IZVOR: UPRAVLJANJE ČVRSTIM OTPADOM, GORAN VUJIĆ, DEJAN UBAVIN, NEMANJA STANISAVLJEVIĆ, BOJAN BATINIĆ

1.3 FENOMENOLOGIJA ANTROPOGENOG METABOLIZMA

1.3.1 Analiza gradskog metabolizma

U praistoriji, celokupni antropogeni metabolizam (ulazi, izlazi i zalihe materijala i energije potrebni

da zadovolje sve ljudske potrebe za životnim namirnicama, stanovanjem, transportom itd.) je bio skoro identičan sa ljudskim fiziološkim metabolizmom. Uglavnom je bio definisan potrebom za hranom, vazduhom za disanje i skloništem. Za modernog čoveka transformacija materijala je 10 do 20 puta veća (Slika 1.1). Deo koji se danas upotrebljava za ishranu i disanje je relativno mali. Važnija je transformacija ostalih aktivnosti, kao što su čišćenje, stanovanje, transport i komunikacije (Tabela 1.1).

Tabela 1.1 Tokovi i zalihe za odabrane aktivnosti modernog čoveka (Preuzeto iz: Brunner, Paul H., Practical handbook of material flow analysis/ by Paul H. Brunner and Helmut Rachenberger.,CRC Pess

LLC,U.S.A., 2004., p.20.)

Aktivnost Ulaz t/(st.god.)

Izlaz, t/stanovniku/god. Zalihe t/stanovniku Komunalne

otpadne vode Izlazni

gas Čvrsti ostaci

Ishranaa 5,7 0,9 4,7 0,1 <0,1 Čišćenjeb 60 60 0 0,02 0,1

Stanovanjec 10 0 7,6 1 100 + 1

Transportd 10 0 6 1,6 160 + 2 Ukupno 86 61 19 2,7 260 + 3

Sve navedene aktivnosti zahtevaju mnoštvo dobara i supstanci koje nisu bile od značaja za

metabolizam u praistoriji. Napomena: Najistaknutija i neprimerena karakteristika današnje ekonomije su velike količine zaliha

materijala, koje su akumulirane u privatnim domaćinstvima.

a Obuhvata sve tokove dobara povezane sa potrošnjom hrane u okviru privatnih domaćinstava, npr., hrana, voda za kuvanje, itd.

b Uključuje vodu, hemikalije, opremu potrebnu za pranje, ispiranje, ličnu higijenu, toalet, itd. c Sastoji se od zgrada, nameštaja, aparata/uređaja neophodnih za život. d Odnosi se na materijale (automobili, vozovi, goriva, vazduh, itd) koji se koriste za transport ljudi,

dobara, energije i informacija radi zadovoljenja potreba privatnih domaćinstava (uključujući materijale za izgradnju puteva).

Slika 1.1 Transformacija materijala primitivnog čoveka u njegovom “privatnom domaćinstvu” bila

je za jedan red veličina manja nego potrošnja dobara danas.(Preuzeto iz: Encyclopedia of Global Environmental Change, Vol 3, Munn, T.,John Wiley & Sons, West Sussex, UK., 2001.)

Možemo primetiti da slika obuhvata samo direktne tokove materijala. Količine i materijali (otpad)

koji su transformisani izvan domaćinstava radi proizvodnje dobara potrošenih u domaćinstvima veći su od 100t/(st.god). Potrošnja dobara povećala se u poslednja dva veka i ne postoje nikakvi nagoveštaji da će se promeniti. Na slici 1.2 možemo videti porast potrošnje uobičajenih materijala kao što su papir, plastika i guma. Porast tokova materijala je blisko povezan sa ekonomskim rastom. Ekonomski napredak je definisan kao povećanje transformacije materijala.

Važno je razviti nove ekonomske modele koji razdvajaju ekonomski rast od rasta količina materijala

i koji promovišu dugoročni napredak bez konstantnog porasta u potrošnji resursa.

Slika 1.2 Porast potrošnje, primeri papira, plastike i guma potrošenih u SAD, pokazuju stopu rasta

tokova materijala od 1989 - 1999.godine.(Preuzeto iz: Storck, W.J.et al., 78, 76, June 26,2000, p.16, American Chemical Society.)

U bogatim mestima sa velikom gustinom stanovništva, kao što su moderne urbane oblasti, troše se

velike količine materijala, energije i prostora. Većina gradova se danas veoma brzo širi, zauzima sve veće površine, a povećava se i broj stanovnika

i obuhvataju se velike zalihe materijala. Prvi tvorac termina „metabolizam gradova“ bio je Abel Woldmen 1965.godine. On je koristio

dostupne podatke iz SAD-a o potrošnji i proizvodnji dobara da bi odredio ulazne i izlazne tokove po stanovniku, zamišljenog američkog grada od milion stanovnika.

Abel Woldmen je povezao velike količine otpada koje su generisane u gradu sa ulaznim tokovima grada (inputom). Veoma kompleksni metabolizam grada fascinirao je autore koji su razvili konkretnije metode za određivanje transformacija energije i materijala u gradu, a takođe su istraživali efekte velikih tokova na potrošnju i smanjenje resursa u životnoj sredini.

