Prvky a vztahy v odpadovém a oběhovém hospodářství

Prvky a vztahy v odpadovém a oběhovém hospodářství

Ostrava kolem r. 1900

Prof. Jan Michl: Funkcionalismus, design, škola, trh Žádný výrobek nemůže být skutečně dokonalý. Souvisí to s faktem principiální nedokonalosti všech našich vynálezů. Každé racionální řešení s sebou nese nezáměrné vedlejší důsledky. Řešení jakéhokoliv problému, včetně problému nežádoucích důsledků, s sebou nutně nese další nežádoucí důsledky a náklady.

Co je odpad? Odpad ve vztahu k produkci a trhu: co se využívá, není odpad např. vratné suroviny z výroby, šrot, starý papír, sklo, starý textil (sběrné suroviny), má cenu a odbyt ; odpad je, co se nevyužívá, končí na skládce ( příroda se postará ) nebo se spálí bez využití energie) Problém: příroda se o všechno nepostará, např. nerozloží plasty, sklo, neporadí si s každým znečištěním vody a ovzduší Odpad je všechno, co není plánovaně získaným výrobkem

Odpady v době nedostatku Údržba a opravy výrobků Náhradní díly Používání částí výrobků k jiným účelům (tj. opětovné použití) Využívání materiálů pro tentýž nebo jiný účel (recyklace, využití, získání energie) Skládky

Odpady v době dostatku Vyřazuje se funkční výrobek Růst odpadů ze spotřeby (komunální odpady, obaly) Problém nereprodukovatelných vlastností odpadu, kvality druhotné suroviny (nečistoty, rozptyl), dopad na funkčnost a bezpečnost výrobku s recyklátem Drahá lidská práce (přístup k recyklaci/demontáži) Spotřeba surovin a energií ke zpracování odpadů na druhotnou surovinu Hledání kompromisů, optimalizace nové výzvy

Hierarchie způsobů nakládání s odpady předcházení vzniku odpadu, příprava k opětovnému použití, recyklace / kompostování, jiné využití, např. energetické využití, odstranění

Trend v přístupu k odpadu Od hodnocení samotných odpadů se přechází k hodnocení životního cyklu zdrojů a jejich optimálnímu využívání. Hodnotí se také jednotlivé etapy životního cyklu výrobku a dopady změn, provedených v jedné etapě, na etapy ostatní. Life Cycle Assessment (LCA) Life Cycle Thinking (LCT)

Hledání optimálního kompromisu: posuzování dopadů v celém životním cyklu výrobku, reakce na změny Mění se podmínky pro získávání surovin Zpřísňují se požadavky na vlastnosti materiálů, vyvíjejí se nové materiály Vznikají výrobky a služby na novém technickém principu Mění se technologie a ekonomika výroby Ochrana životního prostředí Změny zpracování a využití odpadů reakce na změny ve výrobě a spotřebě výrobků

Co brání využití odpadů nestabilní kvalita odpadu, náročná úprava odpadu na využitelnou surovinu (technická, ekonomická), promítne se do kvality a ceny výrobku proměnlivé množství odpadu na trhu (nestabilní zdroje) malý trh pro recykláty a výrobky z odpadů (zejména z plastů) neexistující technologie (komplexní odpady) logistika (sběr, přeprava) zatížení životního prostředí (nebezpečné látky, spotřeba vody)

Aktuálně Evropa chce být recyklační společností a chce předcházet vzniku odpadů Oběhové hospodářství má za cíl vytvořit globální ekonomický systém, který bude zahrnovat systémové uvažování, inovace, zvažování konce životnosti a prodlužování technické životnosti produktu, hodnocení přímých a nepřímých ekonomických, environmentálních a sociálních dopadů, optimalizaci, transparentnost, spolupráci, optimalizace hodnot. Jaké nástroje a jaká opatření k tomu potřebujeme?

