Sposób myślenia. Recykling okiem technologa

Lampa naftowa Łukasiewicza

Konieczność stosowania procesów recyklingu we współczesnej gospodarce docenia już chyba niemal każdy. A przecież nieodległe są czasy, gdy słyszało się opinie w stylu: „Niech się inni martwią odpadami, mnie stać na to, aby [coś niepotrzebnego] wyrzucić”. Współcześnie ugruntowało się już przekonanie, że na wszystkim można zarobić, także na odpadach – wystarczy posiadać odpowiednią technologię. Mimo istnienia korzystnej atmosfery i ciągłego rozwoju naukowego dostarczającego nam coraz to efektywniejszych technologii przetwórczych, w świadomości społecznej wciąż funkcjonują pewne utarte przesądy i mity rodem z poprzedniej epoki, ograniczające zakres wykorzystania produktów z recyklingu. Większość tych szkodliwych opinii powstała w efekcie stosowania starych i niedopracowanych technologii, inne to skutek funkcjonowania pewnych norm kulturowych i przyzwyczajeń. Autor postanowił przyjrzeć się bliżej tym mitom i opierając się na przykładach wykazać ich bezzasadność. W tym celu przeprowadzona zostanie staranna analiza wszelkich rodzajów recyklingu w oparciu o funkcjonujące procesy wytwórcze znanych produktów rynkowych.

Czy odpad to faktycznie odpad?
Aby móc dokładnie opisać proces recyklingu, musimy najpierw poznać jego definicję. W myśl tej definicji recykling jest procesem odzyskiwania materiałów i surowców z odpadów różnych substancji. Recykling jest jedną z metod ochrony środowiska naturalnego. Jej celem jest ograniczenie zużycia surowców naturalnych oraz zmniejszenie ilości odpadów.

Z pojęciem recyklingu ściśle związane jest pojęcie odpadu. Oto jego definicja zawarta w prawie polskim: Odpad to wszystkie przedmioty oraz substancje stałe, a także niebędące ściekami substancje ciekłe, powstałe w wyniku prowadzonej działalności gospodarczej lub bytowania człowieka i nieprzydatne w miejscu lub czasie, w którym powstały; za odpady uważa się również osady ściekowe" (wg ustawy o odpadach z 27 czerwca 1997 roku, Dz.U. nr 96 z 1997 r., poz. 592, art. 3.1 po zm.).

Tłumacząc to na język potoczny – odpad to materiał nieprzydatny dla człowieka w danym miejscu i określonym czasie. Jak widzimy, jest to pojęcie całkowicie subiektywne – odpad w jednym miejscu może być pożądanym surowcem w innym rejonie świata. Uzależnione jest to także od czasu – dzisiejszy odpad może się okazać bardzo cennym surowcem.

Najlepszą ilustracją tej tezy niech będzie rynkowa historia benzyny. Gdy w połowie XIX w nasz wielki rodak Ignacy Łukasiewicz opracował technologię destylacji ropy naftowej, głównym produktem, jaki z niej pozyskiwano, była nafta świetlna. Na produkt uboczny, powstały w wyniku destylacji, jakim była benzyna, nie było zapotrzebowania. Do spalania w lampach oświetleniowych benzyna nie nadawała się z powodu jej skłonności do detonacji. W ograniczonym zakresie wykorzystywano ją do rozcieńczania farb olejnych (już wtedy znanych), ale sprawowała się dużo gorzej niż powszechnie do tego celu stosowana terpentyna. Jedynie niska cena (jeszcze nie było akcyzy!) mogła skłonić kupujących do nabycia benzyny. Zgodnie ze dzisiejszymi standardmi prawnymi benzyna była odpadem! Sprzedawano ją w aptekach, które w tamtych czasach pełniły dodatkowo funkcje drogerii. W 1885 roku w Niemczech Gottlieb Daimler zbudował jednocylindrowy czterosuwowy silnik spalinowy i jako paliwo zastosował benzynę. Wybór benzyny jako paliwa nie był oczywisty, znane były już różne frakcje ropy naftowej, a w powszechnym użyciu była oliwa z oliwek oraz olej rzepakowy. Zdecydowała niska cena benzyny na rynku! Tak więc benzyna, którą opracowano w latach 50. XIX wieku, na początku jako odpad, już w 1885 roku znalazła swoje właściwe zastosowanie, aby w XX wieku stać jednym ze strategicznych produktów na całym świecie. A o nafcie już prawie zapomnieliśmy...