Veoma značajan primer predstavlja i studija o metabolizmu Hong Konga. Početkom sedamdesetih, Newcombe i njegovi saradnici započeli su istraživanje metabolizma Hong Konga. azijskog grada koji je prošao kroz period brze tranzicije, visokog rasta populacije i intenzivnog ekonomskog razvoja. Usled privilegovane pozicije između istočne i zapadne proizvodnje i industrije, Hong Kong je predstavljao idealan slučaj za istraživanje metabolizma, zato što se područje grada manje ili više podudara sa državnim granicama. Kompleksnom analizom je izvršena tačna procena uvoza i izvoza dobara iz Hong Konga zahvaljujući državnim ekonomskim i statističkim podacima koji su bili dostupni. Autori su otkrili da su materijali i energija koji se koriste za infrastrukturu Hong Konga otprilike jedan red veličina manji nego u razvijenijim gradovima. Došli su do zaključka da će povećanje svetske potrošnje materijala na nivo potrošnje u modernim gradovima zahtevati velike količine materijala i energije i da će imati negativne uticaje na globalne resurse i životnu sredinu. Takođe su utvrdili da je u cilju pronalaženja održivih rešenja za budući razvoj gradova neophodno poznavanje gradskog metabolizma. Prema tome, važno je imati mogućnost merenja tokova dobara, materijala i energije kroz urbane sisteme. Konig je 1977. godine izvršio reviziju metabolizma Hong Konga i pokazao uticaj velikog povećanja transformacije materijala na grad i njegovo okruženje.

Potreba za novim ekonomskim modelima postaje očiglednija kada se posmatra stepen rasta potencijalno opasnih supstanci, kao što su teški metali ili perzistentne i toksične organske supstance. Kada je u pitanju nivo sadržaja supstanci, povećanje potrošnje je mnogo veće od jednog reda veličina. Na primer, globalni antropogeni tok olova povećao se u poslednjih nekoliko hiljada godina za oko 106, što je veće za oko šest redova veličina. Porast materijala nije samo kvantitativni, već je i kvalitativni problem. Ako se ukupni tok materijala povećao za jedan do dva reda veličina, sledi da će zalihe kao i izlazni tokovi antropogenog sistema biti visoko obogaćeni supstancama.

Prema tome u budućnosti je neophodno pažljivo upravljati zalihama i otpadom koko bi se izbeglo nagomilavanje štetnih supstanci. Sa gledišta zaštite životne sredine postaje očigledno, da je porast tokova supstanci važniji nego stepen rasta mase dobara. 1.3.2 Analiza tokova materijala

Analiza tokova materijala MFA („Material Flow Analysis“) je sistematska procena tokova i zaliha

materijala u okviru sistema koji je definisan u prostoru i vremenu. Analiza tokova materijala povezuje izvore, puteve, posredna i konačna odredišta materijala.

Zahavaljujući zakonu o održanju mase, rezultati MFA se mogu kontrolisati jednostavnim materijalnim balansom, upoređujući sve ulaze, zalihe i izlaze materijala u procesu. Najvažnija karakteristika MFA-a je da MFA predstavlja veoma atraktivnu metodu, koja može pomoći pri donošenju odluka kada je u pitanju upravljanje resursima, upravljanje otpadom i upravljanje zaštitom životne sredine.

Uz pomoć MFA dobijamo kompletan i konzistentan set informacija o svim tokovima i zalihama određenih materijala u okviru sistema. Balansiranjem ulaza i izlaza, tokovi otpada i opterećenje životne sredine postaju vidljivi i njihovi izvori se mogu identifikovati. Smanjenje količine i akumulacije zaliha materijala, može se identifikovati dovoljno rano da bi se mogle preduzeti mere predostrožnosti ili kako bi se unapredila dalja izgradnja i buduća upotreba. Sem toga, postaju vidljive i minorne promene, koji su isuviše male da bi se izmerile u kratkom vremenskom periodu, ali mogu polako voditi ka dugoročnim posledicama.

Antropogeni sistemi nisu sastavljeni samo od tokova i zaliha materijala (Slika 1.3). Energija, prostor, informacije, socio – ekonomska pitanja, moraju biti uključeni radi odgovornog upravljanja antroposferom. MFA se može izvesti i bez uzimanja u obzir navedenih aspekata, ali u većini slučajeva, ostali faktori su potrebni za interpretiranje i upotrebu MFA rezultata. MFA se često povezuje sa analizama energije, ekonomije, urbanog planiranja, itd.

Termin materijal se odnosi kako na supstance tako i na proizvode/dobra. U hemiji je supstanca definisana kao jedinstveni tip materije koji se sastoji od uniformnih jedinica. Ako su jedinice atomi, supstanca se naziva element, kao što su gvožđe i ugljenik, a ako su molekuli, naziva se hemijsko jedinjenje, kao što je ugljen-dioksid ili gvožđe hlorid. Dobra/proizvodi predstavljaju supstance ili mešavinu supstanci, koje imaju ekonomsku vrednost određenu tržištem. Vrednost može biti pozitivna (automobil, gorivo, drvna građa) ili negativna (komunalni čvrsti otpad, kanalizacioni mulj).

U ekonomskom smislu, reč „dobra“, često se definiše tako da podrazumeva nematerijalna dobra kao

što su energija (struja), usluge ili informacije. U terminologiji MFA, termin „dobra“ podrazumeva samo materijalna dobra. Pored toga, veza između MFA „dobara“ i ostalih „dobara“ koje koriste ekonomisti, može biti veoma korisna prilikom primene MFA (na primer, odluke koje se odnose na očuvanje resursa).

Proces je definisan kao transport, tranformacija ili skladištenje materijala. Transport može biti prirodni proces, kao što je kretanje rastvorenog fosfora u reci ili može biti antropogeni, kao što je tok gasa u cevovodu ili sakupljanje otpada.

Isti je slučaj sa transformacijama (oksidacija ugljen – dioksida usled prirodnih šumskih požara nasuprot sistema grejanja koje je napravio čovek) i skladištenjem (prirodna sedimentacija nasuprot deponovanja koje obavlja čovek).

