Waste to Energy: тернистий шлях до освоєння технології

Будівництво сміттєпереробних заводів для України впродовж довгого часу залишається чимось недосяжним і водночас з кожним роком все більш актуальним.   Держенргоефективності презентували програму поводження з твердими побутовими відходами. Вона включає весь ланцюг проходження з ТПВ та вказує певні технологічні рішення.

Щорічно одна людина продукує близько 300-350 кг побутових відходів, 10 млн. тонн вивозяться на полігони. За підрахунками з цього сміття може бути вироблено 3,5 млн. Гкал теплової енергії або 1,2 млрд КВт*год електроенергії, що дорівнює приблизно 1 млрд. куб. м газу. Наразі для виробництва теплової енергії використовується лише 2,5% з усієї маси ТПВ, ще 4,2% сортується, решта – 93,3% - вивозяться на сміттєзвалища. За даними Мінрегіонрозвитку у 2017 році налічувалось 5434 сміттєзвалища. Кількість несанкціонованих вражає – 30 184. Загальна площа таких сміттєвих полігонів майже 12 тисяч гектарів.

У якості наочного прикладу успішного поводження з відходами експерти найчастіше наводять досвід Швеції. В країні 99% сміття сортується і вже з них 50% переробляється у енергію – waste to energy.  Ще 50% переробляється та використовується повторно. Як би це дивно не звучало – ще й 800 тис. тонн купується додатково.

Зараз Україна надає перевагу захороненню твердих побутових відходів замість переробки у тепло- та електроенергію. Це найдешевший спосіб. Навіть використання несанкціонованих сміттєзвалиш не потягне за собою відчутної відповідальності.

Щоб зробити будь-яку нову галузь цікавою для інвестицій на першому етапі потрібне стимулювання від держави. Галузі, які потребують використання дорогих технологій зазвичай розвиваються лише за наявності певних економічних умов. Навряд чи би сонячна та вітрогенерація стали такими популярними без «зеленого тарифу» та підтримки інвесторів.

Оскільки в Україні господарювання орієнтоване на вже роками звичне вивезення відходів на полігони, потреби та ризики потенційних інвесторів у проекти waste to energy потребують окремого вивчення.

Як відзначають у Держенергоефективності, наразі відсутня можливість надати гарантії постачання певного обсягу відходів на переробку з боку органів місцевого самоврядування. Контракти на переробку укладаються між перевізником та переробником, і є приватними господарськими відносинами.

Також, відсутні механізми укладення довгострокових контрактів та гарантування повернення інвестицій. Приватний перевізник може збанкрутувати, відмовитись від надання послуг, що призведе до припинення замовлення ним послуг з переробки.

У Держагенстві також акцентують увагу на тому, що інвестиції в сміттєпереробні підприємства здебільшого здійснюються в іноземній валюті (обладнання, технології та програмне забезпечення необхідно закуповувати за кордоном), не передбачено жодних механізмів зменшення валютних ризиків для інвестора.

Діюче тарифоутворення потребує перегляду спеціально для waste to energy адже зараз не враховано, як буде розраховуватись оплата за переробку як компонент поводження (gate fee).

 

Існуючий на сьогоднішній день порядок формування тарифу (калькуляція витрат і встановлений відсоток прибутковості), не гарантує стабільного джерела отримання доходів, оскільки вартість складових тарифу (ціни на енергоносії, паливо, робочу силу) перманентно зростає, а індексувати тариф автоматично неможливо. Відтак проекти будівництва сміттєпереробних комплексів втрачають інвестиційну привабливість.

 

Та, мабуть, найголовніше - не врегульоване законодавчо питання використання палива, виготовленого з твердих побутових відходів (SRF/RDF), як одного з потенційних джерел енергії. Законодавством врегульоване лише використання енергії з біомаси.

 

Крім того, є певні перепони і з боку екологічних організацій, які одночасно переймаються необхідністю сортування сміття та відсутністю законодавчо затверджених вимог щодо енергетичної утилізації. До речі, сортування сміття для подальшої переробки вторсировини хоча і підтримується багатьма громадськими організаціями, втім прикладів успішного замкненого циклу не так вже і багато і пов’язані вони здебільшого зі співпрацею з підприємствами, які реалізують програми розширеної відповідальності виробника та беруть на себе  витрати зі збирання та переробки. Здебільшого мова йде про ПЕТ-упаковку.