Jeśli więc recykling to taki proces przetwórczy, którego jedyną cechą odróżniającą od innych procesów jest to, że bazuje na surowcach, które ktoś w sposób uznaniowy nazwał odpadami, to można uznać, że technologie recyklingowe nie różnią się niczym od pozostałych technologii, a tym bardziej możemy uznać, że wyroby rynkowe otrzymane w ramach tych technologii różnią się w jakikolwiek sposób od wyrobów otrzymanych w zwykły sposób! Mówiąc wprost: recykling to taki sam dział gospodarki i nie różni się niczym szczególnym.

Systematyka recyklingu
Wszystkie te uwagi o nieco filozoficznym charakterze dotyczą odpadów przemysłowych, czyli tych materiałów, które powstają „przy okazji” produkcji właściwych wyrobów i nie mają praktycznego zastosowania. Oprócz takich odpadów mamy coraz większą górę wyrobów, które zakończyły już swoje rynkowe życie. Te wyroby to przede wszystkim pojazdy mechaniczne i inne maszyny przemysłowe, sprzęt AGD, elektronika domowa, budynki wycofane z użytkowania, ale przede wszystkim zużyte opakowania. Te wszystkie odpady różnią się w sposób istotny od opisywanych wcześniej odpadów przemysłowych. O ile odpady przemysłowe są jednorodne i powtarzalne, to odpady postkonsumpcyjne charakteryzują się dużą różnorodnością składników oraz zmiennością składu w czasie. Utrudnia to znacznie proces przetwórczy oraz zmusza inwestorów do ponoszenia kosztów demontażu, sortowania oraz czyszczenia. Dopiero po tym można rozpocząć właściwy proces przemysłowy.


Butelki szklane

Grys szklany

Ze względu na głębokość przetwórstwa odpadów postkonsumcyjnych proces recyklingu możemy podzielić na klika „poziomów”:

1. Reusing – angielskie słowo oznaczające powtórne użycie. Oznacza to sytuację, w której zużyte np. opakowanie po niewielkich operacjach czyszczenia i dezynfekcji zostaje ponownie użyte do pierwotnych celów. Jako przykład takiej operacji można przytoczyć klasyczną butelkę, która po umyciu zostaje ponownie zastosowana jako opakowanie do płynów. Odmianą procesu reusingu jest tzw. repurposing – czyli zmiana przeznaczenia. Będzie to sytuacja, gdy wcześniej opisywaną butelkę po umyciu wykorzystamy jako np. wazonik do kwiatów.
2. Recykling właściwy – proces technologiczny polegający na wykonaniu wyrobu o takim samym lub porównywalnym stopniu skomplikowania co wyrób, który zamienił się w odpad. Opierając się na tym samym przykładzie butelki szklanej, z recyklingiem mamy do czynienia wtedy, gdy butelki w formie stłuczki zostaną przetopione i ponownie uformowane jako butelki – opakowanie do płynów.
3. Downcykling – ta odmiana recyklingu występuje wtedy, gdy proces technologiczny prowadzi do wytworzenia produktu o niższym stopniu skomplikowania niż wyrób pierwotny. Pozostając dalej przy butelce jako przykładzie, możemy uznać, że downcykling wystąpi wtedy, gdy stłuczkę szklaną przekształcimy w grysik do tynków lub ścierniwo do tzw. „szkiełkowania”.

CementowniaOdzysk to szerokie pojęcie, które obejmuje wszelkie działania niestwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości albo w części lub prowadzące do odzysku z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania.

1. Odzysk materiałowy – polega na takim przekształceniu odpadów, aby odzyskać z nich cenne materiały stanowiące mniejszościowy składnik odpadu. Jako przykład możemy podać proces odzysku metali szlachetnych (złota, platyny itp.) ze złoża katalizatora używanego w przemyśle chemicznym. Zawartość metali szlachetnych w katalizatorze wynosi przeciętnie 0,5–5% wag. Po odzyskaniu metali pozostałość dalej stanowi odpad.
2. Odzysk energetyczny – polega na wykorzystaniu różnych odpadów jako paliwa w procesie spalania w celu uzyskania energii cieplnej jako korzyści technologicznej. Jako przykład takiego działania możemy wskazać proces produkcji cementu. Na etapie klinkieryzacji do pieca obrotowego wdmuchuje się mieszaninę zmielonych odpadów z tworzyw sztucznych, która ulega spaleniu, generując ciepło przyczyniające się do wypalenia klinkieru.