Slika 1.3 Razmena tokova materijala (M), energije (E), živih organizama (LO), informacija (l) i dva sistema „antroposfere“ i „životne sredine“.(Preuzeto iz: Brunner, Paul H., Practical handbook of

material flow analysis/ by Paul H. Brunner and Helmut Rachenberger.,CRC Pess LLC,U.S.A., 2004., p.20.)

Zalihe materijala („stocks“) su definisane kao rezervoari materijala (mase) u okviru analiziranog

sistema, a izražavaju se u kilogramima. Zaliha je deo procesa, sastavljenog od mase koja je uskladištena u procesu. Zalihe su karakteristike koje su od esencijalnog značaja za metabolizam sistema. Za ujednačena, izbalansirana stanja sistema (ulaz jednak izlazu), prosečno vreme zadržavanja materijala u zalihama (stock) može se izračunati jednostavnim deljenjem mase materijala u zalihama sa tokom materijala koji ulazi ili izlazi iz zaliha (stock-a). Zalihe mogu ostati konstantne, mogu se povećati (akumulacija materijala) ili se mogu smanjiiti (potrošnja/rasipanje materijala).

Procesi su povezani tokovima (masa po vremenu) ili fluksevima (masa po vremenu/presek – područje) materijala. Tokovi/fluksevi izvan granica sistema nazivaju se unosi ili izvozi. Tokovi/fluksevi materijala koji ulaze u proces nazivaju se ulazi – „input“, dok oni koji izlaze iz procesa nazivaju se izlazi – „output“.

Sistem se sastoji od tokova materijala, zaliha i procesa unutar definisanih granica. Najmanji mogući sistem sastoji se samo od jednog procesa. Primeri uobičajenih sistema istraživanja MFA-a su: region/oblast, komunalni insinerator, privatno domaćinstvo, fabrika, farma itd. Granice sistema su definisane u prostoru i vremenu. Mogu se sastojati od geografskih granica (region) ili virtuelnih granica (privatno domaćinstvo, uključujući procese koji opslužuju privatno domaćinstvo, kao što je transport, sakupljanje otpada i kanalizacioni tokovi).

Kada se odredi vremenska granica sistema, kriterijumi kao što su ciljevi, dostupnost podataka, odgovarajući period balansiranja, vreme zadržavanja materijala u zalihama i ostalo moraju se uzeti u obzir.

Analizom tokova materijala povezanih sa određenim aktivnostima omogućuje se rano prepoznavanje problema, kao što su buduća opterećenja životne sredine i potrošnja resursa.

Jedno od glavnih pitanja za budući razvoj čovečanstva biće „Koje su to kombinacije procesa, tokova i zaliha dobara, supstanci i energije koje bi omogućile dugoročnu efikasnost i održivo zadovoljenje potreba ljudske populacije koja je u porastu?“ Jednako je važno i pitanje „Kako zadovoljiti potrebe transporta napredne ljudske populacije bez ugrožavanja budućih resursa čovečanstva?“

Kada se razviju alternativni scenariji za određenu aktivnost, MFA može pomoći da se identifikuju glavne promene u tokovima materijala. Prema tome, MFA je alat za procenjivanje postojećih sistema za proizvodnju hrane, transporta i ostalih ljudskih potreba, kao i podrška prilikom projektovanja/dizajniranja novih efikasnijih sistema.

1.3.3 Fenomeni naprednih društava

a) Antropogeni tokovi nadmašuju prirodne tokove

Posledica konstantnog porasta eksploatacije materijala usled visoke potrošnje po stanovniku je da

antropogeni tok određenih supstanci već nadmašuje geogeni („prirodni“) tok supstanci.

Slika 1.4 Globalni tokovi (kg/god) i zalihe (kt) kadmijuma u 1980.god. Tokove koje je stvorio čovek

(desna strana) nadmašuju prirodne tokove (leva strana).Brunner, P.H. and Baccini, P., neue Zürcher Zeitung, Beilage Forch. Technik 70, 65, 1981.)

Dok je tok određenih supstanci koji nadmašuje geogeni („prirodni“) tok supstanci očigledan za

organske hemikalije koje je isključivo napravio čovek (kao što je polivinil hlorid–PVC ), za metale kao što je Cd (Slika 1.4) nije toliko očigledno.

Tokovi Cd iz litosfere u antroposferu uzrokovani ljudskom aktivnošću su oko tri do četiri puta veći nego geogeni tokovi uzrokovani erozijom, degradacijom, ispiranjem i vulkanima. Kao posledica, doći će do porasta koncentracije Cd u životnoj sredini (zemljištu). b) Urbani linearni tokovi materijala

Kao i u bilo kom drugom gradu u Beču su tokovi materijala uglavnom linearni. Promena sistema linearnih tokova u ciklične sisteme zahteva više nego samo primenu novih tehnologija. To znači kompletne promene u načinu življenja, sistemu vrednosti, prioritetima, kao i velike ekonomske i tehnološke promene.

Slika 1.5 1990.god., u Beču je potrošeno oko 200 tona materijala po stanovniku/godišnje, dok je

manja količina bespovratno napustila grad (Linear way).( Preuzeto iz: Encyclopedia of Global Environmental Change, Vol 3, Munn, T.,John Wiley & Sons, West Sussex, UK., 2001. Uz dozvolu) Mala razlika od 4 do 10 t/stanovnik/god. se akumulirala, rezultujući konstantnim porastom zaliha

čija količina iznosi 350 t/stanovnik, a koja se udvostručila u poslednjih 50 do 100 godina. c) Brzi rast zaliha materijala

Zbog ulaznih tokova materijala u rastućim ekonomijama regiona, koji su po pravilu veći od izlaznih tokova materijala, većina modernih područja akumulira velike zalihe materijala unutar svojih granica.

