения, дымовые газы которого содержат хлор. Так, оказалось, что электрофильтры, которые раньше наиболее часто использовались для отделения пыли на мусоросжигательных заводах, имели «оптимальные» условия для образования диоксинов.

Мусоросжигательный завод, Рур, Германия

Выбросы диоксинов и фуранов на мусоросжигательных заводах Европы в то время составляли от 1 до более чем 100 нг/м³. Благодаря общенациональным протестам и противодействию местных жителей строительству мусоросжигательных заводов, многочисленные планы строительства новых заводов откладывались на годы, а иногда и десятилетия.

Согласно оценке Федерального министерства окружающей среды, в 1990 году мусоросжигательные заводы в Германии были основным источником выбросов в стране и выбрасывали около 450 г диоксинов и фуранов в год. Общий объем выбросов диоксинов и фуранов в Германии в то время составлял около 750 г в год. Выбросы рассчитывались по токсическому эквиваленту (ТЭ) ПХДД/ПХДФ (полихлорированные дибензо-пара-диоксины и полихлорированные дибензофураны) в год. После того, как в 1990 году предельное значение выбросов для сжигания отходов было снижено до 0,1 нг/м³, уже в 1994 году выбросы диоксинов и фуранов всех мусоросжигательных систем упали до 60 г в год и менее.

Объёмы выбросов диоксинов и фуранов при эксплуатации мусоросжигательных заводов продолжают снижаться и теоретически могут достигнуть значений значительно ниже установленной нормы. Количество выбросов из всех источников загрязнения за период с 2000 года до сегодняшнего дня в Германии составляет около 70 г диоксинов и фуранов в год; при этом доля выбросов от мусоросжигательных заводов снизилась до менее чем 0,5 г в год.

Благодаря совершенствованию технологии очистки выбросов дискуссия о негативном влиянии МСЗ на окружающую среду и здоровье людей отошла на второй план. Вместо этого критике стало подвергаться нерациональное использование ресурсов, которые потенциально можно было бы извлечь из сжигаемых отходов. Слишком много отходов сжигается, а не перерабатывается! Так теряются потенциальные ресурсы, содержащиеся в отходах. Энергетические затраты при сжигании мусора выше, чем при переработке, а углеродный след значительно больше.

Многие эксперты призывают существенно сократить долю сжигаемых отходов, чтобы развивать переработку ценных материалов, содержащихся в бытовых отходах. Сжигать следует только отходы, которые невозможно переработать или использовать в качестве заменителя топлива из-за высокого уровня загрязняющих веществ или низкой теплотворной способности. При таком подходе будет востребовано только от 10 до 20% существующих мусоросжигательных мощностей.

Требования по обеспечению безопасности мусоросжигательных установок

Для того, чтобы мусоросжигательные заводы эффективно справлялись с улавливанием и уничтожением загрязняющих веществ, при планировании производства необходимо уделять внимание конструкции камеры горения и системе очистки газов. В противном случае это может привести к увеличению вредных выбросов, особенно во время особых условий эксплуатации: при запуске завода, замене частей фильтра или изменении количества и качества поступающих отходов. Персонал, работающий на мусоросжигательных заводах, должен быть хорошо обучен, чтобы обеспечивать полное сжигание отходов и дымовых газов путём тщательного перемешивания отходов, равномерной загрузки решётки и наблюдения за тем, чтобы отходы оставались на решётке.

Плохой контроль во время эксплуатации или попытка сэкономить на операционных расходах (например, несвоевременная замена абсорбентов или испорченных рукавов фильтра) может привести к следующим проблемам: неэффективное использование потенциала технологии, выбросы загрязняющих веществ, а также аварии (бункерные пожары и возгорания, взрывы в камере горения и в системе очистки газов).

Кроме того, необходимо убедиться, что:

• Сжигаются только отходы, отвечающие необходимым требованиям (не слишком влажные, с достаточной, но не слишком высокой теплотворной способностью, содержащие допустимое количество загрязняющих веществ).
• Осуществляется независимый и качественный контроль за качеством процессов; при работе с веществами, за которыми невозможно вести непрерывный контроль (тяжелые металлы, диоксины и фураны), проверки должны проводиться через частые промежутки времени.
• Расположение мусоросжигательного завода выбрано оптимально: имеет транспортную развязку и приемлемые условия для развеивания выбросов в атмосфере, а загрязняющие вещества, запахи и шум, производимые заводом, не мешают жизнедеятельности близлежащих объектов.
• Отходы горения утилизируются безопасно: сильно загрязненная пыль из фильтров должна быть захоронена на специальных полигонах опасных отходов, а зола и шлак с колосниковой решетки может использоваться, например, для строительства дорог на полигонах бытовых отходов.

Альтернативы мусоросжиганию

Альтернативы сжиганию существуют, и их целесообразно внедрять. По сути, они представляют собой последовательную реализацию всех ступеней иерархии обращения с отходами. Разделяя отходы, становится возможным отправить большую часть бытовых отходов на качественную переработку. Особенно важно собирать отдельно органические отходы, которые составляют значительную часть бытовых отходов и усложняют процессы сжигания и захоронения. Важно отделять их от сухих перерабатываемых материалов, поскольку намокание или загрязнение сухих материалов биологическими отходами препятствуют их дальнейшей переработке.

Оставшееся вторсырье, включая металлы, может быть отправлено на механико-биологическую переработку. Часть отходов с высокой теплотворной способностью может быть переработана в топливозаменители – эффективные, пригодные для хранения и мало загрязняющие окружающую среду; их можно использовать на промышленных предприятиях или электростанциях. Важно убедиться, что они не приводят к увеличению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и не загрязняют объекты, на которых используются. Остальную часть отходов можно ферментировать для получения биогаза и позже использовать для получения энергии. Оставшийся после гниения материал можно сжечь или отправить на полигон. Отходы с высоким содержанием вредных веществ также можно утилизировать в мусоросжигательных установках, но только при необходимости и после осуществления всех ступеней иерархии утилизации отходов.

В противном случае существует риск допустить ту же ошибку, что уже была допущена в Германии: слишком рано будут инвестированы средства в мусоросжигание – один из последних способов утилизации отходов согласно иерархии, а средств на первые и наиболее важные способы обращения с отходами – предотвращение их появления, повторное использование и переработку – хватать не будет.

Список литературы:

• Dehoust, Wiegmann, Fritsche, Stahl, Jenseit, Herold, Cames, Gebhardt, Vogt, Giegrich (2005): Отчет о влиянии отрасли обращения с отходами на климатические процессы и потенциале технологий. По заказу от Федерального агентства по окружающей среде, FKZ 205 33 314, август 2005 г.
• Fricke / Münnich o.D.: Полигон отходов, конспект лекции в Техническом университете Брауншвейга, без даты.
• Fricke, Buchenberger, Pfeiffer o.D.: Термическая обработка отходов, teach4waste, конспект лекции в Техническом университете Брауншвейга, без даты.
• Федеральное статистическое управление 2020: Баланс отходов 2018 (объем отходов / отходы, интенсивность отходов, объем отходов по секторам экономики), опубликовано в 2020 г.