Відсутність культури сортування змушує державу щороку витрачати кошти на імпорт вторинної сировини.

 

Наразі Державне агенство енергоефективноті та енергозбереження пропонує п’ять етапів впровадження змін. По-перше, треба перетворити захоронення на економічно найменш вигідний варіант поводження з відходами. По-друге, створити систему гарантій та стимулів для залучення приватного капіталу у сферу енергетичної утилізації відходів. По-третє, закріпити на законодавчому рівні чітку систему екологічних вимог до підприємств сміттєпереробної галузі. Далі запропоновано встановити чіткі правила тарифоутворення для послуг з енергетичної утилізації відходів. Та наступний крок - налагодити адекватну систему адміністрування поводження з відходами на муніципальному рівні, розширити повноваження місцевих органів самоврядування.

Механізм виглядатиме так: право власноті на тверді побутові відходи буде закріплено за органами місцевого самоврядування, які, в свою чергу, матимуть право обрати на конкурсній основі єдиного оператора поводження з ТПВ. Єдиний оператор укладатиме договори про отримання послуг з вивезення, сортування, перероблення, захоронення та здійснення інших операцій з відходами з відповідними суб’єктами господорювання, а з населенням договори будуть укладатися про поводження з відходами.

 

Законодавче закріплення екологічних вимог до підприємств сміттєпереробної галузі також вкрай важливе для розрахунку привабливості таких проектів. Вже з наступного року в Україні збільшаться податкові ставки на викиди вуглецю стаціонарними об’єктами – з 0,41 грн. за тонну до 10 грн. за тонну. В подальшому передбачено щорічне зростання на 5 грн., таким чином у 2023 році ставка сягне 30 грн. за тонну. Ці зміни наближатимуть Українське законодавство до вимог директиви ЄС. Зокрема, у разі застосування термічної обробки має бути встановлена обов’язкова вимога дотримання температури згорання на рівні не меншому за 850°С протягом щонайменше 2-х секунд, що забезпечує розкладання фуранів та діоксинів (найбільш канцерогенні речовини).

Китай: в Китаї є сміттєспалювальні заводи на основі циркулюючого киплячого шару (ЦКШ). У них близько 28 діючих установок CFB, недавня збірка яких проводилася в 2012 році, і які обробляли понад 800 тонн в день. У Шеньчжені будується новий завод, який може обробляти близько 5000 метричних тонн в день, і при цьому він претендує на те, щоб стати найбільшим в світі підприємством з виробництва відходів.

Абу-Даби и Шарджа: у 2012 році був введений в експлуатацію завод вартістю 8,2 мільярда доларів США, який буде побудований в Абу-Дабі. Оскільки вже є освоєні та перевірені технології спалювання, Абу-Дабі і Шарджа обрали новий напрям для обробки відходів шляхом поєднання газифікації і піролізу.

Європа: у 2013 році в Неаполі, Італія, був побудований сміттєспалювальний завод, здатний переробляти 650 000 тонн / рік. У Швеції і Данії через більш холодний клімат є ряд ТЕЦ, таких як Aros, Vartan, Herning і т. д., які виробляють понад 100 кВт-год енергії. Німеччина і Швеція, які є передовиками технології WtE, також відомі тим, що імпортують дефіцитні відходи з сусідніх країн.

Великобританія: установка з газифікації Energos (входить в ENER-G) в Манчестері, забезпечує економічну заміну технології спалювання великої кількості WtE. Ця установка може обробляти ТПВ, промислові та комерційні відходи з пропускною спроможністю до 78 000 тонн / рік.

США: Novo Energy - це невелике комунальне підприємство WtE, яке працює в чотирьох штатах і використовує технологію спалювання, переробляючи до 66 000 тонн/рік. Мобільна система газифікації, заснована в штаті Массачусетс IST Energy, nf перетворює близько 200 фунтів сухих відходів на годину.

Японія: Японія має найсучасніші типи установок для термообробки, які переробляють близько 39 мільйонів тонн на рік.

Канада: найстаріші установки використовують технологію спалювання, і вони були вдосконалені для використання установок плазмової газифікації від Plasma Energy Group і Nevitus Plasma Inc. Нещодавно побудовані об'єкти, такі як Nexterra Systems Corp. і Enerkem, використовували конверсію газифікації.