Izuzetak predstavljaju oblasti koje eksploatišu i izvoze resurse u velikim količinama, kao što su ugalj, metalna ruda, pesak, kamenje, šljunak ili drvna građa.

Postoji mnogo zaliha u antroposferi:

1) Ostaci od rude ostavljeni kao jalovina; 2) Zalihe materijala iz industrije, trgovine i poljoprivrede; 3) Gradske/Urbane zalihe iz privatnih domaćinstava, kao i od infrastrukture i transporta,

komunikacije, administracije, obrazovanja i u poređenju sa navedenim, u malim količinama, ali su svakako u porastu, zalihe otpada na deponijama.

Razlika u akumulaciji zaliha između praistorijskih (< 1 tone) i modernih ljudi je očigledna. Današnje

zalihe materijala iznose od 200 do 400 tona po urbanom građaninu. Zalihama materijala treba upravljati, a takođe ih treba i održavati. Odluka današnjice o obnavljanju

i održavanju gradskih zaliha, kao što su zgrade i mreže za snabdevanje energijom, transport i komunikaciju ima dalekosežne posledice.

Vreme zadržavanja materijala u okviru zaliha može iznositi i više od 100 godina. Dug vremenski period zadržavanja znači da kada materijal jednom postane deo zaliha neće se brzo pokazati u izlaznim tokovima zaliha, odnosno u toku upravljanja otpadom. Od konstruktora i inženjera, danas se traži da dizajniraju nove urbane sisteme. Lokacije materijala u gradskim zalihama trebalo bi da budu poznate u budućnosti. Materijali bi trebalo da budu uključeni u zalihe na način koji bi omogućio jednostavnu ponovnu upotrebu materijala i kontrolu životne sredine d) Potrošačke emisije nadmašuju proizvodne emisije

U potrošačkim društvima, većina proizvodnih emisija se smanjuje, dok se neke potrošačke emisije, kao na primer CO2 i teški metali povećavaju. Navedena situacija postoji usled velikih napora koji su preduzeti u mnogim zemljama radi smanjenja emisija iz industrije. Sa druge strane, ulazi materijala u procesu potrošnje još uvek rastu i zato su potrošački izlazi, kao što su opterećenja emisije i količine otpada u porastu.

Stvarni primer, koji je baziran na MFA, prikazan je na slici 1.6.

Slika 1.6 Tok cinka kroz savremeno galvanizaciono postrojenje: 85% cinka koji je upotrebljen za

oblaganje površine radi zaštite od korozije, je prodat zajedno sa proizvodom. Skoro sav preostali deo od 15% koji nije prodat je recikliran.( Preuzeto iz: Encyclopedia of Global Environmental Change, Vol

3, Munn, T.,John Wiley & Sons, West Sussex, UK., 2001. Uz dozvolu) Kompanija koja se bavi galvanizacijom optimizovala je svoje procese proizvodnje, tako da se većina

ostataka od cinka i otpada ponovno upotrebljava u okviru ili van kompanije/procesa. Kada je u pitanju proizvodni proces, kompanija je životnu sredinu zaštitila na najbolji mogući način. MFA pokazuje da je trenutno najveći tok cinka u životnu sredinu prouzrokovan korozijom obloga od cinka na proizvodima tokom veka trajanja pocinkovane površine, dok veći deo obloga (cink) prelazi u životnu sredinu. Uprkos merama prevencije zagađenja tokom procesa metaliziranja, čak i do 85% cinka može završiti u životnoj sredini. Pošto je proces korozije spor, a vreme zadržavanja metala na površini može biti dugo, tokovi metala u životnoj sredini traju godinama, pa i decenijama. Iz svega navedenog možemo zaključiti da nasleđa zaštićenih površina današnjice predstavljaju opterećenja životne sredine sutrašnjice.

Tokom procesa proizvodnje, emisije u životnu sredinu su veoma male, dok tokom upotrebe proizvoda obloženog cinkom , veći deo cinka usled korozije završi u životnoj sredini. Uprkos nastojanjima da se životna sredina zaštiti merama prevencije zagađenja u fabrikama (čistija proizvodnja), ipak veći deo cinka završi u životnoj sredini u toku njegove eksploatacije.

Danas, značaj navedenih emisija još uvek nije procenjen i ocenjen i još uvek ne postoje dostupne metode za merenje i procenu navedenih izvora polutanata u životnu sredinu.

Kada je u pitanju najsavremenije oblaganje površina, otpad koji nastaje prilikom proizvodnje ne predstavlja najveće opterećenje za životnu sredinu, već sam proizvod koji predstavlja značajan izvor opterećenja životne sredine.

