Hrvatska i europska regulativa ograničavaju zbrinjavanje muljeva na odlagalištima komunalnog otpada zbog povećanog sadržaja suhe tvari izraženog kao ukupni organski ugljik (TOC) i sadržajem biorazgradive komponente. S obzirom na to da gradnja uređaja za pročišćavanje otpadnih voda u Hrvatskoj postaje sve intenzivnija, zbrinjavanje mulja će u značajnoj mjeri opterećivati rad komunalnih tvrtki koje se bave odvodnjom i pročišćavanjem otpadnih voda.
Stoga se projektom RESCUE istražuje mogućnost i opravdanost recikliranja mulja s uređaja za pročišćavanje otpadnih voda u betonskoj industriji. Točnije, ispituje se ugradnja pepela dobivenog spaljivanjem mulja (iz ložišta), u cementni mort i beton. Cilj istraživanja je ispitati utjecaje različitih čimbenika poput temperature spaljivanja mulja, različitih vrijednosti vodocementnih omjera, ugradnje različitih udjela pepela kao zamjene za cement, dodatka drugih materijala i kemijskih dodataka u svrhu postizanja zadovoljavajućih svojstava cementnog morta i betona s ugrađenim pepelom i njihovog eventualnog poboljšanja, uz smanjeno korištenje prirodnih resursa. Istraživanje se provodi na Građevinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, a voditelj projekta RESCUE je doc. dr. sc. Dražen VOUK, dipl. ing. U potpunosti ga financira Hrvatska zaklada za znanost projektom (7927) 'Reuse of Sewage Sludge in Concrete Industry - from Microstructure to Innovative Construction Products'.


Životni ciklus otpadne vode i mulja u Hrvatskoj nakon 2018. godine

Gospodarenje vodama i zbrinjavanje komunalnog mulja u Hrvatskoj

Osiguranje odgovarajućeg gospodarenja vodama jedan je od temeljnih preduvjeta razvoja svakog područja. Isto tako, u današnje vrijeme je sve veća potreba za zaštitom okoliša, u sklopu čega posebno mjesto zauzimaju očuvanje biološke raznolikosti i zaštita zdravlja. Stoga se odgovarajućeg zbrinjavanje otpadnih voda svrstava u prioritetne aktivnosti odgovarajućeg gospodarenja vodama. Sagledavajući postojeće stanje komunalnog gospodarstva u Hrvatskoj, može se zaključiti da u cjelokupnoj problematici gospodarenja vodama u Hrvatskoj najveću težinu ima odgovarajuće zbrinjavanje otpadnih voda. U Hrvatskoj je danas samo oko 45% stanovništva priključeno na javnu kanalizacijsku mrežu, a još je nepovoljnije stanje s priključenjem na uređaje za pročišćavanje otpadnih voda. Prema raspoloživim podacima, samo je 25% stanovništva u Hrvatskoj priključeno na uređaje s odgovarajućim stupnjem pročišćavanja.
No, Hrvatska se pristupanjem Europskoj uniji obvezala do 2018. godine izgraditi sve uređaje za pročišćavanje kapaciteta većeg od 15 000 ekvivalenta stanovnika, što bi do tada trebalo rezultirati puštanjem u pogon uređaja za pročišćavanje ukupnog opterećenja oko 4 mil. ES.
Iz otpadnih voda koje se stvaraju i sakupljaju određenim sustavom odvodnje treba izdvojiti otpadne tvari i u okoliš ispustiti vodu koja je pročišćena do granica koje su utvrđene odgovarajućom regulativom. Dakle, u procesu pročišćavanja otpadnih voda kao nusprodukt svakog tehnološkog rješenja (prvog, drugog i trećeg stupnja čišćenja) stvara se dodatna vrsta otpada koji se naziva muljem (0,5 kg mulja po 1 m3 otpadne vode).
Prema hrvatskoj regulativi, u Hrvatskoj se mulj s UPOV-a smatra opasnim otpadom koji na odgovarajući način treba dodatno obraditi i odložiti u okoliš. Treba istaknuti da se u slučaju izgradnje UPOV-a, kod kojeg nije riješeno konačno odlaganje mulja, smatra da njegova izgradnja nije završena i da nisu poduzete sve potrebne mjere zaštite okoliša.
Općenito problemu odgovarajućeg zbrinjavanja mulja u Hrvatskoj sve do nedavno nije se pridavala veća pozornost. No, prema regulativi, odlaganje mulja na odlagališta komunalnog otpada od početka 2017. godine više neće biti dopušteno. Zbog toga približavanjem 2017. godine i naglim porastom dinamike izgradnje UPOV-a u Hrvatskoj problem konačnog odlaganja mulja dobiva na težini jer se trebaju financirati i izgraditi postrojenja koja će na drugi način riješiti obradu mulja i njegovo konačno zbrinjavanje, posebice ako se uzme u obzir da će puštanje u pogon uređaja s ukupnim kapacitetom 4 mil. ES rezultirati stvaranjem ukupne količine dehidriranog i stabiliziranog mulja u iznosu oko 215 000 t godišnje.