Cementowania
Odzysk energetyczny bywa czasem mylony z termicznym przekształcaniem odpadów, który należy już do innego działu przetwórstwa odpadów – utylizacji. Poniżej zostały wyjaśnione pojęcia występujące w tym dziale:

1. Termiczne przekształcenie odpadów – proces przetwórczy polegający na poddaniu odpadów działaniu wysokiej temperatury. Celem tego procesu nie jest produkcja wyrobu rynkowego ani pozyskanie energii, lecz takie przekształcenie odpadu, aby zmniejszyć jego rozmiary lub szkodliwość wpływu na środowisko naturalne. Przykładem tego procesu są spalarnie odpadów medycznych. Innym przykładem procesu termicznego przekształcania odpadu w celu zmniejszenia jego szkodliwego wpływu na środowisko naturalne może być technologia spiekania odpadów azbestowych. Wyroby azbestowe wystawione na wpływy środowiska naturalnego ulegają rozpadowi i uwalniają do atmosfery pyły, które są bardzo szkodliwe dla organizmów ludzi i zwierząt. Aby temu zapobiec, poddaje się je procesowi (dzięki wysokiej temperaturze) zeszklenia powierzchni. Tak spreparowane odpady są odporne i nie uwalniają do atmosfery szkodliwych pyłów.
2. Reducing – proces technologiczny polegający na zmniejszeniu masy i/lub wymiarów odpadów, aby ograniczyć koszty jego późniejszego składowania. Jako proces redukcji wykorzystuje się spalanie (popiół zajmuje o wiele mniej miejsca!), suszenie, rozdrabnianie, prasowanie.
3. Utrwalanie odpadów – jeżeli odpady w swojej pierwotnej postaci wywierają szkodliwy wpływ na środowisko wydzielając szkodliwe opary, pyły, ścieki lub promieniowanie należy je utrwalić tak, aby możne było je bezpiecznie składować. Utrwalanie można zrealizować poprzez proces zeszklenia, zestalenia betonem, żywicą sztuczną, asfaltem itp.
4. Składowanie – składowanie stosuje się, gdy recykling odpadu jest technologicznie niemożliwy lub ekonomicznie nieopłacalny. Deponujemy wtedy niechciany materiał na odpowiednio urządzonym składowisku i czeka on tam pojawienie się nowej technologii recyklingu lub na to, aby naturalne procesy (np. fermentacja, biodegradacja, naturalny półrozpad i inne) zmieniły jego postać na bardziej przyjazną dla człowieka.

Przedstawiona powyżej systematyka różnych rodzajów recyklingu nie wyczerpuje oczywiście całości zagadnienia. W literaturze można spotkać także inne terminy systematyzujące odzysku. Autor uważa jednak przytoczone powyżej schemat za najbardziej czytelny i precyzyjny.


Droga asfaltowa

Odpad czy wyrób niskoprzetworzony?
Można też całość procesów recyklingowych podzielić na dwie grupy – recykling właściwy oraz tzw. recykling towarzyszący.

Recykling właściwy opisuje taki proces technologiczny, w którym odpady posiadają większościowy udział we wsadzie. Parametry tego procesu są ściśle dostosowane do przetwarzania odpadu. Firmy prowadzące taki proces muszą posiadać specjalne zezwolenie na prowadzenie recyklingu. Odbiorcy produktu najczęściej dobrze wiedzą, że kupowany przez nich towar został wykonany z odpadu.

Pod pojęciem recyklingu towarzyszącego rozumie się taki proces technologiczny, który został zaprojektowany i zbudowany pod wykorzystanie surowców pierwotnych. Odpady stosowane jako mniejszościowy dodatek „rozcieńczający” wsad lub też jako modyfikator parametrów użytkowych produktu. Na prowadzenie takiego procesu technologicznego również potrzebne jest specjalne zezwolenie. Odbiorcy gotowego produktu najczęściej nie mają pojęcia o tym, że został on wykonany ze współudziałem odpadu.