Gradovi predstavljaju užarene tačke neodređenih/neidentifikovanih izvora, što zahteva promenu u načinu redukcije zagađenja. Da bi se postigla veća efikasnost, upravljanje životnom sredinom mora biti usmereno na prioritetne izvore. U budućnosti „output“ potrošača mora biti u središtu dizajniranja proizvoda i zakonodavsvta u oblasti zaštite životne sredine. S obzirom da ponašanje i način života

Produkti 0.8

Zn pepeo 0.076

Zn čvrst

0.043

Otpadn

a voda

0.031

Fluidize

r

0.004

Zamak

0.004

C

I

NK0

.99

potrošača određuju protok materijala kroz antroposferu, važno je ispitati načine kojima se može uticati na potrošače. Mnogo je teže sprečiti potrošačke emisije nego zaustaviti industrijsko zagađenje.

e) Promene u količini i sastavu otpada

Usled velikog porasta potrošnje, količina i sastav otpada se menjaju, i nastaviće da variraju u

budućnosti. Za materijale sa dugim periodom zadržavanja, kao što su građevinski materijali, velike količine materijala postaju deo zaliha pre nego što na kraju životnog ciklusa otpad postane uočljiv i stoga bi upravljanje otpadom trebalo da se bavi i većinom materijala koji se nalaze u zalihama.

Zbog rastuće kompleksnosti proizvedenih dobara, otpad se sastoji od rastućih količina novih materijala, a mnogi od njih se sastoje od mešavina koje se ne mogu odvojiti fizičkim metodama. Dugovečne zalihe moraju biti zaštićene od degradacije mikroorganizmima, ultraljubičaste svetlosti, temperature, raspadanja, erozije itd. Prema tome dugovečne zalihe sadrže više opasnih supstanci (teške metale i perzistentne organske materijale kao što su stabilizatori i aditivi) nego kratkoročni potrošački proizvodi koji se danas recikliraju (ambalažni materijali, roto papir, staklo). Usled toga, u budućnosti velika količina opasnih supstanci mora biti uklonjena iz otpada dugovečnih zaliha, zbog bezbednog recikliranja materijala iz zaliha.

1.3.4 Primena MFA u upravljanju otpadom

Upravljanje otpadom je proces koji se odigrava između antroposfere i životne sredine. Definicija i

ciljevi upravljanja otpadom menjali su se tokom vremena i još uvek se menjaju. Prvi nagoveštaji organizovanog upravljanja otpadom pojavili su se kada su ljudi počeli da sakupljaju smeće, a zatim da isto uklanjaju iz okoline u kojoj žive. Sakupljanje otpada je bio važan korak u pogledu higijene i pomogao je sprečavanje epidemija. Ovakva praksa je tokom vekova stalno unapređivana.

Međutim, dramatične promene u količini i sastavu otpada tokom 20–og veka izazvale su nove probleme. Prvo, štetne emisije sa deponija, zagađenje podzemne vode, kao i produkovanje gasova koji izazivaju efekat staklene bašte. Drugo, sve manje prostora potrebnog za deponovanje u gusto naseljenim područjima.

Koncept sanitarnog deponovanja ne može dugoročno rešiti navedene probleme. U današnje vreme,

upravljanje otpadom predstavlja integrisan koncept različitih iskustava i opcija tretmana koje se sastoje od: Strategija prevencija i sakupljanja; Koraka izdvajanja radi proizvodnje reciklabilnih materija; Budućih obrada korišćenjem biološke, fizičke, hemijske i termičke tehnologije za tretiranje; kao i različitih tipova deponija. Ljudi danas imaju mogućnost da (ili u nekim mestima, dužnost) izdvajaju papir, staklo, metale, biorazgradljive materije, plastiku, opasan otpad i ostale materijale u zasebne frakcije.

Ciljevi modernog upravljanja otpadom su: Zaštita ljudskog zdravlja i životne sredine; Očuvanje resursa kao što su materijali, energija i prostor; Tretiranje otpada pre odlaganja, tako da dodatna briga nakon konačnog odlaganja otpada na deponijama nije potrebna. Opasne supstance ugrožavaju ljudsko zdravlje. Narušavanje ljudskog zdravlja se dešava kada se komunalni čvrsti otpad (MSW – „Municipal Solid Waste“) spaljuje u slabo opremljenim pećima, pri čemu dolazi do oslobađanja teških metala u vazduh. Procedne vode deponije ne predstavljaju opasnost za podzemne vode, opasnost predstavljaju kokteli opasnih supstanci koji se nalaze u procednim vodama deponije. Činjenica da je materijal korišćen za ambalažu, nevažna je za recikliranje, važan je elementarni sastav, koji određuje da li je materijal pogodan za recikliranje ili nije.

Prema tome, napredne metode upravljanja otpadom su implementirane da kontrolišu i usmeravaju dispoziciju supstance na međusklopu antroposfere i životne sredine radi postizanja sledećih ciljeva:

1) Materijali koji se mogu reciklirati bez velikih troškova ili negativnih tokova supstanci, moraju se

reciklirati i ponovno upotrebiti. Negativni tokovi se mogu pojaviti kao emisije ili nusprodukti tokom procesa recikliranja. Proces recikliranja sam po sebi može voditi do povećanja količine

polutanata u „dobrima“ i rezervoarima. Na primer, proces recikliranja može dovesti do povećanja sadržaja teških metala u recikliranoj plastici ili može voditi ka akumulaciji metala u zemljištu, kada se mulj koji se generiše u postrojenju za tretman otpadnih voda koristi na poljoprivrednim površinama;

2) Nereciklabilne materijale bi trebalo tretirati radi prevencije toka opasnih supstanci u životnu sredinu. Trebalo bi definisati „rezervoar“–lokaciju, gde bi se supstanca mogla odložiti na duži vremenski period (> 10.000 godina), bez ikakvog negativnog uticaja na životnu sredinu (trebalo bi ga odrediti za svaku supstancu).

MFA predstavlja koristan instrument za upravljanje supstancama, zato što se tačno i na isplativ način

može odrediti elementarni sastav otpada. Navedena informacija je od krucijalne važnosti ako je cilj odrediti najpogodniju tehnologiju recikliranja/tretiranja za određeni tok otpada, kao i za planiranje i konstruisanje novih postrojenja za tretman otpada.