Detalji ispitivanja...

Spaljivanjem (termičkom obradom) mulja se u značajnoj mjeri olakšava daljnje gospodarenje novonastalim proizvodom (pepelom iz ložišta), prvenstveno kao posljedica značajnog smanjenja mase i volumena konačnog nusprodukta. Spaljivanjem se smanjuje ukupna masa mulja i do 85%. No, smanjuje se i ukupni volumen otpadne tvari, termički se uništavaju toksične organske komponente, smanjuju neugodni mirisi i olakšava daljnje gospodarenje, a moguće je dobivanje energije. Međutim, i u sklopu postupka termičke obrade muljeva javlja se nusprodukt (pepeo) koji u konačnici treba zbrinuti na odgovarajući način. Pepeo se stvara u dva osnovna oblika: kao pepeo iz ložišta i kao lebdeći pepeo koji ostaje na filtru, uz napomenu da su količine pepela iz ložišta 10 - 11 puta veće. Ukupne količine pepela koje se stvara u postupku spaljivanja mulja također nisu zanemarive. Primjerice, na uređajima ukupnog kapaciteta 4 mil. ES, koji će se izgraditi u Hrvatskoj do 2018. godine, proizvodit će se oko 215 000 t godišnje dehidriranog i stabiliziranog mulja, dok bi se u procesu termičke obrade proizvodilo oko 49 000 t godišnje pepela, od čega oko 45 000 t godišnje pepela iz ložišta i oko 4000 t godišnje lebdećeg pepela. Izgradnjom novih i rekonstrukcijom postojećih UPOV-a taj broj će se konstantno povećavati.
Dosadašnja znanstvena istraživanja pokazala su da se zbog svojih značajki i kemijskog sastava, nastali pepeo (iz ložišta) može ponovno upotrijebiti u određenim granama gospodarstva s posebnim naglaskom na građevinsku industriju, odnosno u proizvodnji cementa, betona, opeke, keramike, za ugradnju u asfaltne mješavine u cestogradnji, proizvodnju mješavina za poboljšanje tla i dr.

Korištenje pepela u betonskoj industriji

U proizvodnji betona i betonskih elemenata, na temelju objavljenih rezultata istraživanja, postoji velik potencijal za zamjenu određenih komponenti odgovarajućim materijalima, među kojima su provedena i ispitivanja ugradnje pepela iz ložišta dobivenog spaljivanjem mulja s UPOV-a. Međutim, uvjeti, način i količine koje se mogu zamijeniti ovise o nizu čimbenika te se za svaku vrstu dodatka moraju zasebno ispitati.
Pepeo dobiven spaljivanjem mulja se u betonskoj industriji može koristiti kao pucolanski aktivan materijal, djelomično zamjenjujući cement ili kao inertna ispuna koja zamjenjuje pijesak i/ili fini agregat. Drugi način primjene pepela u betonskoj industriji je umjesto dijela finog agregata.

Osnovni cilj projekta RESCUE

Osnovni cilj projekta je istraživanje mogućnosti recikliranja mulja s UPOV-a u pripremi inovativnih građevnih proizvoda u betonskoj industriji. Točnije, ispitivat će se mogućnost i opravdanost ugradnje pepela (iz ložišta), dobivenog spaljivanjem mulja, u beton i betonsku galanteriju. U kojim se uvjetima i opsegu pepeo može reciklirati u betonskoj industriji, ovisi prije svega o njegovom kemijskom sastavu što, između ostalog, ovisi i o samoj tehnici spaljivanja. Recikliranje pepela u proizvodnji cementa i/ili kao dodatka mortu ili betonu je povoljno jer on ima pucolanska svojstva. Između ostalog, cilj istraživanja je i ispitivanje utjecaja različitih čimbenika pri termičkoj obradi mulja, poput različite temperature spaljivanja (800 - 1000 ⁰C), dodatka drugih materijala i kemijskih sastojaka (aditiva) u svrhu dobivanja nanočestica pogodnih za dodavanje u cementni mort, beton i betonsku galanteriju radi poboljšanja njihovih svojstava.


