Innowacje w gospodarce odpadami budowlanymi

Każdego roku w Polsce wytwarzanych jest ok. 4 mln ton odpadów budowlanych, co stanowi blisko 4% odpadów z sektora przemysłowego. W związku z tym, że do 2020 r. aż 70% ich masy ma być poddana recyklingowi, poszukuje się innowacyjnych strategii odzysku wysokowartościowych materiałów w nich zawartych.

Szacuje się, że ilość odpadów budowlanych i rozbiórkowych wytwarzanych rocznie w Unii Europejskiej wynosi 850 mln ton, tj. 31% wszystkich odpadów generowanych w krajach członkowskich1. W kontekście ogólnoeuropejskiego trendu podnoszenia poziomu innowacyjności gospodarki i racjonalnego korzystania z zasobów zmieniono podejście do gospodarowania odpadami, co znalazło swój wyraz w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów. Zakłada ona nie tylko rozszerzenie listy sposobów właściwego z nimi postępowania, ale także działań zapobiegających ich powstawaniu. Wyznacza również konkretne cele w zakresie recyklingu i ponownego użycia odpadów, zobowiązując państwa członkowskie do podjęcia kroków niezbędnych do ich osiągnięcia. W przypadku odpadów budowlanych do 2020 r. aż 70% ich masy ma być poddawanych recyklingowi lub przeznaczonych do powtórnego użycia.

Istotną cechą odpadów budowlanych i rozbiórkowych jest to, że mimo zróżnicowania strumieni ich wytwarzania pod względem ilościowym, stopnia rozproszenia oraz składu morfologicznego, zawierają one znaczne ilości materiałów, które w stosunkowo łatwo można odzyskać, kierując przydatne konstrukcyjne elementy do ponownego wykorzystania. Ponowne wykorzystanie może być zgodne z ich pierwotnym zastosowaniem lub można je poddać recyklingowi w celu zagospodarowania surowcowego w budownictwie. Obecny poziom (2009 r.) recyklingu odpadów budowlanych i rozbiórkowych w krajach UE jest relatywnie wysoki i w większości wynosi ok. 60%, podczas gdy w Polsce to zaledwie 15-30%.

Można wyróżnić trzy podstawowe źródła wytwarzania odpadów budowlanych: odpady pochodzące z prac budowlanych o dużym zróżnicowaniu strumienia, rozproszeniu w przestrzeni i znacznej zmienności składu, odpady pochodzące z prac rozbiórkowych o mniejszym zróżnicowaniu strumienia i zmienności składu oraz podobnym rozproszeniu w przestrzeni, np. odpady z prac budowlanych oraz odpady z prac adaptacyjno-remontowych – najbardziej zróżnicowane, trafiające w znacznej części do strumienia odpadów komunalnych.

W wielu krajach UE uzyskano wysoki poziom odzysku i recyklingu odpadów budowlanych, głównie dzięki wykorzystaniu wytwarzanego kruszywa i frakcji drobniejszych do niskowartościowych zastosowań w budownictwie lądowym i wodnym, np. do podbudowy dróg czy fundamentów.

Podstawowym czynnikiem utrudniającym wykorzystanie kruszyw z odpadów budowlanych jako wysokowartościowego surowca są ich zmienne parametry określające właściwości fizyczne i chemiczne, z których wynika wysoki poziom niepewności odnośnie parametrów wytrzymałościowych oraz obecność niepożądanych domieszek (drewno, tworzywa) lub substancji (np. siarczany związane z frakcją gipsu). W przypadku innych frakcji odpadów budowlanych i rozbiórkowych (z wyjątkiem metali) uzyskiwane obecnie poziomy odzysku są poniżej wartości docelowych przyjętych dla 2020 r2. Duże ilości tych odpadów wciąż trafiają do spalarni lub na składowiska.

Dlaczego projekt IRCOW?