Na primer, mešoviti plastični otpad koji se iz procesnih razloga ne može reciklirati, može se koristiti kao sekundarno gorivo u industrijskim kotlovima, dokle god sadržaj teških metala i ostalih kontaminanata u otpadu nije isuviše velik.

MFA takođe može biti od pomoći u istraživanju upravljanja supstancama u postrojenjima za

recikliranje/tretman otpada. Na primer, kontrola supstanci insineratora razlikuje se od kontrole supstanci mehaničko – biološkog postrojenja za tretman otpada. Navedena informacija je potrebna za projektovanje održivog sistema upravljanja otpadom. Nordrhein-Westfalen (Nemačka) je prvi region u čijem zakonu je definisana obaveza upotrebe MFA, kao standardnog instrumenta u planiranju upravljanja otpadom.

MFA doprinosi dizajniranju boljih proizvoda, koje je dosta lakše reciklirati ili tretirati kada se jednom iskoriste i postanu „otpad“. Navedena praksa je poznata kao: dizajniranje radi recikliranja, dizajniranje radi odlaganja ili dizajniranje radi životne sredine.

Materijalni balans zasnovan na MFA, pokazuje da li su postignuti željeni ciljevi. MFA balans, takođe identifikuje procese i tokove koji imaju najveće potencijale za moguća poboljšanja.

Upravljanje otpadom je sastavni deo ekonomije. Pojedini stručnjaci koji imaju iskustva sa MFA,

predlažu da se upravljanje otpadom zameni upravljanjem materijalima i resursima. Oni tvrde da je kontrolisanje tokova materijala kroz čitave ekonomske tokove, mnogo efikasnije nego trenutna praksa odvojenog upravljanja otpadom i upravljanja snabdevanjem proizvodima i potrošnjom. MFA predstavlja odličan instrument za podršku odlukama koje se tiču upravljanja otpadom, jer:

1) Prilikom upravljanja otpadom, količine i sastav otpada često nisu dovoljno poznati. MFA

omogućuje izračunavanje količine i sastava otpada balansiranjem procesa generisanja otpada i procesa tretiranja otpada. Prema tome, MFA predstavlja odgovarajući alat za troškovno efikasnu i relativno preciznu analizu otpada;

2) Inputi i outputi procesa tretmana otpada mogu se povezati sa MFA-om. Prema tome, ako su poznati koeficijenti transfera, možemo odrediti da li dato postrojenje za tretman otpada postiže zadate ciljeve za dati input. Često koeficijenti transfera nisu poznati u upravljanju otpadom, ali se oni mogu odrediti uz pomoć MFA-a, čak iako su neki inputi i outputi nepoznati.

1.3.5 Upotreba MFA za analizu otpada

Pouzdane informacije o sastavu otpada i stopi generisanja otpada izuzetno su važne za:

1) Identifikovanje potencijala za recikliranje (biootpada, papira, metala, plastike, itd); 2) Za dizajniranje i održavanje tehnologija za tretman otpada, uključujući kontrolu zagađenja

vazduha i vode (recikliranje, insineracija, deponovanje); 3) Za predviđanje emisija iz postrojenja za tretman i odlaganje otpada; 4) Ispitivanje efekata zakonodavstva, logistike i tehničkih mera na tok otpada. Pošto se sastav i stopa generisanja otpada konstantno menjaju, neophodno ih je periodično

analizirati. Analiza je posebno neophodna kada se na tržištu pojave nova potrošačka dobra. Prema tome, redovno isplativo određivanje sastava otpada je najznačajnije za upravljanje otpadom.

Parametri koji se koriste za karakterizaciju otpadnih materijala mogu se podeliti u tri grupe:

1) Frakcije materijala komunalnog čvrstog otpada (papir, staklo, metali); 2) Fizički, hemijski ili biohemijski parametri (gustina, toplotna vrednost, biorazgradljivost); 3) Koncentracija supstanci (ugljenik, živa, heksahlorobenzen).

Da bi se rešio određeni problem upravljanja otpadom, najčešće nije neophodno analizirati sve

navedene parametre. Na primer, za studije recikliranja neophodne su informacije o sadržaju određenih frakcija u komunalnom čvrstom otpadu, kao što su papir i staklo. Za predviđanje emisija, neophodno je poznavati elementarni sastav komunalnog čvrstog otpada.

Postoje tri glavne metode za analizu čvrstog otpada (Slika 1.7). Prva metoda obuhvata direktnu analizu komunalnog čvrstog otpada, dok druga i treća metoda predstavljaju indirektne metode bazirane na MFA i principu masenog balansa.

1) Direktna analiza, takođe poznata i kao metod „uzorkovanja i klasifikovanja“ (sample and sort)

– sakuplja se određena statistički isplanirana količina komunalnog čvrstog otpada. Uzimaju se uzorci, pregledaju, analiziraju radi utvrđivanja otpadnih dobara, isušuju, usitnjavaju i konačno analiziraju radi određivanja supstanci. Uzorak koji se analizira obično je manji u poređenju sa ukupnom količinom generisanog komunalnog čvrstog otpada. Metod direktne analize je korišćen u mnogim studijama za karakterizaciju otpada u SAD-u, Evropi i dr.