... i neki od ispitivanih uzoraka

Primjena rezultata istraživanja u praksi

Rezultati istraživanja u značajnoj bi mjeri otvorili put širem recikliranju muljeva s UPOV-a u Hrvatskoj. Time bi se velike količine otpadne tvari koje nastaju u procesu spaljivanja mulja ugrađivale u građevinske proizvode (cement, beton, asfaltni beton, lake agregate, predgotovljene betonske elemente). Za pretpostaviti je da bi se u slučaju ostvarivanja pozitivnih rezultata istraživanja povećalo zanimanje proizvođača građevinskih proizvoda za primjenu tehnika u kojima se nusprodukti spaljivanja mulja koriste u proizvodnim programima. Time bi se dugoročno i na održiv način riješio problem konačnog zbrinjavanja dijela muljeva s UPOV-a.

No,u Hrvatskoj do danas nije usvojena strategija konačnog zbrinjavanja muljeva s UPOV-a, a svakako je glavni cilj proizvesti što manje mulja i što manje ga u bilo kojem obliku odložiti u okoliš (na odlagališta neopasnog ili opasnog otpada). Također se ističe da učinkovitost sustava javne odvodnje i cijena pročišćavanja otpadnih voda koju plaćaju krajnji korisnici, tj. građani (iskazana jedinično po ekvivalent stanovniku ili kroz volumen otpadne vode), ne temelji se samo na troškovima nastalim unutar kruga UPOV-a, već na ukupnim troškovima koje značajno povisuju troškovi konačnog odlaganja mulja. Kod uređaja veličine 5000 - 200 000 ES, ti troškovi iznose približno 50% ukupnih troškova poslovanja uređaja.
Iz svega toga proizlazi potreba da se provedu dodatne opsežne analize i istraživanja koja će problem obrade i konačnog zbrinjavanja muljeva smatrati integralnim na lokalnoj i regionalnoj razini, uzimajući u obzir temeljna ishodišta, među kojima se ističe i kakvoća mulja s gledišta mogućnosti njegove ponovne upotrebe, a sve uz zadovoljenje odredbi zakona i propisa. Svakako bi se recikliranjem mulja (pepela) zaokružilo cjelovito rješavanje problema pročišćavanja otpadnih voda u okvirima održivog razvoja, uz stvaranje minimalnih količina otpadnih tvari koje bi se odlagale u okoliš.
Dio o izvedivosti ideje o korištenju mulja s UPOV-a u proizvodnji novih građevinskih proizvoda temelji se na određivanju vrijednosti inovativnih proizvoda s ugrađenim pepelom u usporedbi s dostupnim proizvodima na tržištu. U cilju postizanja održivosti projekta i privlačenju potencijalno zainteresiranih tvrtki, proizvodi s ugrađenim pepelom se, uz stroge ekološke prednosti, moraju pokazati kompetitivnima i s ekonomskog i tehničkog stajališta. Stoga će se u projektu usporediti proizvodi dostupni na tržištu s inovativnim proizvodima na osnovi današnjeg i budućeg tržišta građevinskih materijala.
Projektom RESCUE se uspostavlja primjer kontinuiranog lanca 'od otpada do proizvoda'. Glavnina rezultata, iskustava, organizacija i preduvjeti mogu se izravno primijeniti u svim dijelovima Hrvatske pa i regije. Nadalje, radne metode, prikupljanje podataka i odabir optimalnih rješenja primjenjivi su i prenosivi i na neke druge vrste otpada koje se prikupljaju i trenutačno odlažu na području Hrvatske. Primjenjujući projekt RESCUE kao primjer dobre prakse, ostale vrste otpada također se mogu preusmjeriti s odlagališta u inovativne građevinske proizvode s dodanom vrijednosti.