EGYÉB HULLADÉKOK
6.5
Építési és bontási hulladékok zárt rendszerű újrahasznosítása Tárgyszavak: betongyártás; építés; építőipar; hulladékhasznosítás; mélyépítés; útépítés.
A tanulmány céljai Németországban az újrahasznosított építési és bontási hulladékok jelentős részét újrahasznosítják. A szerkezetépítésből származó, feldolgozott építési és bontási hulladékokat (az újrahasznosított töltőanyagokat vagy aggregátumokat) szinte kizárólag az út- és egyéb építéseken ún. laza ágyanyagként (nyílt hurkú újrahasznosítás) alkalmazzák. Az ilyen hulladékok hasznosítását a német Állami Hulladék Szövetség (LAGA) előírásai szabályozzák. A szilárd frakciókra és a kimosódó anyagokra is határértékeket tartalmazó, átdolgozás alatt álló előírásokat talaj- és vízvédelmi rendelkezésekkel egészítik ki. Ezeknek a módosításoknak az lehet a következménye, hogy ezeket a hulladékokat a jövőben a mélyépítésben nem lehet teljes mértékben hasznosítani. Amennyiben nem sikerül megfelelő új újrahasznosítási lehetőségeket találni, a lerakókra kerülő építési és bontási hulladékok mennyisége nőhet, ennek következtében az ásványi eredetű természetes alapanyagok felhasználása is. E helyzet elkerülésére olyan új, zárt rendszerű újrahasznosítási eljárásokra lenne szükség, amelyek révén az építési és bontási hulladékokat a betongyártásban lehetne felhasználni. Ezt a megoldást egyébként kísérleti jelleggel 1996 óta vizsgálják, és az helyet kapott a nemzeti kutatási projektek között is (ún. BIM-projekt). A projekt keretében újrahasznosított töltőanyagoknak betonelemek gyártásában való felhasználási lehetőségeit vizsgálták és mutatták be a gyakorlatban is. Ennek kapcsán különösen ügyeltek arra, hogy az adott hasznosítási mód ne változtassa meg az újrahasznosított anyagok felhasználásával, illetve
ezek nélkül készült beton műszaki és ökológiai (kimosódó anyagok) jellemzőit. Az így levont következtetések alapján új szabványokat és szabályokat is kidolgoztak az újrahasznosított töltőanyagok építőipari betonelemekben történő felhasználására vonatkozóan (DIN 4226-100, DIN 1045-2). A fentiek fényében jelen tanulmány az alábbi kérdésekre összpontosít: – Milyen mennyiségben képes felhasználni építési és bontási hulladékot a beton építőelemeket gyártó ipar? – Milyen mennyiségben lehet csökkenteni a természetes ásványi nyersanyagok (a betongyártásban töltőanyagként alkalmazott sóder, a cementgyártás nyersanyagaként felhasznált mészkő és gipsz) felhasználását, és ez milyen arányt képvisel a szerkezetielem-gyártás primernyersanyag-felhasználásából? – Vannak-e káros hatásai az ennek kapcsán megnövekvő energiafelhasználásnak, és ha igen, e probléma milyen stratégiákkal kezelhető? E kérdések megválaszolására a termelési és hulladékgazdálkodási adatok értékelése útján van lehetőség. Ennek kapcsán a kutatók vizsgálták a zárt rendszerű újrahasznosítás technikai lehetőségeit, amelyeket beillesztettek a kivitelező építőipar anyagáramait leíró modellbe is. Az esetleges káros hatások kimutatására az újrahasznosított anyagok felhasználásával, illetve ezek nélkül készült beton előállítását ökológiai mérlegek segítségével is elemezték.
Az építési és bontási hulladékok újrahasznosításának határfeltételei A LAGA-rendeletekben az újrahasznosított töltőanyagok kategóriáit és felhasználásuk feltételeit szabályozzák. Attól függően, hogy az újrahasznosított töltőanyagok milyen szennyező anyagokat tartalmaznak, az alábbi kategóriákba sorolták őket: ZO: korlátlanul felhasználható, Z1: a szabadban alkalmazható; Z1.1 kedvezőtlen hidrológiai viszonyok esetében, Z1.2 a Z1.1-nél nagyobb mértékben szennyezett körzetekben, Z2: műszaki biztonsági intézkedésekkel kísért korlátlan felhasználás (1. táblázat).
