Porovnávací studie LCA skládkování versus spalování směsného komunálního odpadu

Na Katedře ekonomie životního prostředí Vysoké školy ekonomické v Praze byla provedena porovnávací LCA studie produktového systému skládkování a spalování směsného komunálního odpadu (dále jen SKO) v konkrétních podmínkách obce Frýdek-Místek /1/. Bylo řešeno téma „Posouzení životního cyklu (LCA) směsného komunálního odpadu v obci Frýdek-Místek“. Došlo ke srovnání varianty skládkování na Frýdecké skládce, a. s. (stávající způsob zbavování se SKO) s teoretickou variantou spalování SKO s využitím tepla (v nejbližší spalovně SAKO Brno, a. s.). U varianty spalování byla připočtena silniční doprava SKO do cca 170 km vzdálené spalovny. Účelem bylo ověřit, zda lze nalézt environmentálně šetrnější způsob zbavování se SKO v obci Frýdek-Místek.
Výsledky ukazují alarmující rozdíl mezi zkoumanými variantami. Ani citlivostní analýza, ani analýza neurčitosti nevyvrátila konečný výsledek studie: Spalování SKO ve 170 km vzdálené spalovně by bylo environmentálně výrazně šetrnější než současné skládkování, které má enormní dopad na životní prostředí, zejména na lidské zdraví.

Metoda LCA byla podrobně popsána ve 4. čísle Odpadového fóra z roku 2004, a proto zde nebude věnován prostor výkladu o jejích jednotlivých náležitostech podle normativních požadavků.

Rozsah studie

Rozsah studie byl stanoven tak, aby zahrnoval všechny vstupy a výstupy spojené s životními fázemi SKO. Na SKO je nahlíženo jako na druhotnou surovinu. Zdrojem dat o složení SKO v obci Frýdek-Místek bylo dvanáct autorkou zprůměrňovaných výsledků měření ze studie provedené pro Ministerstvo životního prostředí /2/. Vybrána byla data odpovídající zástavbě tzv. sídlištního typu okresního města (tj. městská zástavba do 80 000 obyvatel, s centrálním vytápěním). K analýze složení SKO, jeho transportu, skládkování, resp. spalování bylo využito databáze Ecoinvent v softwaru SimaPro. Při posuzování dopadů životního cyklu bylo použito metodik Eco-indicator 99 (endpoint metodika) a CML 2 (midpoint metodika) /4/

Funkce a funkční jednotka

Funkcí produktového systému je služba zbavování se svezeného SKO v obci Frýdek-Místek za rok 2007. Svezeným SKO je myšlen SKO připravený k transportu na skládku, resp. do spalovny, tedy již posbíraný ze všech nádob na SKO v různých místech města. Funkční jednotkou je zbavení se 1 tuny svezeného SKO v obci Frýdek-Místek. Referenční tok je množství 12 689,11 tuny svezeného SKO v obci Frýdek-Místek za rok 2007.

Hranice systému

Hranice systému zahrnují: Přepravu SKO na místo určené pro zbavení se tohoto odpadu (spalovna/skládka), výstavbu již existující spalovny/skládky (přepočet na 1 tuny SKO), spalování/skládkování, životní cyklus vozidel (přepočet na 1 tuny SKO), životní cyklus použitých pohonných hmot a ekvivalentní proces výroby tepelné energie, který není potřeba uskutečnit díky termickému využití SKO ve spalovně.
Hranice systému byly zúženy o proces svozu SKO vozidly po městě a o životní cyklus tepelné energie získané spalováním SKO. Svoz SKO je identický pro oba porovnávané produktové systémy, tím pádem může být vypuštěn. Environmentální dopady využívané tepelné energie (inženýrské sítě atd.) získané spalováním SKO jsou tytéž jako u nahrazovaného produktu (tepelné energie získané jinak), a proto není třeba je zahrnovat do studie.