Австралія: установка плазмової газифікації Phoenix Energy Australia Pty Ltd. знаходиться в початковій стадії введення в експлуатацію в Квінане, Австралія.

Індія: з 14 введених в експлуатацію установок тільки 4 (Jindal Ecopoils Management Company PVT ltd, Organic Waste Recycling Systems Pvt, Rochem and Shalivahana (MSW) Green Energy Ltd) працюють в різних штатах (в яких використовується технологія RDF або суха AD). Проте, технологія сухої AD здається більш ефективною, і ще 4 були введені в експлуатацію нещодавно з використанням сухої AD.

Спалювання використовується, коли теплотворна здатність вихідної сировини становить не менше 7 МДж / кг. Коли немає складних методів збору або коли вміст води вище, слід звернути увагу на біохімічні методи. Перетворення теплової енергії від спалювання може використовуватися для приведення в рух парової турбіни для виробництва електроенергії, але тільки з ККД 15-27%. Застосування газифікації позводяет збільшити ефективність до 30%.

Анаеробне зброджування (AD) використовує більше для сільськогосподарських відходів і синтезує відходи з більш високим вмістом води через серію мікробних процесів для отримання біогазу. Вироблення тепла може бути збільшена на 90%, завдяки застосуванню газу. Комбіновані теплоелектроцентралі (ТЕЦ) можуть мати ККД 40% при належному використанні.

Існує кілька нових технологій WtE, таких як гідротермальних карбонізує (HTC), які прискорюють повільний процес геотермальної конверсії вологих відходів з кислотним каталізатором під високим тиском і теплом, щоб імітувати виробництво «гідрокарбонату», який має властивості, подібні викопному паливу. Основною перевагою цієї технології перед AD є менший час оброблення та аналогічні робочі умови, необхідні для генерації однакової кількості енергії.

Dendro Liquid Energy (DLE) - це інновація WtE практично без відходів. Вважається, що ця технологія в чотири рази ефективніше AD і коштує дешевше.

Втім, незважаючи на велику кількість переваг технології WtE існує інша точка зору, яка використовує аргументи на підтримку принципу Zero Waste. Давайте подивимось, які аргументи є на боці такого підходу.

Прихильники Zero Waste запевняють, що спалювання відходів - це марнотратство.

Муніципальні відходи складаються з викинутих матеріалів, таких як папір, пластик і скло. Більше 90% матеріалів, які потрапляють на сміттєспалювальні заводи і полігони, можуть бути перероблені або компостувати. Спалювання цих цінних матеріалів для вироблення електроенергії перешкоджає зусиллям щодо збереження ресурсів і створює стимули для виробництва великої кількості відходів.

Для країн, які заохочують спалювання відходів, характерні низькі темпи утилізації. Дані по побутовим відходам в Данії чітко показують цю тенденцію, причому в регіонах з високим коефіцієнтом спалювання рециркуляція менше, і навпаки.

Відходи не є ефективним паливом. Сміттєспалювальні заводи витрачають велику кількість матеріалів багаторазового використання для виробництва лише невеликої кількості енергії. З іншого боку, переробка та компостування можуть заощадити до 5 разів кількість енергії, що виділяється при спалюванні відходів. Наприклад, кількість енергії, витраченої даремно в США через відсутність переробки алюмінієвих і сталевих банок, паперу, друкарських матеріалів, скла і пластика, дорівнює річному виробництву 15 електростанцій середнього розміру.

Спалювання відходів не є джерелом відновлюваної енергії. Компанії зі спалювання відходів часто рекламують Waste to Energy як джерело відновлюваної енергії. Але на відміну від вітру, сонячної або хвильової енергії, відходи - це не нескінченні природні процеси. Навпаки, вони видобувається з обмежених ресурсів, таких як мінерали, викопне паливо і ліси, які вирубуються з нестійкою швидкістю.

Таким чином, прихильники Zero Waste вважають, що переробка насправді набагато краще, ніж спалювання.

При спалюванні відходів утворюються токсичні викиди. Навіть передові технології не можуть уникнути викиду великої кількості забруднюючих речовин, які забруднюють повітря, ґрунт і воду і, в кінцевому підсумку, потрапляють в їжу. Інсинератори є основними джерелами канцерогенних забруднювачів, а також крихітних часток пилу, які можуть привести до зниження функції легень, нерегулярному серцебиття, серцевих нападів і передчасної смерті.