1. táblázat A LAGA (1997, 2003), a LAGA TR Boden (2003) és a DIN 4226-100 (2002) által a töltőanyagok újrahasznosításához előírt határértékek Paraméter
Mértékegység
pH
A kimosódott anyagra vonatkozó határértékek (LAGA 1997)
A kimosódott anyagra vonatkozó, még nem jóváhagyott határértékek (LAGA TR Boden 2003)
Maximális értékek betonban használt töltőanyagokra (DIN 4226-100 2002)
Z0
Z1.1
Z1.2
Z2
Z0
Z1.1
Z1.2
Z2
7– 12,5
7– 12,5
7– 12,5
7– 12,5
6,5– 9,5
6,5– 9,5
6–12
5,5– 12
12,5o
1500 2500 3000
250
250
1500
2000
3000o
Vezetőképesség
mS/cm
500
Kloridok
mg/l
10
20
40
150
30
30
40
50
150
Szulfátok
mg/l
50
150
300
600
20
20
40
100
600
Arzén
µg/l
10
10
40
50
10
10
30
50
50
Ólom
µg/l
20
40
100
100
10
10
100
150
100
Kadmium
µg/l
2
2
5
5
1
1
2
5
5
Teljes króm
µg/l
15
30
75
100
10
10
30
50
100
Réz
µg/l
50
50
150
200
20
20
40
100
200
Nikkel
µg/l
40
50
100
100
10
10
15
50
100
Higany
µg/l
0,2
0,2
1
2
<0,5
<0,5
1
2
2
Cink
µg/l
100
100
300
400
200
200
300
1000
400
Fenol index
µg/l
<10
10
50
100
o Tájékoztató
100
értékek, nem kizáró jellegű kritérium.
Abban az esetben, ha a szennyező anyagok koncentrációja meghaladja a Z.2 szintjét, a töltőanyagot további tisztítási eljárás alkalmazása nélkül nem lehet felhasználni. A táblázatból kitűnik, hogy a LAGA talaj- és vízvédelmi szempontok szerinti módosítása során egyes nehézfémek, különösen azok szulfátjainak határértékei csökkentek. A betonban alkalmazott töltőanyagok határértékei megfelelnek a LAGA (1997) Z2 értékeinek, mivel az újrahasznosított töltőanyagok hidraulikus megkötése a rendelet szellemével összhangban álló műszaki intézkedésnek tekinthető. Hogy ezek a szigorúbb határértékek mennyire befolyásolják az újrahasznosítás kialakult gyakorlatát, ennek megállapítására a szerzők ele-
mezték a Bajorországi Újrahasznosítási Társaság tanulmányát1. Ennek kapcsán 40, minőségellenőrzési rendszert működtető létesítményből származó 156 minősítő vizsgálat eredményeit értékelték, és az egyes anyagokat szennyezőanyag-tartalmuk alapján felhasználási kategóriába sorolták (2. táblázat). 2. táblázat Az egyes töltőanyagok kategorizálása tesztvizsgálataik tanúsítása alapján Kategóriák
Felhasználás
Nem válogatott, finomszemcsés újrahasznosított töltőanyagok
Nem válogatott, újrahasznosított töltőanyagok
Újrahasznosított töltőanyagok, beton
Újrahasznosított építőanyag Z0
korlátlan felhasználás
0%
0%
0%
Újrahasznosított építőanyag Z1.1
korlátozott felhasználás szabadban
0%
23%
0%
Újrahasznosított építőanyag Z1.2
korlátozott felhasználás szabadban
64%
54%
91%
Újrahasznosított építőanyag Z2
korlátozott felhasználás meghatározott műszaki védintézkedésekkel
22%
23%
6%
Lerakóba kerülő I. és II. osztályú anyagok
építőanyagként nem alkalmazható
14%
0%
3%
A LAGA érvényes határértékei alapján a kevert és a válogatott töltőanyagok elsősorban (54–91%) a Z1.2 osztályba kerültek. Az ebbe a kategóriába sorolt töltőanyagok földmunkákon és útépítésben történő, eddig nyitott rendszerben és szabályozatlan módon folytatott alkalmazása bizonyos korlátozásokkal folytatható. A vizsgált töltőanyagok kisebb hányadát (6–23%) a Z2 kategóriába sorolták. A felhasználási szempontok szerinti osztályozásra mindenekelőtt nehézfém- (pl. Cr, Cu, Hg), ezen belül is szulfáttartalmuk alapján került sor. Ezentúl a Bajorországi Újrahasznosítási Társaság említett tanulmányának eredményeit Németország teljes területén alkalmazni fogják.
1
Weber, 2001.
Ha a még jóvá nem hagyott LAGA- (LAGA TR Boden 2003) határértékeket is korrigálják, a szulfátokra vonatkozó határértékek különösen befolyásolni fogják az újrahasznosítást, mivel a régebben épített szerkezeti elemekből (pl. vakolatok, habarcsos kötőanyagok, padlók alatti betonsimítások, beton) fém-szulfátok mosódhatnak ki. A további módosító javaslatok felszínre hozott természetes talajokon mért koncentrációértékekre épülnek. Az így vizsgált talajok szulfáttartalma 5–300 mg/liter között ingadozott. A javasolt határértékek a LAGA- (1997, 2003) és az 1. táblázatban szereplő talajvédelmi értékek (LAGA TR Boden 2003) között vannak. Az alábbi értékeléshez olyan forgatókönyvet vettek alapul, amely szerint az összes, korábban Z1.2 osztályba sorolt töltőanyag a Z2 kategóriába fog tartozni, ami azt jelenti, hogy felhasználásukhoz biztonsági intézkedésekre lesz szükség. Feltételezték továbbá azt is, hogy a korábban Z2 kategóriába sorolt újrahasznosított töltőanyagok (a 2. táblázatban a „nem válogatott” és a „beton” oszlopok) műszaki jellegű biztonsági intézkedésekkel továbbra is felhasználhatók. Ez azt jelenti, hogy a szigorúbb határértékek ellenére a hasznosítható töltőanyagok volumene nem csökken.