Dziurawa droga asfaltowa do frezowania

Destrukt asfaltowy

Recykling towarzyszący jest najczęściej stosowanym rodzajem recyklingu. Praktycznie znaczna większość materiałów budowlanych dostępna na rynku krajowym została wyprodukowana w układzie recyklingu towarzyszącego. Często jest tak, że aby uprościć sprawy formalno-prawne obie strony umawiają się, że:

•  dostawca odpadu zmienia jego kategorię prawną z odpadu na wyrób niskoprzetworzony,
• odbiorca odpadu kupuje wyrób niskoprzetworzony (d. odpad) za symboliczną złotówkę. Za to nie musi mieć specjalnego zezwolenia na przetwarzanie odpadów.

Z punktu widzenia prawnego taki proces nie ma nic wspólnego z recyklingiem, z punktu widzenia technologicznego jak najbardziej jest to recykling. Z powodów ekonomicznych ten rodzaj recyklingu jest najbardziej korzystny do wdrożenia w istniejącej firmie. Nie wymaga zwykle dużych nakładów finansowych na inwestycje modernizacyjne a produkt otrzymany w toku produkcji jest już znany na rynku i nie ma kłopotów z jego zbyciem.

Dodatek odpadu do wsadu rzadko kiedy skutkuje obniżeniem jakości wyrobu końcowego. Znacznie częściej zdarza się sytuacja, że dzięki takiemu dodatkowi poprawiają się parametry wytrzymałościowe wyrobu (1), obniżamy koszty wytworzenia (2) lub po prostu dzięki odpadowi mamy tańszy wsad przy niezmienionej jakości wyrobu (3).

Przykład 1 – asfalt drogowy modyfikowany zmieloną gumą ze zużytych opon samochodowych. Dodatek gumy do asfaltu powoduje, że mieszanka asfaltowo-mineralna lepiej znosi wahania temperatur otoczenia – nie pęka na mrozie, nie rozpływa się podczas upałów. Oczywiście można modyfikować asfalt za pomocą pierwotnego kauczuku od producenta, ale mielone opony są o wiele, wiele tańsze.

Przykład 2 – szkło butelkowe produkuje się topiąc i mieszając kilka składników mineralnych: piasek, wapień, dolomit, anhydryt, chromit, soda i kilka innych. Aby stopić taką mieszankę minerałów, należy ją podgrzać do bardzo wysokiej temperatury. Jeżeli użyjemy do tego celu stłuczki szklanej (dobrze umytej), temperatura topienia szkła jest o ok. 200°C niższa. Składniki szkła zaś rozpuszczają się w roztopionym szkle. Dzięki temu można utrzymywać temperaturę mieszanki na niższym poziomie, co skutkuje oszczędnościami energetycznymi. Jednocześnie zawiera ona znacznie mniej zanieczyszczeń niż wsad i dzięki temu możemy zaoszczędzić na dodatkach klaryfikujących. A jakość szkła nie pogarsza się ani trochę. Jest to tak powszechnie stosowany proces, że już nikt praktycznie nie pamięta, jak to jest zaczynać proces topienia szkła na samych składnikach mineralnych.

Przykład 3 – ponownie asfalt drogowy, do którego dodajemy destrukt asfaltowy. Destrukt asfaltowy to proszek otrzymywany przy frezowaniu warstwy asfaltowej drogi jezdnej. Frezowanie takie jest procesem wyrównania nawierzchni drogowej w trakcie remontu jezdni. Otrzymany destrukt można dodać do otaczarek przygotowujących mieszankę asfaltowo mineralną. Dodatek destruktu obniża koszty wyprodukowania mieszanki, nie zmieniając ani składu, ani własności użytkowych asfaltu.
We wszystkich tych przykładach mamy do czynienia z recyklingiem towarzyszącym, bowiem dodatek odpadu nie przekracza 10% wsadu materiału pierwotnego.

Materiałów wytwarzanych z udziałem tzw. recyklingu towarzyszącego jest bardzo dużo. Historycznie rzecz biorąc, niektóre procesy tak pojmowanego recyklingu towarzyszą nam od bardzo dawna, przyzwyczailiśmy się do nich i zaakceptowaliśmy je. Wiele z nich nie uważamy już za recykling, tylko za zwyczajną działalność produkcyjną. I dlatego, aby udowodnić to niedowiarkom, Autor postanowił opisać kilka technologii produkcyjnych z udziałem recyklingu towarzyszącego. I to tych z „najdłuższą brodą”. Oczywiście w następnym numerze Nowoczesnej Gospodarki Odpadami.

Jerzy Żelaziński