Спалювання відходів сприяє зміні клімату. Спалювання відходів далеко від кліматичної нейтральності. Сміттєспалювачів фактично виділяють більше CO₂ (за мегават-годину), ніж електростанції, що працюють на вугіллі, природному газі або навіть на мазуті.

Данія, що є дітищем європейської індустрії спалювання відходів, нещодавно виявила, що її сміттєспалювальні заводи випускають вдвічі більше CO₂, ніж спочатку передбачалося, що призвело до того, що країна не досягла своїх цілей зі скорочення викидів парникових газів згідно з Кіотським протоколом. Для порівняння, дослідження, проведене Агентством з охорони навколишнього середовища США, прийшло до висновку, що до 42% викидів парникових газів в США можна було б знизити за допомогою стратегій нульових відходів.

Сміттєспалювальні заводи є фінансовим тягарем. Сміттєспалювальні заводи є найбільш дорогим методом виробництва енергії та утилізації відходів, а також створюють значний економічний тягар для приймаючих міст. Історія сумнозвісного сміттєспалювального заводу Amager Bakke в Копенгагені є лише прикладом.

Є багато випадків, коли муніципалітети опинилися в боргах через сміттєспалювальних заводів, в той час як інші опинилися в пастці довгострокових контрактів, що змушують їх доставляти мінімальну кількість відходів протягом 20-30 років, щоб погасити інвестиційні витрати. По інший бік Атлантики місто Гаррісберг в Пенсільванії через фінансові витрати на модернізацію сміттєспалювального заводу в 2011 році, стало, наприклад, найбільшим містом США, яке оголосило про банкрутство.

Спалювання відходів створює менше можливостей для працевлаштування, ніж переробка. «Waste to Energy» пропонують порівняно мало робочих місць в порівнянні з переробкою. Кошти для існування мільйонів працівників по всьому світу залежать від переробки. Дослідження показують, що цей сектор створює в 10-20 разів більше робочих місць, ніж спалювання. З національним рівнем менше 33%, переробна промисловість США в даний час забезпечує більше 800 000 робочих місць. У країнах, що розвиваються, таких як Філіппіни, сміттєспалювальні заводи будуть відбирати робочі місця у неформальних працівників, що займаються збором сміття, включаючи складальників сміття, переробників і перевізників. Інвестиції в переробку, повторне використання та компостування можуть дозволити неформальним працівникам перейти на ці екологічні робочі місця.

Спалювання відходів не вписується в стійку циркулярну економіку. Спалювання відходів є несумісним із замкнутою циклічною економічною моделлю, оскільки сміттєспалювальні заводи знищують цінні матеріали забруднюючим чином. Зменшуючи обсяг, але збільшуючи токсичність відходів, спалювання просто замінює один потік відходів іншим. Сміттєспалювачі також підтримують модель лінійної економіки, витягуючи первинні матеріали тільки для того, щоб витрачати їх в кінці.

Розвинені країни вже не надають перевагу спалюванню відходів і переходять на шлях до нульових відходів. Незважаючи на наявність деяких з найсучасніших установок для спалювання відходів, Європа зробила перший крок до поетапної відмови від сміттєспалювальних заводів в контексті Плану дій ЄС з циркулярної економіки. У США з 1997 року не було побудовано нових сміттєспалювальних заводів через опір населення, ризиків для здоров'я і високих витрат. Більш того, в ЄС вищі цільові показники по управлінню органічними речовинами, переробці, скороченню відходів та поводженню з відходами призвели до надмірних потужностей спалювання, що означає, що для спалювання є більше сміттєспалювальних установок, ніж відходів. Це призвело до того, що такі країни, як Німеччина, Нідерланди, Великобританія, Швеція, Данія та Іспанія, імпортували сміття з інших місць. Сотні муніципалітетів по всій Європі в даний час ставлять своєю новою метою нульові відходи.

Інвестування в політику сортування сміття, переробки та запобігання відходів,  має вирішальне значення для забезпечення переходу до справжньої циркулярної економіки, вважають прихильники підходу Zero Waste.

В Україні зараз можна спостерігати, що існує тенденція до розвитку Zero Waste руху нарівні з певним інтересом до інвестування в Waste to Energy. Можливо, при розробці програм стимулювання енергоефективних технологій, варто звернути увагу на варіанти взаємодоповнюваності обох підходів.

Інна Кучеренко,
головний редактор