Újrahasznosítható töltőanyagok a szerkezetépítésben Anyagáramok az építőiparban A szerkezetépítésben előforduló ásványi eredetű anyagáramok elemzéséhez meghatározták a szerkezetépítésben és a mélyépítésben felhasznált bemenő (homok, kavics, sóder, mész, gipsz stb.) és kimeneti (kevert ásványi eredetű építési hulladék) anyagáramokat. A bemenő anyagok felhasználását megfelelő statisztikai adatokból (BBSE 2000), a kimenő anyagáramokat pedig a Szövetségi Statisztikai Hivatal 2002-ben közzétett 1998-as adataiból, egyes szakmai intézmények és szövetségek információival kiegészítve határozták meg. Időközben napvilágot láttak a 2000-re vonatkozó adatok is, de ezek nem csak a földmunkákra és az útépítésre vonatkoznak, így jelen tanulmányban nem használhatók. Miután a teljes hulladékmennyiség és ebből a földmunkák és az útépítés globális részaránya aligha változott, az itt felhasznált számadatok ma is érvényesnek tekinthetők. Az építőipar ásványi eredetű anyagáramait az 1. ábra szemlélteti. A szerkezetépítés évi 263 millió tonnás bemenő ásványianyagfelvételéből 144 millió tonna sódert (ebből 22 millió tonna zúzott természetes töltőanyagot) betonozáshoz és a betonelemgyártásban használtak fel
– ez újrahasznosított töltőanyaggal is helyettesíthető. Ezenkívül a teljes bemenő anyagmennyiségből a cementgyártásban felhasznált 34,5 millió tonna mészkő és 1 millió tonna gipsz emelhető ki. Mindemellett a szerkezetépítésben hasznosítottak 0,5 millió tonna építési és bontási hulladékot is, amelyet építőipari termékekben sóder helyett használtak fel.
263
szerkezetépítés
17
hányók, depóniák
32,7
ásványi nyersanyagok
0,5
32,2
2,1
10 407
121
mélyépítés 18,5 7
kitermelt föld
1. ábra Ásványi eredetű anyagáramok Németország építőiparában, 1998-ban (millió tonna) A mélyépítésben felhasznált 474,8 millió tonna ásványi nyersanyagból 269 millió tonna sódert útalapok és felső kavicságyak kialakítására az útépítésben használtak fel, 63 millió tonnát pedig betonozáshoz és a betonelemek gyártásában. A földmunkáknál és az útépítésben összesen 67,7 millió tonna újrahasznosított töltőanyagot vettek igénybe. Az építőipari ágazat kimenő (output) anyagáramai közül az újrahasznosított, feldolgozott építési/bontási hulladék főként a szerkezetépítésből származott. Az itt keletkező 49,7 millió tonna ilyen hulladékból 32,7 millió tonnát építőanyagként csaknem teljes mértékben a földmunkákon és az útépítéseken hasznosítottak. A fennmaradó 17 millió tonna építési/bontási hulladékot minőségi és költségmegfontolásokból megfelelő lerakókon (pl. települési szilárdhulladék-lerakókban, építési/bontási hulladékok hányóin, bányák rekultivációja során) helyezték el.