2) Indirektna analiza sastava komunalnog čvrstog otpada analizom tržišnih proizvoda, zahteva informacije o proizvodnji dobara i o sudbini dobara tokom upotrebe i potrošnje. Podaci sakupljeni iz industrijskih izvora kao što su ključne korporacije, profesionalne organizacije ili iz vladinih agencija, koriste se za procenu tokova dobara koja su proizvedena i potrošena. Generisanje komunalnog čvrstog otpada se izračunava merenjem ili predviđanjem prosečnog veka trajanja navedenih dobara (life spans). Obavljaju se mnogobrojne provere kada su u pitanju uvoz, izvoz i zalihe u svakoj kategoriji produkata (proizvodnoj kategoriji).

3) Indirektne analize – koriste informacije o produktima tretmana otpada za izračunavanje sastava komunalnog čvrstog otpada. Prednost metode indirektne analize je u tome što su outputi tretmana otpada obično manje heterogeni nego inputi otpada.

Slika 1.7 Tri glavne metode za analizu čvrstog otpada: (1) Direktna analiza, (2) Analiza tržišnih

proizvoda, (3) Analiza produkata koji nastaju tretiranjem otpada (Peuzeto iz: Brunner, P.H. and Ernst, W.R., Waste Manage. Res., 4, 147, 1986.)

Metode su razvijene ranih sedamdesetih godina i od tada je sakupljanje podataka znatno poboljšano,

a razvijene su baze podataka. Rezultati su upoređeni sa informacijama o otpadu koji je deponovan, spaljen ili recikliran, kao i sa

direktnim studijama o analizi otpada. Naročito za dugoročni monitoring, mnogo je isplativije i preciznije određivati sastav otpada indirektnim metodama.

U cilju dobijanja relevantnih podataka o sastavu i količini otpada u Srbiji je prvo urađena Direktna analiza otpada. Rezultati i metodologija direktne analize otpada su predstavljene u poglavlju 3.

1.4 SOFTVER STAN

Softver STAN (skraćenica za „Substance Flow Analysis“ – analiza protoka materije) je besplatan

program koji podržava analizu protoka materijala (material flow analysis - MFA) prema Austrijskim standardima ÖNORMS 2096 (analiza protoka materijala – primena u upravljanju otpadom), uzimajući u obzir i nesigurnost (nestalnost) podataka.

Softver STAN se veoma lako može primeniti za mapiranje svih tokova na nivou dobara i supstanci, što može biti od velikog interesa kada su u pitanju procene uticaja na životnu sredinu (EIA – „Environmental Impact Assessments“).

Uticaj promena na opšte uslove (npr. promene u sastavu otpada, nove tehnologije ili nove granične vrednosti) može se vrlo brzo istražiti.

Zbog toga, odluka o kompatibilnosti različitih projekata sa životnom sredinom je isplativa. Kvalitet balansa protoka materijala može se značajno poboljšati uzimajući u obzir nesigurnost podataka. U softveru STAN, dodatne informacije mogu se veoma lako primeniti kako bi se lako procenila pouzdanost rezultata (Slika 1.8).

Slika 1.8 Interfejs – izgled STAN softvera

U svrhu razvijanja tehnika upravljanja otpadom, postoji mogućnost korišćenja STAN-a kao alata za

modeliranje, simulaciju i optimizaciju jednog procesa kao i čitavog sistema upravljanja otpadom. Omogućujući bolje razumevanje tokova materijala, STAN može biti od koristi kompanijama koje

se bave otpadom. Korišćenjem MFA, često se mogu razviti pristupi za optimizaciju.

1.4.1 Verzija STAN 2.0 softvera

Oktobra 2006. objavljena je prva verzija STAN-a. Od proleća 2009, nova verzija softvera STAN

2.0 može se naći na www.iwa.tuwien.ac.at . Razvoj STAN-a 2.0 je finansirao „Voestalpin“, Austrijsko ministarstvo za poljoprivredu, šumarstvo,

vode i životnu sredinu kao i devet Austrijskih regiona. 1.5 CILJEVI UPRAVLJANJA OTPADOM

Glavna svrha upravljanja otpadom je pružanje usluga, a naročito uklanjanja/odnošenja otpada iz

naselja u cilju obezbeđivanja higijenskih uslova života. Osnovni zadatak - pružanje usluga je bio glavni cilj upravljanja otpadom do kraja XIX veka i još uvek jeste u mnogim zemljama u razvoju, dok je u Evropi dostigao uvođenje savremenih sanitarnih postrojenja.

Danas, upravljanje otpadom ispunjava visoke higijenske standarde, zbog čega javnost ne uviđa potrebu za navedenom uslugom, osim u vanrednim situacijama. Sa povećanjem proizvodnje i potrošnje, sve je veća potreba i uloga upravljanja otpadom kao „filtera“ između ljudskih aktivnosti i životne sredine, rezultujući razvojem bezbednih i pouzdanih tehnologija kao što su: moderni sakupljački sistemi, insineratori i sanitarne deponije. Osim toga, recikliranje je prepoznato kao način za smanjenje eksploatacije primarnih resursa, a samim tim i redukcije zagađenja nastalog rudarskim aktivnostima i obradom rude.