BS 8001 Framework for implementing circular economy principles in organisation www.bsigroup.com/circulareconomy Výzkumná zpráva Waste prevention and the circular economy (2014) Diskuse

Nástroje Ekonomické nástroje - co má cenu a odbyt (co se využívá), není odpad např. vratné suroviny z výroby, šrot, starý papír, sklo, starý textil (sběrné suroviny); odpad je, co se nevyužívá. Dobrovolná opatření reakce na katastrofy a zlepšení image organizace (zavádění EMS, QMS, projekty prevence). Direktivní nástroje - předpisy, omezení, poplatky, daně (poplatky za skládkování, recyklační poplatky).

Historie SRN Zemská pracovní společnost k odstraňování odpadů LAGA (1963) Gesetz über die Vermeidung und Entsorgung von Abfällen (1986) - pravidla k odstraňování odpadů Kreislaufwirtschaft- und Abfallgesetz (1994) - podpora recyklace, sítě sběrných dvorů, separovaný sběr, technologie separace a úpravy odpadů, design pro recyklaci Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen (2012) prevence, životní cyklus

Historie ČSR a ČR Vyhláška č. 277/1951 Ú. l., o sběru odpadové oceli a zlomkové litiny a odpadu a zůstatků obecných kovů, změny v r. 1956, 1959 Vyhláška č. 335/1953 Ú. l., o sběru a výkupu sběrných surovin, změna v r. 1954 Nařízení č. 28/1951 Sb., o využití motorových vozidel trvale nezpůsobilých provozu, změna r. 1954 Zákony o odpadech (po r. 1996 tzv. Bílá kniha právních předpisů, které je nutno přijmout), zákon 238/1991 Sb., zákon 125/1997 Sb., zákon 185/2001 Sb. a prováděcí předpisy

Dokumenty k nakládání s odpady Směrnice, nařízení, rozhodnutí Evropské komise a parlamentu EU Jiné mezinárodní předpisy (např. k přepravě) Zákony a prováděcí předpisy např. vyhlášky, nařízení vlády - členských zemí EU Harmonizované normy (CEN, CENELEC) Metodické pokyny (např. MŽP) Smlouvy mezi partnery (požadavky zákazníků) Normy ostatní Interní předpisy organizace

Směrnice ES Horizontální směrnice (pro všechny odpady) směrnice o odpadech (r. 1975, r. 2008) směrnice o nebezpečných odpadech (r. 1991) nařízení o pohybu odpadů přes hranice států (r. 1993, schválení Basilejské úmluvy z r. 1889) Obsahují: soubor všeobecných zásad a kontrolních postupů pro zajištění ochrany životního prostředí a člověka (bariéry pro přechod znečištění do životního prostředí); deklarovaná hierarchie OH, plány OH, role a odpovědnost státu Dopad: snížení zatížení životního prostředí, základ systémového přístupu k odpadovému hospodářství

Směrnice ES Směrnice k nakládání s odpady směrnice ke skládkování odpadů (1999/31/ES) směrnice ke spalování odpadů (89/429/EEC, 89/369/EEC, 90/667/EEC, 94/67/EEC) Obsahují: direktivní požadavky regulující činnosti a ekonomické nástroje; vazba na jiné složkové směrnice (ovzduší, vody) Dopad: např. snížení emisí dioxinů, skleníkových plynů, obrácení pozornosti k využívání odpadů (důsledek zákazu ukládat některé odpady na skládku), první impulsy pro vznik trhu s odpady

Směrnice ES Směrnice k řízení vybraných odpadů směrnice o odpadním olejům (75/439/EHS) směrnice k PCB/PCT (76/403/EHS) směrnice k akumulátorům a bateriím (91/157/EHS) Obsahují: požadavek na obsah nebezpečných látek, požadavek na design (např. snadné vyjmutí baterií z přístrojů), označování výrobků, stát zajistí sběrné sítě a sítě recyklačních zařízení

Směrnice ES směrnice k obalům (94/62/ES) směrnice k vozidlům po ukončení životnosti (2000/53/ES) směrnice k elektrickým a elektronickým zařízením (EEZ) a jejich odpadům (OEEZ) (2002/96/ES) směrnice k obsahu nebezpečných látek v EEZ (RoHS) (2002/95/ES) směrnice k ekodesignu (2009/125/ES) Obsahují: nástroje pro řízení materiálových toků, požadavek na ekodesign, přenesení odpovědnosti na výrobce, posun od produkce k produktu