Földmunkákon és útépítéseken a 30,6 millió tonna építési hulladékból 18,5 millió tonnát használnak fel (zárt rendszerű újrahasznosítás), további 10 millió tonnát pedig a szerkezetépítésben keletkező bontási hulladékkal együtt feldolgozás után szintén itt hasznosítottak. A szerkezetépítésben, illetve a földmunkákon és az útépítéseken kitermelt földet főként (121 millió tonnát) építőipari hányókon helyezték el, feldolgozás után a földmunkákban és az útépítésben építőanyagként csak 7 millió tonnát használtak fel belőle. Az 1. ábra alapján megállapítható, hogy a földmunkákban és az útépítésben összesen 67,7 millió tonna (32,2 + 10 + 18,5 + 7) újrahasznosított töltőanyagot használtak fel. Zárt rendszerű újrahasznosítás a szerkezetépítésben A szerkezetépítésben újrahasznosítható töltőanyagok mennyisége a részletes anyagáramokból becsülhető. A szerkezetépítésben megvalósuló zárt hurkú újrahasznosítás érdekében az itt keletkező (10 millió t, 1. ábra) építési és bontási hulladékot nem szabad keverni a mélyépítésből származó építési/bontási hulladékkal. Az utóbbiakat elkülönítve kell feldolgozni és hasznosítani. Erre annak megelőzése érdekében van szükség, hogy az itt keletkező és esetleg kloridokat tartalmazó újrahasznosított töltőanyag ne veszélyeztesse a szerkezetépítésben készített betonelemek és betonozások tartósságát. Ezenkívül kiindulási feltétel az is, hogy a szerkezetépítésben a betonozások erős inhomogenitása miatt egyáltalán nem szabad újrahasznosítani a földmunkákon és útépítéseken keletkező, majd építőanyaghányókon elhelyezett töltőanyagot (17 millió t, 1. ábra). Ebből következik, hogy zárt rendszerű hasznosításra a földmunkákon és az útépítéseken keletkező építési/bontási hulladékból csak 32,7 millió tonna áll rendelkezésre. A betongyártásban csak a régi beton- és tégladarabok, kisebb mértékben pedig a mészhomoktégla jöhet számításba. Összetételét tekintve a 32,7 millió tonna építési/bontási hulladék legfeljebb 22 millió tonna régi betont és 7 millió tonna tégladarabot tartalmazhat. A feltételezés szerint e frakciók az építési/bontási hulladékból és egymástól is elkülönítendők. A regionálisan változó beton/tégla arányt itt nem vették figyelembe. Ami a fenti, összesen 29 millió tonna felhasználását illeti, további korlátozásokkal is számolni kell: – Újrahasznosítással végzett betonozásnál a jövőben csak kétféle, a DIN 4226-100 (2002) által meghatározott töltőanyag használható fel. Az első ilyen típusban legalább 90 %(m/m)-nyi betonzúza-
léknak kell lennie, téglazúzalékból pedig nem lehet több 10 %(m/m)-nál, a második típusnak pedig legalább 70%(m/m) betonzúzalékot és 30 %(m/m) téglazúzalékot kell tartalmaznia. Más komponensekből, köztük könnyű ásványi anyagokból vagy kerámiahulladékból 1 %(m/m)-nál kevesebb lehet bennük. – A DafStb, 6.E. 2002 rendelet szerint a szerkezetépítésben felhasznált töltőanyagokban újrahasznosított frakció az első típusból legfeljebb 45%, a másodikból pedig 35% lehet. Az építési/bontási hulladék mechanikus zúzása során a kívánt töltőanyag mellett 32%(m/m) finom zúzalékpor is keletkezik. Nem megfelelő minősége miatt ezt az anyagot a betongyártásban nem lehet felhasználni, így az újrahasznosítható beton mennyisége 22 millióról 15 millió tonnára csökken, a hasznosítható tégladaraboké pedig 7 millió tonnáról 4,8 millióra, amiből összesen 19,8 millió tonna újrahasznosítható mennyiség adódik (3. táblázat). Amennyiben a betonból és a téglából keletkező por (9,2 millió t) újrahasznosítására más lehetőség nem kínálkozik, úgy az anyagot a 2. ábra szerint kell kezelni.
szerkezetépítés
263–24,2
ásványi nyersanyagok
17
hányók, depóniák
32,7 0,5->3,7
0->9,2
32,2->3,7
2,1
121
10 407+?
mélyépítés 18,5 7
kitermelt föld
2. ábra Módosított ásványi eredetű anyagok áramai Németország építőiparában, 1998-ban (millió tonna)
A fenti korlátozó tényezőket is számításba véve a 3. táblázat a betonban lévő sódert helyettesítő újrahasznosított töltőanyag alkalmazási lehetőségeire vonatkozóan két lehetséges forgatókönyvet tartalmaz. Az első forgatókönyv szerint az 1-es típusú, építési/bontási hulladékból elkülönített töltőanyagból, amelyet egyébként csak a földmunkákon és az útépítéseken lehetne felhasználni, összesen 16,7 millió tonnát (15 millió tonna beton és 1,7 millió tonna tégla) át lehet irányítani a szerkezetépítésben történő újrahasznosításra. Figyelembe véve az újrahasznosított töltőanyag kisebb sűrűségét, ily módon a szerkezetépítésben 19,6 millió tonna sóder helyettesíthető. A második forgatókönyvnek megfelelően a 2-es típusú újrahasznosított töltőanyagból a cementgyártásban 16 millió tonna (11,2 millió t beton és 4,8 millió tonna tégla) használható fel, ami 19,8 millió tonna sóder kiváltását jelenti. Az első forgatókönyvtől eltérően itt megmarad 3,8 millió tonna mennyiségű betondarab, amelyet 1-es típusú hulladék töltőanyagként a betonelemgyártásban lehet felhasználni. Ezzel további 4,4 millió tonna sóder helyettesíthető (ld. a táblázat 2. forgatókönyvét), amit beszámítva, a helyettesíthatő sóder teljes mennyisége eléri a 24,2 millió tonnát (2. ábra). A második forgatókönyv kínálta előnyök figyelembevételével, adott határfeltételek mellett a tégladarabokban dúsabb 2-es típusú újrahasznosított töltőanyagot célszerű a betonelemek gyártásában felhasználni, teljes mértékben kihasználva ily módon a zárt rendszerű újrahasznosítás potenciális lehetőségeit. Ezzel lehet ugyanis a legnagyobb mennyiségű, természetes összetevőkből készített töltőanyagot helyettesíteni – feltéve, hogy a 2-es típusú újrahasznosított töltőanyagot hivatalosan is elfogadják (DafStb, 6.E. 2002).