Projekt IRCOW (ang. Innovative Strategies for High-Grade Material Recovery from Construction and Demolition Waste) to przedsięwzięcie, realizowane w ramach 7.Programu Ramowego Badań i Rozwoju Technologicznego UE, w którym międzynarodowe konsorcjum firm i jednostek naukowych podejmie próbę wypracowania szeregu rozwiązań technologicznych i nietechnologicznych w zakresie innowacyjnych strategii odzysku wysokowartościowych materiałów z odpadów budowlanych i rozbiórkowych, które umożliwią zwiększenie ich użytkowego lub surowcowego wykorzystania w budownictwie. Rozwiązania te zostaną zweryfikowane w warunkach rzeczywistych w ramach pięciu studiów przypadków. Szczególnie istotne znaczenie w projekcie będzie miało zaproponowanie i sprawdzenie tych rozwiązań, które umożliwią unieszkodliwienie i ponowne wykorzystanie odpadów w miejscu ich wytworzenia. Projekt IRCOW ma być odpowiedzią na wyzwania, jakie są stawiane nowoczesnej gospodarce odpadami budowlanymi i rozbiórkowymi.

Potrzeba nowych strategii

W nowoczesnym zarządzaniu odpadami przed poddaniem ich recyklingowi preferuje się ich zagospodarowanie użytkowe. W szeroko rozumianym aspekcie oddziaływania na środowisko opcja ta jest niewątpliwie bardziej korzystna. Szacuje się, że w Europie zaledwie 10% odpadów budowlanych i rozbiórkowych wykorzystuje się w ten sposób, mimo że ta metoda nie wymaga zaawansowanych rozwiązań technologicznych, stanowiąc jedynie wyzwanie w kwestiach organizacyjnych i odbioru społecznego. Stwarza to konieczność opracowania i sprawdzenia praktyk organizacyjnych efektywnych pod względem zastosowania oraz kosztów, które umożliwią wzrost poziomu ponownego wykorzystania konstrukcyjnie przydatnych elementów budowlanych pochodzących z rozbiórek. Takie podejście powinno być uwzględnianie już na etapie projektowania produktów i materiałów wydłużając ich żywotność (ekoprojektowanie). Umożliwiłoby ono pogodzenie norm i standardów, jakie muszą spełniać nowoczesne materiały budowlane z wymaganiami „dyrektywy odpadowej”.

W ramach projektu IRCOW zostanie podjęta próba sformułowania oraz optymalizacji konfiguracji sieci łańcuchów logistycznych, która ma umożliwić użytkowe wykorzystanie co najmniej 10% wagowych konstrukcyjnie przydatnych materiałów i elementów odzyskanych z odpadów budowlanych i rozbiórkowych. Ponadto zidentyfikowane będą czynniki krytyczne (prawne, ekonomiczne, techniczne, środowiskowe i społeczne), które mogą pełnić funkcję stymulatorów lub barier dla użytkowego wykorzystania odzyskanych materiałów i elementów. Opracowany zostanie przykładowy portal internetowy jako narzędzie wspomagające wdrażanie wypracowanych rozwiązań oraz umożliwiający włączenie jak najszerszej grupy uczestników do całego łańcucha logistycznego. We współpracy z firmami budowlanymi oraz rozbiórkowymi i przy udziale decydentów wypracowane będą również zalecenia ułatwiające stosowanie zasad ekoprojektowania do opracowania nowych materiałów i elementów budowlanych.

Innowacje w sortowaniu

W ogólnym strumieniu odpadów budowlanych dominują odpady zmieszane zawierające zarówno frakcje organicznie (tworzywa sztuczne, drewno, gips itp.), jak i nieorganiczne (beton, metale, cegły, ceramika budowlana). Jest to konsekwencją braku przezorności przy projektowaniu nowych rozwiązań i materiałów stosowanych w budownictwie (np. materiały izolacyjne, kompozyty), która umożliwiłyby łatwą rozbiórkę lub odzysk surowców3.

Efektywny odzysk wysokiej jakości materiałów ze strumieni zmieszanych odpadów stanowi wyzwanie technologiczne, polegające na opracowaniu nowych, wielofunkcyjnych rozwiązań, mogących znaleźć zastosowanie w przypadku różnych scenariuszy wytwarzania odpadów budowlanych. Dowodem na to jest fakt, że obecnie zaledwie 6% kruszyw z recyklingu wykorzystywane jest obecnie do wysokowartościowych zastosowań. Ponadto z ekonomicznego oraz ekologicznego punktu widzenia wskazane jest, aby rozwiązania te mogły być bezpośrednio zastosowane w miejscu wytwarzania odpadów, wskutek czego eliminuje się dodatkowe koszty transportu i związane z nim negatywne oddziaływanie na środowisko.