Další relevantní dokumenty IPPC Integrovaná prevence a omezování znečištění (činnosti) EIA posuzování vlivu na životní prostředí (stavby, změny staveb) SEA posuzování koncepcí na celostátní, regionální a místní úrovni (např. plány rozvoje obcí) Ekologická újma (hodnocení rizika) Systémy managementu (nařízení EP a EK EMAS, ČSN ISO 14001; jakost - ČSN ISO 9001) REACH registrace, hodnocení, povolování a omezování chemických látek

Politiky a strategie na úrovni Evropské unie a národních států Hierarchie způsobů nakládání s odpady Požadavky na vlastnosti odpadů (snížení dopadů, předpoklady využití) Cíle pro míru využití odpadů (stanovení etap) Studie zpracované na zadání Komise EU Omezování použití některých látek Politiky a strategie k získávání a využití surovin a k ochraně životního prostředí

Preventivní přístupy předcházení vzniku odpadů v kterékoliv z etap životního cyklu výrobku ale - opatření přijatá v jedné etapě mohou dopad na životní prostředí v jiné etapě zvýšit, zaměření na etapu návrhu výrobku - ekodesign přijetí opatření na místě vzniku odpadu - vyžaduje dobrou znalost činností, musí se stanovit skutečné příčiny vzniku odpadu zdokonalování řízení firmy (systém environmentálního managementu (EMS) podle normy ČSN EN ISO 14 001 nebo nařízení Rady ES k EMAS, systém managementu kvality, integrované systémy řízení)

Národní program čistší produkce (NPCP) - Usnesení vlády České republiky č. 165/2000; podpis Mezinárodní deklarace o čistší produkci v roce 1999 Ekodesign - příklad

Normy příklady Pracovní skupiny CEN (Evropský normalizační výbor) a CENELEC (Evropská komise pro normalizaci v elektrotechnice) s mandátem Evropské komise; Mezinárodní normy ISO; Forum WEEE; národní normy Normy pro názvosloví (např. ČSN EN 62545, ČSN IEC 60050) Normy pro analytické postupy ke stanovení chemického složení (soubor ČSN EN 62321-x, metodiky stanovení úrovně omezovaných látek v elektrozařízení) Normy o technické dokumentaci k posuzování elektrických a elektrotechnických výrobků z hlediska omezování nebezpečných látek (ČSN EN 50581) Normy k ekodesignu elektrických a elektronických zařízení (ČSN EN 62430, ČSN EN 62075).

Normy - příklady Normy pro tvorbu databází a komunikaci (ČSN EN 62474 Materiálová deklarace pro produkty a pro elektrotechnický průmysl, navazující TS a např. TNI CEN/TR 62635 Pokyn k informacím, které poskytují výrobci a zpracovatelská zařízení k ukončení životnosti elektrických a elektronických zařízení a k výpočtu jejich recyklovatelnosti. Normy pro stanovení požadavků na zpracovatelská zařízení elektroodpadů (soubor ČSN EN 50625-x, obecné zásady a vybraná konkrétní zařízení, jako zařízení s obrazovkami a plochými displeji, chladicí zařízení, fotovoltaické panely+ normy k získávání mědi a ušlechtilých kovů) Normy pro třídění odpadů (např. ČSN 420030 Ocelový a litinový odpad, ČSN 421331 Odpady neželezných kovů a jejich slitin)

Závaznost norem Zákon 22/1997 Sb., novela 71/2000 Sb., o technických požadavcích na výrobky: ČSN obecně není závazná Závaznost normy vyplývající z jiných právních aktů: právní předpis smlouva pokyn nadřízeného rozhodnutí správního orgánu

Zpracování odpadů

Odpady oceli demontáž, oddělení částí oddělení spojených materiálů změna tvaru, změna velikosti separace materiálů homogenizace zhutnění předlisováním, lisováním peletizace, briketizace

Nůžky Henschel

Paketování šrotu (lisování balíků)

Briketování

Odpady plastů

Technologie recyklace plastů Materiálová recyklace: tepelně mechanická úprava odpadu Chemická recyklace: rozklad odpadu polymeru na monomery (např. tepelná depolymerizace, solvolýza) Surovinová recyklace: rozklad odpadu polymeru na směs plynných a kapalných uhlovodíků (např. hydrogenace, pyrolýza) Energetická recyklace: využití tepelného obsahu

Dvouhřídelový drtič

Výrobky z recyklovaných plastů doprava

Výrobky z recyklovaných plastů

Odpady skla Výrobky z odpadního skla: desky, obklady, pěnové sklo, Technologie: mletí, odstranění nežádoucích prvků (např. Pb, luminofory), výroba směsi, výrobní proces (např. spékání, sintrace, podtlakové vibrační lisování)

Recyklace obalového skla

Recyklace kartonů

Lisování balíků papíru

Drtič stavebních odpadů

Drtič pneumatik

Granulát z pryže

Automobil po ukončení životnosti:

Materiálové složení automobilu 70% ocel a litina, výhledově 58% 7% hliník a slitiny hliníku 20% plasty (termoplasty), výhledově 40%, často vyztužené skleněnými, uhlíkovými nebo aramidovými vlákny pryž (pneu, těsnění, hadice aj.) sklo (tvrzené, lepené aj.) měď, olovo, antimon, zinek, niklu, kobalt a molybden, zlato, stříbro, platina, paladium hořčík, titan, slitiny s tvarovou pamětí (NiTi)

Požadavky na využití autovraku Bez demontáže: asi 75% hmotnosti recyklováno nebo opětovně použito, 25% skládka Od 1.1.2006: opětovně použít a využít nejméně 85% hmotnosti všech vybraných vozidel, převzatých za kalendářní rok, z toho opětovně použít a materiálově využít nejméně 80% Od 1.1.2015: opětovně použít a využít nejméně 95% hmotnosti všech vybraných vozidel, převzatých za kalendářní rok, z toho opětovně použít a materiálově využít nejméně 85%

K demontáži startovací baterie nádrže na pohonné hmoty (znečištěné) airbagy katalyzátory pneumatiky kovové součástky, kabely elektronické systémy velké součástky z plastů skla

Odsávání provozních kapalin

Demontáž pneumatik

Katalyzátory Získávání ušlechtilých kovů (platina, palladium, rhodium) hydrometalurgickými procesy

Demontáž motoru

Sklad náhradních dílů

Schéma šrédru/drtiče 1 - podávací válec, 2 - kovadlina, 3,4 - nárazová hrana a deska, 5 - rošt pro malé částice šrotu, 6 - odsávaný prach, 7 - pojistná klapka, 8 - odsunový dopravník

Rotor šrédru/drtiče s otočnými kladivy

Skříň šrédru/ drtiče

Šrédr Henschel

Sbalky oceli po drcení

Princip magnetické separace

Separátor kovů

Separátor neželezných kovů

Výroba olova z druhotných surovin

Odpadní elektrozařízení (OEEZ)

Množství OEEZ podle skupin rádia, televizory, videa 8% zářivky 1% nástroje a nářadí 3% monitorovací zařízení 1% telekomunikační zařízení 1% velké domácí spotřebiče 43% kancelářské stroje, počítače 39% malé domácí spotřebiče 3% hračky 1%

Omezované a sledované látky směrnice EU, ISO a EN normy Olovo, rtuť, kadmium, šestimocný chrom, polybromované zpomalovače hoření (bifenyly a difenylethery) Freony Asbest, ohnivzdorná keramická vlákna Antimon Roztok amoniaku ve vodě, oleje

Drtič

Řetězový drtič

Velké domácí spotřebiče Komerčně zajímavé: získání kovů (ocel, litina) Kroky: demontáž a separace složek obsahujících NL (zakázané kovy, asbest, oleje s obsahem PCB) reakce na změny zařízení (varné desky, indukční ohřev, náhrada litiny betonem) drcení a separace frakcí před dalším zpracováním