Az újrahasznosított töltőanyagok kedvezőtlen hatásai A rendszer kiterjedése Tekintettel arra, hogy az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával, illetve anélkül végzett betonelemgyártás technológiája bizonyos mértékben eltérő, nem zárható ki, hogy az első esetben kiegészítő anyag- és energiaráfordítás szükséges, ami az ásványi adalékok megtakarításának csökkenése mellett az energiafelhasználáshoz kötődő káros kibocsátások növekedésével is jár. E hatások kiszűrésére, illetve szükség esetén érvényesíthető optimalizálási stratégiák kialakítása érdekében az egyes betongyártási technológiákat életciklus-elemzésnek vetették alá (a DIN
14040 ff. szabvány erre vonatkozó előírásainak megfelelően), és a lényeges hatások meghatározására megfelelő mutatókat alkalmaztak. Az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával folytatott betongyártás rendszerhatárai a 3. ábra segítségével könnyen kijelölhetők. A rendszerhez tartozik a természetes töltőanyagok (V1.1 és V1.2), a plasztifikátorok és a szuperfolyósító anyagok gyártása (V3), a szállóhamuszállítás (V4), a cementgyártás (V5), a betongyártási alapanyagok beszállítása az üzembe, a beton összetevőinek összekeverése és az újrahasznosított töltőanyag gyártása is. Ezeket az alapvető technológiai folyamatokat más, kiegészítő műveletek előzik meg: a nyersanyagok (pl. a mészkő) kitermelése; villamosenergia- vagy üzemanyag-szállítás; közbülső termékek (pl. melamin a betonba adagolt plasztifikátorhoz) előállítása; és segéd-, illetve az üzemeltetéshez szükséges anyagok (pl. kenőolaj, acél, poliuretán hab) gyártása – ezek a 3. ábrán nem is szerepelnek. Az újrahasznosított töltőanyagok gyártása során kis mennyiségben keletkező vashulladékot itt nem vették figyelembe. erőforrások rendszerhatárok adagolt természetes töltőanyagok (V1.1, V1.2) +T
adagolt újrahasznosított töltőanyagok (V2)
adagolt plasztifikátor (V3) +T
+T
adagolt szálló hamu (V4) +T
adagolt cement (V5)
víz
1 m3 készre kevert beton
+T
keverési folyamat vashulladék
cementgyártó üzem +T = szállítás
kibocsátások a levegőbe, a vizekbe és a talajba
3. ábra Újrahasznosított töltőanyag felhasználásával folytatott betongyártás rendszerhatárai
A két összehasonlítandó rendszer – az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával, illetve nélküle végzett betonelemgyártás – csak a felhasznált töltőanyagokhoz kapcsolódó korábbi műveletek tekintetében tér el egymástól (pl. természetes összetevőkből készített beton esetében hiányzik az újrahasznosított töltőanyag előkezelése – V2, 3. ábra). Egyszerűsítés céljából a természetes és az újrahasznosított összetevők szállítási távolságait ugyan mindkét esetben azonosnak tekintjük, de erre az érzékeny paraméterre később még visszatérünk. A potenciális hatások mennyiségi kifejezése érdekében a természetes erőforrások, az energiafogyasztás és az éghajlati hatások jellemzésére az alábbi mutatókat vették igénybe: Természetes ásványi erőforrások: – Mutató: a természetes ásványi erőforrások felhasznált mennyisége (TAM, kg). E mutató nemcsak a természetes töltőanyagokat, hanem a cementgyártáshoz szükséges más ásványi anyagokat is tartalmazza. Energia – Mutató: teljes energiaszükséglet (TESZ, MJ). A TESZ a teljes energiaráfordítást (VDI 4600 – 1995) tartalmazza, de emellett fő mutatóként szolgál a savasodás, az eutrofizáció és az üvegházhatás energetikai összetevőinek vonatkozásában is. Éghajlat – Mutató: globális felmelegedési potenciál (GFP, kg CO2 egyenérték). A GFP tartalmazza valamennyi, az üvegházhatáshoz hozzájáruló kibocsátást. Emellett e mutatót a cementgyártás energiafelhasználásával és a mészkő semlegesítésével (CaCO3 → CaO + CO2) összefüggésben is alkalmazni kell (az utóbbit a TESZ nem tartalmazza). A természetes és az újrahasznosított töltőanyagok gyártása A megfelelő anyagmérlegekhez szükséges adatok korábbi tanulmányokból származnak. A sóder (V1.1) kitermelése esetében a Németországban szokásos, úszókotrós technológiával, kisebb tisztítással és szitás osztályozással számoltak. A zúzott természetes ásványi töltőanyagok (V1.2) adatai egy, a betonozás céljaira dolgozó, tisztítást nem alkalmazó kőzúzdára vonatkoznak. Ami az újrahasznosított töltőanyagokat (V2) illeti, olyan üzemről van itt szó, ahol a zúzott építési/bontási hulladékból a szennyező anyagokat és a hozzájuk tapadó vegyületeket nedves tisztítással távolítják el. Az