Za današnje upravljanje otpadom koje mora biti orijentisano ka definisanim ciljevima, važno je

početi sa koncenzusom o ciljevima. Konkretno, ako je procenjeno nekoliko opcija upravljanja otpadom za određeni region, neophodno je imati zajedničke ciljeve kao zajednički imenilac. Osnova za izbor navedenih kriterijuma leži u ciljevima upravljanja otpadom, definisanih u strategiji upravljanja otpadom Evropske unije, a naročito Italije. Da bi obezbedili potpuno poštovanje glavnih principa koji se nalaze u Okvirnoj Direktivi Evropske unije o otpadu (Ekološka akcija i Održivi razvoj), različiti načini implementacije i faze planiranja upravljanja otpadom moraju:

1) Obezbediti očuvanje prirode i resursa smanjenjem produkcije otpada kao i odgovarajući tretman otpada i njegovo odlaganje;

2) Obezbediti smanjenje uticaja sistema upravljanja otpadom na zdravlje i životnu sredinu, kao i smanjenje opasnosti na izvoru nastajanja otpada;

3) Obezbediti propisno pakovanje otpada, označeno na odgovarajući način, kao i propisno rukovanje prilikom sakupljanja, transporta, privremenog skladištenja, tretmana i konačnog odlaganja;

4) Obezbediti odgovarajuću infrastrukruru za efikasan tretman različitih vrsta čvrstog otpada (komunalnog i industrijskog) nastalog u regionu, sa ciljem ostvarivanja bezbednog tretmana i odlaganja u određenom regionu;

5) Obezbediti praćenje otpada, od njegovog nastajanja, preko transporta, do konačnog odlaganja; 6) Obezbediti kontinuirani, transparentni i pouzdan monitoring postrojenja za odlaganje i tretman

otpada, što podrazumeva i deponije, imajući u vidu administraciju i procedure za dovoženje i prihvatanje otpada u postrojenjima, kao i merenje i kontrolu svih glavnih parametara koji se odnose na različite oblasti životne sredine.

U skladu sa prethodno navedenim, sledeći ciljevi se koriste kao osnova za razvoj strategije za

održivo upravljanje otpadom:

1) Zaštita ljudskog zdravlja i životne sredine;

2) Očuvanje resursa kao što su materijali, energija i prostor; 3) Održivo („after-care-free“) upravljanje otpadom, što znači da deponija, insinerator, recikliranje

ili neki drugi tretmani ne smeju ostavljati probleme u nasleđe budućim generacijama.

Navedeni ciljevi ne podrazumevaju prevenciju i reciklažu, koje predstavljaju mere, a ne ciljeve (prevencija i reciklaža su instrumenti za dostizanje ciljeva, i ne treba ih mešati sa ciljevima). Takozvana hijerarhija upravljanja otpadom „prevencija“, „recikliranje“ i „odlaganje“, koja je često korišćena kao osnovni princip za donošenje odluka u upravljanju otpadom, nastoji da se prevencija stavi ispred recikliranja i odlaganja. Iako se može pokazati da navedeni princip ne vodi uvek najisplatljivijem sistemu upravljanja otpadom, hijerarhija upravljanja otpadom je uzeta u obzir kao vodeće načelo (pretpostavljeno je da su u regionu preduzete sve mere za prevenciju nastajanja otpada), tako da u odnosu na sve veći uticaj preventivnih mera, količina otpada ostaje konstantna uprkos primetnom rastu generisanja otpada tokom prethodnih godina. Kada je u pitanju recikliranje, dva različita scenarija sa različitim stepenom recikliranja su uzeta u obzir.

Pošto ciljevi upravljanja otpadom kao što su zaštita ljudskog zdravlja, zaštita životne sredine i očuvanje resursa zavise od sadržaja određenih supstanci u otpadu, neophodan je pristup koji će upravo biti orijentisan ka tim supstancama, tj. tretman i upravljanje otpadom ne mogu biti orijentisani na otpad kao nivo proizvoda. Neophodno je odrediti nivoe sadržaja supstanci u otpadu (hemijske elemente i hemijska jedinjenja), jer supstance u otpadu određuju da li otpad sadrži opasne materije ili može biti korišćen kao sirovina. Na primer, sadržaj kadmijuma kao stabilizatora u plastici određuje da li plastika može biti reciklirana, dok sadržaj bakra u pepelu ložišta insineratora određuje da li će se pepeo direktno odlagati na deponiju ili ga treba prethodno tretirati.

Dakle, važno je imati dovoljno informacija o sastavu otpada i znati šta se dešava sa otpadom i njegovim sastavom nakon određenog tretmana. Da bi se moglo oceniti da li određeni sistem upravljanja otpadom ostvaruje definisane ciljeve, potrebna je obimna analiza protoka materija koja obuhvata tokove otpada, hemijski sastav otpada, kao i koeficijente transfera u procesu tretmana otpada.

Održivost („after – care free“) kao cilj upravljanja otpadom, ozbiljno utiče na reciklažu i odlaganje otpada na deponijama (prema poslednjim otkrićima, odlaganje otpada na deponijama danas zahteva tretman deponijskog filtrata – procednih voda, monitoring i kontrolu u periodu od nekoliko vekova).

Glavni razlog je veliki udeo biorazgradljivih sastojaka u otpadu, što rezultira visokim sadržajem azota i organskog ugljenika u procednim vodama. Kada otpad spaljujemo, navedena organska frakcija se mineralizuje stvarajući pepeo u ložistu (pepeo sa dna), koji ispunjava higijenske uslove i ne sadrži nikakve biorazgradljive organske materije. Međutim, budući da ostatak spaljivanja može ispuštati neorganske soli i metale, pepeo se mora tretirati da bi se ispunili ciljevi upravljanja otpadom. Za recikliranje, održivi cilj („after – care free“) upravljanja otpadom zahteva „čiste cikluse – proizvode“. Zagađujuće materije moraju biti eliminisane iz procesa kada se otpad reciklira u nove proizvode, a izdvojene zagađujuće materije treba da budu bezbedno odložene na krajnje odredište. Na taj način, treći cilj podrazumeva da su materijali u otpadu usmereni ka čistim ciklusima – procesima ili da su eliminisani i usmereni ka sigurnim konačnim odlagalištima.