W ramach realizacji projektu IRCOW zostaną opracowane i przetestowane rozwiązania technologiczne, łączące konwencjonalne, mobilne stacje sortowania odpadów budowlanych z zaawansowanymi technikami segregacji i przetwarzania, umożliwiającymi uzyskanie recyklatów, których jakość i parametry pozwolą na ich stosowanie do produkcji materiałów i elementów budowlanych. Obejmować one będą m.in. zautomatyzowane systemy segregacji, zapewniające odpowiednią jakość uzyskanych kruszyw. Ponadto testowane będą systemy sortowania i przeróbki odpadów budowlanych ze szczególnym uwzględnieniem: segregacji i przetwarzania tworzyw sztucznych poprzez połączenie metod konwencjonalnych z zaawansowanymi technologiami, takimi jak ekstrudery kompaktowe czy technologie optyczne NIR (tzw. bliska podczerwień) odzysku frakcji drewna i polimerów, w celu wyprodukowania kompozytów drewniano-polimerowych oraz unieszkodliwiania materiałów włóknistych (np. azbestu z wykorzystaniem technologii mikrofalowych).

Odzysk energii i surowców

Obecnie zasadniczym kierunkiem wykorzystania kruszyw z recyklingu są tzw. niskowartościowe zastosowania, polegające na ich używaniu do budowy fundamentów, dróg i parkingów itp. Głównym powodem jest popyt na tego typu zastosowania, jednakże w niektórych krajach rynek kruszyw zaczyna się powoli nasycać, wykazując zainteresowanie innymi opcjami wykorzystania tych surowców, np. jako dodatków do betonu.

W przypadku innych frakcji recykling może przyczynić się zarówno do odzysku energii, jak i materiałów. W ogólnym strumieniu odpadów budowlanych zawartość drewna może wynosić od 11% do prawie 40% w zależności od kraju. Odpowiednio wysegregowana frakcja drewna może znaleźć zastosowanie do produkcji kompozytów tworzywo-drewno (WPC), stanowiąc nawet do 50% wagowych niezbędnych surowców. Do produkcji kompozytów WPC nadają się także wyselekcjonowane różne rodzaje polimerów, które w połączeniu z drewnem pozwalają na uzyskanie kompozytów WPC o rozmaitych właściwościach.

Przy wykorzystaniu materiałów uzyskanych z zademonstrowanych w ramach projektu zaawansowanych systemów sortowania i przetwarzania zmieszanych strumieni odpadów, podjęta zostanie próba zaprojektowania z zastosowaniem zasad ekoprojektowania, wykonania, optymalizacji oraz testowania w skali pilotażowej pięciu rodzajów innowacyjnych materiałów budowlanych powstałych na bazie recyklatów. Należą do nich wyroby z betonu z domieszką mieszanych kruszyw z recyklingu i obniżonej wbudowanej emisji CO2, materiały izolacyjne z wykorzystaniem odzyskanych i wysegregowanych tworzyw sztucznych, kompozyty tworzywo-drewno (WPC) na bazie odzyskanego rozwłóknionego drewna i polimerów, panele do izolacji akustycznej na bazie odzyskanego gipsu, a także wielowarstwowe elementy elewacyjne na bazie mikrobetonów z domieszką mieszanych kruszyw z recyklingu, polimerów oraz gipsu.

Wszystkie z zaprojektowanych i opracowanych materiałów budowlanych posłużą jako przykład zwiększenia stopnia wykorzystania surowcowego materiałów uzyskanych z recyklingu odpadów budowlanych i rozbiórkowych w sposób efektywny ekologicznie i ekonomicznie, przy spełnieniu wymogów dotyczących materiałów budowlanych i przy obniżeniu emisji CO2, np. związanej produkcją cementu.

Zrównoważona i opłacalna gospodarka

Waloryzacja odpadów budowlanych i rozbiórkowych w celu odzysku wysokowartościowych materiałów do zagospodarowania surowcowego lub użytkowego musi posiadać atrakcyjny wymiar biznesowy zarówno dla wytwarzających te odpady, jak i odbiorców recyklatów czy nabywców używanych elementów konstrukcyjnych. Główną przeszkodą jest jednak brak zintegrowanego podejścia do gospodarki odpadami budowlanymi i rozbiórkowymi uwzględniającego wszystkich uczestników łańcucha logistycznego, co zademonstrowałoby korzyści płynące z takiego podejścia. Skutkuje to tym, że firmom nie opłaca się prowadzić odzysku materiałów i surowców do wysokowartościowych zastosowań, głównie ze względu na wysokie koszty oraz potencjalne problemy z odbiorcami recyklatów. W niewielkim stopniu wykorzystywane są także konstrukcyjnie przydatne elementy budowlane, gdyż brakuje na nie chętnych, nie ma też odpowiednich rozwiązań organizacyjnych, wspierających obrót tymi materiałami.