Inventarizační analýza životního cyklu

Složení SKO bylo modelováno v SimaPro jako samostatný proces. Z výsledků inventarizační analýzy software automaticky generuje grafické výstupy. V celé studii bylo pracováno s následujícím složení SKO:
Papír a lepenka                21%,
plasty                             17%,
sklo                                 6 %,
kovy                                3 %,
organický odpad               20 %,
textil                                7 %,
minerální odpad                 1 %,
nebezpečný odpad               %,
spalitelný odpad                 7%
zbylé frakce různé velikosti 18 %.
Položka zbylé frakce byla pro analýzu poměrně rozpočtena mezi jednotlivé druhy složek SKO s předpokladem, že jde o frakce odpadu stejného složení.
Fáze přepravy hraje v této studii překvapivě malou roli v porovnání s LCA studiemi, které posuzují několika složkové výrobky typu transformátor. Specialista na SimaPro Ing. Pavel Rokos ve své práci Ekodesign elektrotechnického výrobku zdůrazňuje: „Přeprava je u většiny analýz hodnocení životního cyklu jednou ze zásadních záležitostí. Dopad na přírodu, který je způsoben především emisemi z dieselových automobilů, je obrovský, a proto by v žádném LCA neměla chybět právě část týkající se dopravy.“ V případě prezentované porovnávací studie jsou data o transportu pouze podkladovými daty. Je uvažována silniční doprava na trase z Frýdku-Místku do Brna.
Skládkování na Frýdecké skládce, a. s. neumožňuje v současné době jímání skládkového plynu. Pro analýzu environmentálních dopadů ze skládkování byl zvolen časový horizont 100 let.
Technologie spalování v SAKO Brno, a. s. v současné době podstupuje celkovou rekonstrukci mimo jiné za účelem snížení nákladů na spalování. Pro potřeby této studie byl uvažován technologický postup používaný do září 2009 s významnou charakteristikou: systémem využívání odpadního tepla k vytápění městské zástavby.

Posuzování dopadů životního cyklu

Podle zadání studie je analýza provedena pomocí SimaPro. Podrobný popis metodik, ani vysvětlení k tomuto LCA software zde nebude uvedeno. Informace lze získat od autorů článku anebo na webové stránce autorů programu (PRé Consultants) https://www.pre.nl, kde jsou ke stažení všechny podrobné popisy metodik (Eco-indicator 99, CLM 2) a manuály.
Zde prezentujeme pouze výsledky podle metodiky Eco-indicator 99, které jsou lépe interpretovatelné. Tato metodika používá normalizaci „průměrný Evropan roku 1993“ a seskupuje dopady na tři skupiny: lidské zdraví, ekosystémy a zdroje a s váhami 30 %, 50 % a 20 %. Výsledky se udávají v jednotkách Point [Pt], jejichž přesné vysvětlení lze nalézt v manuálech PRé Consultants /4/

Fáze interpretace životního cyklu

V kategoriích dopadů (graf 1) je na první pohled alarmující vysoká karcinogenita (24,2077 Pt), uvolňující se z produktového systému skládkování. Eco-indicator 99 karcinogenitu popisuje jako emise karcinogenních látek do ovzduší, vody a půdy a řadí ji do skupiny dopadů na lidské zdraví.
Další významnou hodnotou je záporný dopad kategorie náročnost těžby fosilních paliv (-21 Pt) u spalování. Tato kategorie sleduje zvýšení energetické náročnosti a záporný konečný dopad zde tedy znamená snížení energetické náročnosti těžby fosilních paliv při spalování, což je dáno termickým využitím SKO v případě SAKO Brno, a. s., a tím nahrazením fosilních zdrojů energie.
Hodnoty v kategoriích úbytek ozónové vrstvy, radioaktivní záření, vliv letního smogu na dýchací soustavu a náročnost těžby minerálů se zdají nulové. Tyto kategorie se pohybují v řádech 10-5 Pt až 10-3 Pt a jejich poměrné hodnoty lze nalézt v grafu 2.
Graf 2 vychází z grafu 1 a ukazuje poměrné hodnoty kategorií. Výstupy zde nelze srovnávat mezi kategoriemi, ale v rámci dvojice porovnávaných produktových systémů je první dopad (ten v absolutní hodnotě větší) v jednotlivých kategoriích stanoven jako referenční, tedy představuje 100 %, a k němu je poměrně vypočtena velikost druhého dopadu v dané kategorii. Tento typ grafu je užitečný pro představu o velikosti rozdílu v rámci každé kategorie zvlášť. Vyniknou zde takové hodnoty, které nebyl schopen graf č. 1 v jednotkách Point ukázat, na tomto grafu je možno je pohodlně porovnat v procentech.
Graf 3 nabízí shodný úhel pohledu jako graf č. 1, ale jde dál a jednotlivé kategorie sčítá do srozumitelných skupin dopadu. Skupina lidské zdraví je popsána jednotkou DALY, kterou používá také Světová zdravotnická organizace (WHO) a Světová banka (WB). Skupina kvalita ekosystémů se udává v jednotce [PDF.m2.rok], kterou lze popsat jako možný úhyn části rostlinných druhů na ploše jednoho metru čtverečního v průběhu jednoho roku. Skupina zdroje je vyjádřena jednotkou [MJ Surplus energy], která vyjadřuje budoucí zvýšení energetické náročnosti těžby rud a fosilních paliv. Sloupec v tomto grafu je tvořen celkovým dopadem z produktového systému spalování, resp. skládkování.
Skládkování nejvýrazněji dopadá na lidské zdraví 26,6239 DALY a jeho celkový environmentální dopad nabývá hodnoty 29,7895 Pt. Porovnávané spalování vychází na -34 Pt, což lze posuzovat jako environmentální přínos životnímu prostředí. Graf 3 je nejvhodnější formou interpretace a shrnuje všechny grafy (i zde nezveřejněné) metodiky Eco-indicator 99. Lze jej použít v externí komunikaci i pro jasný přehled výsledků LCA studie. Při zobecňování je však třeba brát v potaz použité váhy.