Komerčně zajímavé: Chladničky a mrazničky získání kovů (ocel, litina, měď, hliník, resp. slitiny) Kroky: zachycení freonů (olej, izolace) a kapalin demontáž a separované zpracování frakcí (kompresor, kovy, sklo, plasty z volných částí) drcení a separace frakcí před dalším zpracováním (kovy, plasty, PUR) výrobky z odpadů

Úprava chladniček

Malé domácí spotřebiče, nástroje, hračky, Velké množství malých zdrojů Kroky: odstranění baterií a akumulátorů separace volných/snadno demontovatelných částí před dalším zpracováním (kabely, plastové části) drcení a další separace frakcí

Informační technologie (IT) baterie a akumulátory: rtuť, kadmium, olovo kondensátory: PCB moduly s vysokým výkonem: berylium polovodiče na bázi arsenidu galia: galium, arsen elektrické spoje: měď měkké pájky: olovo, kadmium, cín vodiče a konektory: zlato, stříbro, paladium materiál základové desky: zpomalovače hoření integrované obvody: kombinace materiálů rtuťové přepínače a relé: rtuť

Demontáž televizoru

Demontáž obrazovky zavzdušnění obrazovky odstranění elektronické části a rámu oddělení částí z olovnatého a barnatého skla (pokud je to nutné) odstranění luminoforů (pokud je to nutné nebo pokud je umíme využít)

Obrazovky plocha obrazovky: barium-stroncium trubice a krček obrazovky: olovo fluorescenční vrstva: zinek, kadmium, europium, yttrium, kovy vzácných zemin getter: barium emitor: wolfram, rhenium, barium, stroncium konstrukční prvky: molybden, nikl, železo

Desky plošných spojů (příklady)

Baterie na deskách plošných spojů

Pružné kontakty

Drcení desek plošných spojů

Materiálové využití V současné době jsou z OEEZ v různé míře získávány oceli a litina měď, hliník, někdy i cín, olovo, nikl, molybden zlato, stříbro, platina, palladium, rhodium homogenní plasty sklo

Materiálové využití Z výrobního odpadu se získává také wolfram (světelné zdroje), tantal (kondenzátory), rtuť (relé, baterie), galium a indium (polovodiče, displeje), selen a telur (polovodiče). Technologicky je zvládnuta i recyklace některých polovodičů (fosfid inditý, arzenid galitý, fosfid galitý), které jsou nebezpečnými odpady.

Respirátor

Odpovědnost producenta design výrobku (design má umožnit opravu, možnou modernizaci, opětovné použití, demontáž a recyklaci, ale zároveň nesmí ohrozit spolehlivost a bezpečnost výrobku) podávání informací spotřebitelům, distributorům EEZ a místům pro zpracování OEEZ o identifikaci součástí a materiálů; vytvoření systému zpětného odběru EEZ a sběru OEEZ (přímo nebo nepřímo), environmentálně šetrné nakládání s OEEZ, dosažení stanovených kvót recyklace a využívání OEEZ financování sběrných a recyklačních systémů (náklady si může započítat do ceny nových výrobků).

Co s nimi? Polymetalické galvanické kaly s obsahem Ni, Cu, Cr, Zn. Hliníkové stěry s obsahem chloridů. Kombinace kov plast, např. oceli a pryže, užívané v pohyblivých částech strojů a zařízení Povrchově upravené kovy (odstranění laků nanášených novými technologiemi) Tenké vrstvy a sendviče, např. hliník a papír, spojené vodou nerozpustným materiál. Integrované obvody a nanoelektronika Optoelektronické součásti Výzva např. pro hydrometalurgii, plasma, bakterie

Nikdy nejsme u konce Nové materiály nahrazují ocel jako dominantní materiál pro automobilový průmysl - plasty, kompozity, uhlíková vlákna, slitiny hořčíku, slitiny titanu Povrchová úprava - nové technologie nanášení, vysoká kvalita povrchu výrobku během používání Nová konstrukční řešení Využití energetické stopy pro volbu optimálního řešení (optimální technologie materiálového využití nebo energetické využití)

Doporučený zdroj informací k elektroodpadům, prevenci vzniku odpadů, ekodesignu, systémům environmentálního managementu, a integrované prevenci: www.cir.cz Anna Christianová