üzem által folyamatosan gyártott újrahasznosított töltőanyag kielégíti a betongyártás szabta magas követelményeket. A 4. táblázatban az egyes töltőanyag-fajtákra jellemző mutatók szerepelnek. A sóderhoz viszonyítva az újrahasznosított töltőanyagoknál a TESZ 1,6-szor nagyobb, ami a zúzásnak és az intenzív tisztításnak a sóderkitermelésnél nagyobb energiaigényével függ össze. Ez tükröződik az 1,7-szer nagyobb GFP mutatóban is. A TESZ és a GFFP közötti eltérés az üzemben eltérő arányban felhasznált elektromos energiával és dízel fűtőanyag következménye. A zúzott természetes töltőanyagok TESZ és GFP mutatóinak értéke azért alacsony, mert itt nem szükséges tisztítás. 4. táblázat A különféle töltőanyagok paraméterei V1.1
V1.2
V2
Kavics/homok, 1t
Zúzott természetes töltőanyagok, 1t
Újrahasznosított töltőanyagok, 1t
TAM, MJ
34,5
44,6
55,0
GFP, kg
2,2
3,1
3,7
TESZ, kg
1001
1000
0
Betongyártás természetes és újrahasznosított töltőanyagokkal Eltérően a kavicstól, az újrahasznosított töltőanyagok szemcséi szögletes formájúak, felületük durva, ami kedvezőtlenül befolyásolja a friss beton kezelhetőségét. Ezt nagyobb mennyiségű mátrixanyagok (kötőanyagok) hozzáadásával lehet kompenzálni, és/vagy az ágyazó anyagok kezelés közben tanúsított nyírási ellenállásának csökkentésével. Javítja az anyag kezelhetőségét a nagyobb mennyiségben hozzáadott cement vagy lebegő hamu, illetve a vízmennyiség növelése és betonplasztifikátor hozzáadása is. A fentiekből következően a természetes és az újrahasznosított töltőanyagokkal készített betonokban a cementáló vegyület összetétele rendszerint eltérő. Ez újabb hátrányos vonása az újrahasznosított töltőanyagokkal készített betonnak, amelyet mérlegkészítéssel elemezni kell. Az utóbbi érdekében három újrahasznosított és kétféle, az építőiparban
használt természetes töltőanyagokkal (sóder, zúzott kő) készített betont vizsgáltak. A sóderrel előállított beton (4-es beton) esetében az adott osztályba (DIN 1045-2) sorolt beton előállításához minimálisan szükséges 240 kg cementet adagoltak, és még 70 kg hamut is. Az újrahasznosított töltőanyagokkal készített betonfajták összetétele a cementtartalom (RC1: 270 kg, RC2: 340 kg, RC3: 240 kg), a hamu mennyisége (RC1: 60 kg, RC2: 60 kg, RC3: 80 kg) és az újrahasznosított töltőanyagok aránya (RC1 és 2: 35 %(V/V), RC3: 50 %(V/V) tekintetében tértek el egymástól. Az 1-es és a 2-es számú újrahasznosított beton nagyobb cementtartalma, illetve a 3-asban a sóderből gyártott betonénál nagyobb mennyiségben található hamu a fent leírt műszaki okokkal függ össze. A mérlegkészítés kiterjed a zúzott kővel készült betonra (5-ös beton) is, mivel abban 30 kg-mal több cement van az adott osztályú beton elkészítéséhez minimálisan szükséges szintnél. A fenti elemzés során minden esetben portlandcementet (CEM 1) használtak, valamint 1–1,2 kg plasztifikátort. Míg az 1-es és a 2-es számú újrahasznosított beton 35 %(V/V) újrahasznosított töltőanyagot tartalmazott, a 3-as minta 50 %(V/V)-ot. Ezzel magyarázható itt a kismértékű természetes ásványianyag-felhasználás (1296 kg). Emellett az előbbi két betonhoz több cement is kell, mint az újrahasznosított töltőanyag nélkül készülőhöz (4-es beton). Az újrahasznosított töltőanyagot tartalmazó betonnál azért van szükség több cementre, mert itt több a nyersanyag, főként mészkő (a nyersanyag/átlagos cement arány = 1,57). E többlet azonban eltörpül az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával elért ásványinyersanyag-megtakarításhoz viszonyítva. A megtakarítás mértéke a töltőanyag- és a cementtartalom