Závěry

Celkové zhodnocení vyznívá ve prospěch spalování svezeného SKO – ať už s energetickým využitím tepla nebo bez něj. To prokázala citlivostní analýza (zde nepublikována, k nalezení ve studii /1/), která mimo jiné zjišťovala závislost výsledku studie na technologickém parametru spalovny – energetickém využívání tepla. Odhalila, že i pokud by brněnská spalovna teplo získané ze spalování odpadu vypouštela do ovzduší, byla by stále environmentálně šetrnějším produktovým systémem než skládkování.
V analýze neurčitosti (zde nepublikována, k nalezení ve studii /1/) se prokázal pozitivní vliv na lidské zdraví plynoucí ze změny ve složení SKO, a to zejména pokud je SKO odstraňován skládkováním. Protože data o odpadu nebyla získána vlastním měřením a byla zatížena jistou mírou neurčitosti, byla zkoumána závislost výsledku studie na složení odpadu. Jeden z teoretických modelů složení odpadu počítal s vytříděním plastů, skla a papíru s lepenkou a byl srovnáván s modelem použitým pro potřeby studie (viz výše). Při skládkování těchto dvou modelů SKO byl odhalen dramatický rozdíl v dopadu na lidské zdraví. Podstatně nižší karcinogenita byla prokázána při skládkování teoretického modelu s vytřídeným odpadem.
Skládkování se navíc neprojevuje jen lokálními environmentálními dopady, ale přes koloběh vody poškozuje mořské ekosystémy, což odhalila metodika CML 2 /1/. Dokonce ani silniční doprava SKO do spalovny nemá zásadní vliv na výsledky studie.
Spalování s energetickým využitím odpadu se z environmentálního hlediska tedy mnohonásobně vyplatí, i když by se do spaloven svezený směsný komunální odpad dovážel.

Literatura:
/1/ Hamšíková, R.: Posouzení životního cyklu (LCA) směsného komunálního odpadu v obci Frýdek-Místek. Praha, Vysoká škola ekonomická v Praze, Diplomová práce 2009
/2/ Benešová, L.a kol.: Intenzifikace sběru, dopravy a třídění komunálního odpadu. Praha, projekt VaV 720/2/00 , Ústav pro životní prostředí, Univerzita Karlova v Praze 2001
/3/ Bjarnadóttir, H. J. a kol.: Guidelines for the use of LCA in the waste management sector [online]. Espoo Finsko, Nordic Council of Ministers, Project Number: 1537-01, Nordtest 2002, ISSN: 0283-7234. Dostupný též z https://www.nordtest.org/register/techn/tlibrary/tec517/tec517.pdf nebo z https://www.nordicinnovation.net/nordtestfiler/tec517.pdf
/4/ PRé Consultants B.V. (VAT number is NL 812691003B01, kvK-number32099599 0000), Printerweg 18, 3821AD Amersfoort, The Netherlands, dokumenty ke stažení zde: https://www.pre.nl/download/default.htm

Ing. Renata Hamšíková
Vysoká škola ekonomická v Praze
Národohospodářská fakulta
Katedra ekonomiky životního prostředí
E-mail: renata.hamsikova@centrum.cz
Ing. Pavel Rokos
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Katedra elektrotechnologie
E-mail: pavel.rokos@email.cz

Graf 1: Porovnání produktových systémů skládkování a spalování v kategoriích dopadu (Eco-indicator 99)

Graf 2: Porovnání produktových systémů skládkování a spalování v kategoriích dopadu, poměrné zobrazení (Eco-indicator 99)

Graf 3: Skupiny dopadu porovnávaných produktových systémů skládkování a spalování(Eco-indicator 99)