Sposobem na wypracowanie zintegrowanego podejścia jest powstanie nowej, wyspecjalizowanej usługi wraz z całym modelem biznesowym, co gwarantowałyby, że materiały i surowce zawarte w odpadach budowlanych i rozbiórkowych zostaną w maksymalnym stopniu poddane recyklingowi i ponownemu wykorzystaniu. W tym celu w ramach projektu IRCOW przeprowadzona zostanie szczegółowa analiza zarządzania łańcuchem dostaw, która pozwolili na zidentyfikowanie stymulatorów oraz barier ponownego włączania do obiegu gospodarczego w budownictwie odzyskanych ze strumienia odpadów budowlanych i rozbiórkowych recyklatów oraz elementów konstrukcyjnych. Opracowany będzie wzorcowy model biznesowy, który uwzględniać będzie wszystkich uczestników łańcucha dostaw, a m.in. producentów materiałów i elementów budowlanych, firmy budowlane oraz prowadzące usługi rozbiórkowe, architektów, deweloperów, inwestorów, klientów indywidualnych oraz dostawców technologii sortowania i przetwarzania odpadów budowlanych.

Zasadniczo nowy model biznesowy ukierunkowany będzie na właścicieli nieruchomości jako potencjalnych klientów, którym zademonstruje się zintegrowaną usługę w zakresie zarządzania odpadami budowlanymi i rozbiórkowymi. Głównym celem proponowanego modelu będzie zagospodarowanie strumieni odpadów budowlanych jako użytecznych surowców i materiałów. Wskazane zostaną ekonomicznie opłacalne opcje ich recyklingu lub ponownego zastosowania, w tym odpowiedni dobór zaawansowanych rozwiązań technologicznych, umożliwiających uzyskanie wysokiej jakości recyklatów (stacje rozdrabniania, przesiewania, oczyszczania, sortowania, separacji odpadów), utworzenie lokalnego centrum zarządzania odpadami budowlanymi i rozbiórkowymi, zajmującego się przetwarzaniem uzyskanych recyklatów na wysokowartościowe materiały budowlane przy dochowaniu odpowiednich standardów i norm jakościowych, a także świadczenie nowej jakości usług z zakresu zarządzania odpadami (inwentaryzacja materiałów, selektywna rozbiórka budynków, skup i sprzedaż konstrukcyjnie użytecznych elementów budowlanych z odzysku).

Zarówno rozwiązania technologiczne (systemy sortowania i przeróbki odpadów, nowe materiały budowlane), jak i nietechnologiczne ( model biznesowy wraz ze wspomagającym portalem internetowym), wypracowane w trakcie realizacji projektu IRCOW, zostaną zademonstrowane i sprawdzone w ramach zaplanowanych pięciu studiów przypadku, obejmujących trzy rozbiórki selektywne budynków w Hiszpanii, Szwecji oraz w Polsce, budowę biurowca w Madrycie oraz budynku przemysłowego w Antwerpii z wykorzystaniem nowego rodzaju betonu.

Źródła

1. Fischer C., Werge M.: EU as a Recycling Society: Present recycling levels of Municipal Waste and Construction & Demolition Waste in the EU. European Topic Centre on Resource and Waste ManagementEuropean Environment Agency. April 2009.

2. APPRICOD. Towards Sustainable Plastic C&DW in Europe. 2007.

3. Glass, J. Dainty A., Gibb A.: New build: Materials, techniques, skills and innovation. „Energy Policy” 36/2008.

Izabela Ratman-Kłosińska, sekretarz Polskiej Platformy Technologicznej Środowiska, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych

Marek Matejczyk, kierownik Zespołu Gospodarki Odpadami, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych

Więcej informacji na temat projektu IRCOW można znaleźć na stronie internetowej www.ircow.eu

Opublikowano: Ecomanager Numer 7/2011 (16-17)

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *