Грант Российского научного фонда №19-79-10114. Тема проекта «Научные основы и оценка технологической и экологической эффективности комплексной переработки твердых коммунальных отходов». Период выполнения: 2019-2022 гг

Грант Российского научного фонда №19-79-10114.

Тема проекта «Научные основы и оценка технологической и экологической эффективности комплексной переработки твердых коммунальных отходов». Период выполнения: 2019-2022 гг.[С1]

Описание выполненных в отчетном периоде работ и полученных научных результатов

Выбор технологий утилизации, обезвреживания, захоронения является актуальнейшей задачей построения системы обращения с ТКО (твердыми коммунальными отходами). Задача должна решаться путем анализа комплекса параметров, включая экологическую безопасность. Причем именно вопрос экологической безопасности оказывается краеугольным камнем, вызывая самую жесткую полемику в профессиональных и общественных кругах. Любая заинтересованная в блокировании решения сила с легкостью переводит дискуссию в спекулятивно-эмоциональную плоскость, придает ей искусственно ангажированный характер, и ответственное решение в результате остается не принятым. Зачастую это происходит в тот момент, когда на разработку и проектную привязку уже потрачены колоссальные средства.

Отсрочка принятия решений по вопросам строительства современных объектов захоронения и переработки отходов приводит к вынужденному размещению отходов на стихийно возникших свалках, не соответствующих нормам экологической безопасности. К сожалению, подобная тенденция наблюдается повсеместно: начиная с приполярных регионов, обладающих крайне уязвимыми экосистемами, и заканчивая Москвой и Подмосковьем, Санкт-Петербургом и Ленинградской областью. Количество ежегодно образующихся ТКО сегодня достигло 274 млн м³. Несмотря на пристальное внимание, уделяемое проблеме на всех уровнях, за последние пять лет, охваченных статистической обработкой, доля обезвреживаемых ТКО, напротив, упала. Если в 2012 году на мусороперерабатывающие предприятия направлялось 10,5% всех твердых коммунальных отходов; то в 2017 году – лишь 10,2%, в т.ч. на обезвреживание – всего 2,2% (Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году»).

Степень, до которой парализовано развитие отрасли, демонстрирует тот факт, что в конце 2018 года существование стихийных свалок было временно узаконено (п.8 ст.29.1 89-ФЗ «Об отходах» в ред. от 25.12.2018). Снижение качества окружающей среды в результате массового захоронения не обезвреженных отходов на таких объектах сегодня стало техногенной угрозой, реальной практически для всех регионов России.

Цель проекта – снижение негативного воздействия на окружающую среду на территории РФ за счет создания методологии и инструментария, повышающих эффективность принятия решений в сфере управления твердыми коммунальными отходами. По итогам проекта будет создана методика комплексной оценки экологической эффективности технологий утилизации, обезвреживания и захоронения твердых коммунальных отходов.

Задачи исследования:

• обоснование интегрального показателя экологической эффективности, характеризующего экологическую безопасность самой технологии и экологический эффект от ее применения (снижение объема захораниваемых отходов, степень обезвреживания и т.д.);
• разработка методики расчета интегрального показателя экологической эффективности по данным о воздействии процесса на качество окружающей среды и санитарно-эпидемиологическое благополучие населения;
• разработка модели, адекватно описывающей значимые аспекты негативного воздействия в течение полного жизненного цикла отхода при применении различных процессов обращения с ТКО;
• систематизация закономерностей и результатов физических, химических, биологических превращений материи, характерных для основных известных технологий обращения с ТКО.
• создание базы знаний, обеспечивающей пользование методикой;
• создание справочной базы для экспрессного принятия решений: количественная оценка эколого-технической эффективности для основных известных технологий и ранжирование их по уровню экологической эффективности; разработка рекомендаций относительно условий, в которых применение соответствующей технологии целесообразно.
  
  В рамках первого года исследований изучены технологии обработки, утилизации, обезвреживания, захоронения и рекультивации ТКО, как массово применяемые, так и находящиеся на более ранних стадиях внедрения и разработки. Рассмотрены как традиционные, так и альтернативные подходы, применяемые в переработке отходов. Выполнена классификация существующих технологий по признакам, важным для понимания места каждой технологии в разрабатываемой модели оценки экологической эффективности, а также для понимания последовательностей и механизмов превращения отходов в изучаемых процессах.
  
  Изучены основные характеристики существующих технологий обращения с ТКО, выполнен анализ особенностей и условий целесообразности их применения. Изучен опыт применения технологий в России и за рубежом, выявлены мировые тенденции и перспективы развития отрасли обращения с ТКО. Определены ключевые характеристики технологий переработки и захоронения ТКО, важные для анализа жизненного цикла и оценки эколого-технической эффективности. Из множества технологий обращения с ТКО, выявленных на данном этапе, будут сформированы вариантные сценарии, включающие цикл «обработка» – «обезвреживание, утилизация» – «захоронение», которые станут объектом оценки эколого-технической эффективности при верификации создаваемой модели.
  
  Выполнен анализ существующей ситуации в сфере обращения с твёрдыми коммунальными отходами в Российской Федерации и сформулированы принципы оценки экологической эффективности, соблюдение которых позволит создать эффективный прозрачный инструмент для принятия рациональных, обоснованных решения при создании новых предприятий и схем обращения с отходами:
  
  – Оценка экологической эффективности технологий должна быть основана на модели, отражающей результаты физико-химических и количественных превращений отходов в рассматриваемых процессах;
  
  – Модель должна описывать оцениваемые процессы с удовлетворительной точностью и адекватностью, но не быть слишком трудоемкой;
  
  – Результаты моделирования должны быть представлены в виде конкретных численных значений, характеризующих все значимые аспекты воздействия на окружающую среду и положительные экологические эффекты;
  
  – Должен быть создан интегральный показатель сравнительной экологической эффективности, позволяющий адекватным образом свести воедино все численные значения, полученные при моделировании.
  
  Проведен анализ существующих методов и подходов к оценке воздействия систем обращения с отходами на окружающую среду, выявлены методические подходы и элементы методик, которые могут быть использованы при разработке методики оценки экологической эффективности технологий. Обоснованы подходы к моделированию воздействия технологии на качество окружающей среды. Предлагаемые подходы включают: изучение процессов химического и биохимического превращения вещества в технологиях переработки отходов и их захоронения; оценку воздействия продуктов переработки на окружающую среду и здоровье населения. Будут систематизированы результаты физических, химических, биологических превращений материи, характерные для основных известных технологий (обезвреживания, утилизации, обработки, захоронения; как массово внедренных, так и перспективных) и разработана модель, их отражающая. Модель будет учитывать воздействие перечисленных процессов в течение полного жизненного цикла отхода до момента окончательной стабилизации биоразлагаемой фракции на объекте захоронения. В модели будут учтены негативное воздействие от использования продуктов переработки отходов и возможные риски не реализации этих продуктов. В модели будет учтена энергоэффективность, а именно: потребление энергии технологическим процессом, генерация энергии технологическим процессом, производство топливных продуктов.
  
  С целью гармонизации разрабатываемой методики с действующим законодательством в области обращения с отходами, выполнен анализ действующей нормативной базы РФ в рассматриваемой сфере. Действующие нормативные требования и принципы государственной политики Российской Федерации учтены в разрабатываемой методике в виде следующих принципов: стремление к наименьшему удельному уровню негативного воздействия на окружающую среду при выборе технологии или сценария обращения с отходами; оценка технико-экономической эффективности и осуществимости технологии с учетом опыта промышленного внедрения; оценка энергоэффективности технологии.
  
  В течение первого года опубликовано 2 статьи в журналах, индексируемых в базах данных «Скопус» (Scopus).