függvényében a szokásos módon készült betonhoz képest elérheti a 2244 %(V/V)-ot (4. ábra). Az újrahasznosítással előállított beton TESZ- és GFP-értékei kisebbnagyobb mértékben meghaladják a sóderes beton megfelelő mutatóit. Az újrahasznosítással előállított beton gyártástechnológiájának egyes elemei eltérő mértékben okoznak üvegházhatást, amit a 3-as beton esetében (4. ábra) mért adatok mutatnak: 94% a cementgyártáshoz, 2% az újrahasznosított töltőanyag, 1% pedig a sóder előállításához, illetve 1% vagy ennél kevesebb a betonplasztifikátor előállításához, a szállításhoz (a távolság egyaránt 20 km) és a szálló hamu biztosításához kapcsolódik. Mivel a cementtartalom erősen befolyásolja a GFP (és a TESZ) értékét, ajánlatos a cementet több plasztifikátor és/vagy hamu hozzáadásával kiváltani.
2 500
TAM, kg
2310
2365
TESZ, MJ
2 000
GFO, kg GFP, kgCO2 CO2egyenérték -egy 1684
1 500
1721
1740 1451
1464 1296 1280
1272
1 000
500
327,6
272,1
234,9
265,4
234,4
0 1
2
3
újrahasznosított töltőanyaggal készült beton
4
5
beton sóderrel
beton zúzott terméskővel
4. ábra Az újrahasznosított töltőanyaggal és nélküle készült, ökológiai szempontból kiegyensúlyozott betonfajták egybevetése (1 m3 betonra vetítve)
Következtetések, értékelés Az új újrahasznosítási lehetőséggel kapcsolatos anyagáramok elemzése során figyelembe vett forgatókönyveket egybevetve megállapítható, hogy az újrahasznosított töltőanyagot is tartalmazó beton előállításában a tégladarabokban dús újrahasznosított töltőanyag előnyösen alkalmazható, és a szerkezetépítésben elméletileg elérhető 24,2 millió tonnás ásványianyag-megtakarítást célzó stratégia csak így realizálható. Ehhez azonban a DIN 4226-100 szabványban leírt, téglát tartalmazó töltőanyagot is fel kellene venni a betonozásra vonatkozó új jogszabályban (DafStb, 6. E. 2002) szereplő újrahasznosított töltőanyagok közé. A betonozásban újrahasznosított töltőanyagok alkalmazásával elérhető erőforrás-megtakarítás koncepciója azon a feltételezésen alapul, hogy az építési/bontási hulladékból a hasznosítható beton- és tégladarabok elkülöníthetők és egymástól is szétválaszthatók. A jelenlegi feldolgozó üzemek azonban csak nem ásványi szennyező anyagok eltávolítására képesek, egyes ásványi eredetű építőanyagok kivonására pedig nem.
Márpedig, ha nagyobb mennyiségben kívánnak a szerkezetépítésben építési/bontási hulladékot újrahasznosítani, az építkezéseken a régi építőanyagoknak a jelenleginél jóval gyakoribb osztályozása válhat szükségessé. Ezt csak az épület vagy építmény szelektív bontásával lehet elérni, amire azért lenne szükség, mert az ilyen hulladékot feldolgozó létesítmények csak meglehetősen kis sűrűségkülönbségük alapján tudják szétválasztani az egyes ásványi frakciókat, ami igen költséges eljárás. Szelektív bontásra azonban szintén csak korlátozottan van lehetőség. A technikai problémák mellett a szelektív bontás mértékét – és az így előállított hulladék tisztaságát – idő- és költségmegfontolások is behatárolják. Amennyiben az építési/bontási hulladékból a hasznosítható betonés tégladarabokat a szerkezetépítésben újrahasznosítják, ennek kapcsán évi 9,2 millió tonna finom zúzalékpor is keletkezik, melynek újrahasznosításával nem számol a jelenleg hatályos szabályozás. Ha e területen nem történik előrelépés, ez a mennyiség lerakásra kerül. A RECDEMO kutatási projekt a zúzalékból fennmaradó por minőségének olymértékű javítása lehetőségeit vizsgálja, hogy azt fel lehessen használni a betongyártásban is. Az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával, illetve nélküle készült beton ökológiai mérlegeit egybevetve megállapítható, hogy újrahasznosított töltőanyag felhasználásával az elsődleges ásványi alapanyagok iránti igény 44%-kal csökkenthető. Az újrahasznosított töltőanyag jobb kiegyenlítő paraméterei (TESZ, GFP) nem befolyásolják számottevő mértékben (csak 1–2%-kal) az így készülő beton megfelelő paramétereit. Ha viszont az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával készült betonban növelik a cement mennyiségét a hagyományos technológiához viszonyítva, az így kapott beton TESZ- és GFP-mutatói 36, illetve 39%-kal meghaladják a természetes töltőanyagú beton megfelelő paramétereit. Ha a beton könnyebb kezelése érdekében a többlet beton mellett vagy részben helyette plasztifikátort és szálló hamut adagolnak a betonhoz, ez utóbbi paraméterei közel megegyeznek a hagyományos technológiával készült termék megfelelő mutatóival. Az ásványianyag-megtakarítást ökomérlegek segítségével, illetve a megfelelő anyagáramok elemzésével értékelve megállapítható, hogy az újrahasznosított betonban a cementtartalmat a hamu rovására növelve a 24,2 millió tonnás éves maximális erőforrás-megtakarítás csak néhány százalékkal csökken. Tekintettel a cementmennyiségnek a TESZ- és GFP-mutatókra gyakorolt jelentős hatására, az építőanyagok fejlesztésére irányuló jövőbeni
kutatásoknak arra kellene összpontosítaniuk a figyelmet, hogy miként lehetne az újrahasznosított töltőanyag felhasználásával készült beton cementtartalmát a kavicsbetonban szokásos szintre hozni. Ezzel ugyanis fel lehetne oldani az ellentmondást egyfelől az ásványianyag-megtakarítás, másfelől pedig az energiafelhasználás és a légkör védelme között. Összeállította: Dr. Balog Károly Weil, M.; Jeske, U.; Schebek, L.: Closed-loop recycling of construction and demolition waste in Germany in view of stricter environmental threshold values. = Waste Management & Research, 24. k. 3. sz. jún. 2006. p. 197–206. Wang, J. Y.; Touran, A.: A systems analysis tool for construction and demolition wastes management. = Waste Management, 24. k. 10. sz. 2004. p. 989–997. Horvath, A.: Construction materials and the environment. = Annual Review of Environment Resources, 26. k. 2004. p. 181–204. Wier, M.: An environmental macro-economic model for the construction sector. = Environmental and Resource Rconomics, 15. k. 4. sz. 2000. p. 323–341.
Röviden… Európai törekvés a papírhulladék minőségének a javítása Az európai papíripar (CEPI) képviselői, az Európai Papírhulladékszövetség (ERPA) és az Európai Hulladékártalmatlanítók Szövetsége (FEAD) által elindított kezdeményezés szerint biztosítani kell a papírhulladék minőségének a javítását, elsősorban az osztályozás és a tisztaság megfelelő ellenőrzésének a megszervezésével. Már évek óta problémát okoz a feldolgozók számára a papírhulladék minőségének a romlása. A minőségromlás oka a könnyen hozzáférhető papírhulladék-források kimerülése. A minél nagyobb mennyiségű papírhulladék begyűjtése érdekében még a rosszabb minőségű papírhulladékot adó forrásokat is fel kell tárni. Ugyanakkor növelni kellene a papírgyártás során a minőségi követelményeket, és ezzel a papírhulladékkal szemben támasztott minőségi követelményeket is. Az új irányelveknek egy minőségi lánc elemeinek kell megfelelniük. Már a begyűjtés és a köztes tárolás során nagyobb figyelmet kell fordítani a minőségre. Kiemelten kell kezelni a lánc elejét – azaz a hulladék keletkezésének a helyét.
A minőségre vonatkozó irányelvek ajánlati katalógusa többek között tartalmazza, hogy papírhulladékot a szokásos háztartási hulladéktól elkülönítetten kell gyűjteni és tárolni. További minőségi követelmény, hogy az osztályozás során az élelmiszerrel kapcsolatba kerülő, papírgyártásra felhasznált papírhulladék nem kerülhet kapcsolatba bizonyos veszélyes anyagokkal. A papírral együtt gyűjtött száraz anyagokat meg kell jelölni, a papírhulladék-értékesítők kívánságára pedig adatot kell szolgáltatni a hulladék származási helyéről. (RECYCLING Magazin, 61. k. 1. sz. 2006. p. 9.)
Ausztriában tovább csökkennek a hulladékfeldolgozás licenc díjai Az ausztriai ARA hulladék-újrafeldolgozó részvénytáraság az elmúlt év végén ismét csökkentette a csomagolóanyag-hulladékok begyűjtésének és feldolgozásának díját. Az új, mintegy 17%-al kedvezőbb tarifák 2006. január 1-jétől érvényesek, ami a hazai gazdaságnak 14 millió euró nyereséget jelent. Az ARA elnöke az árcsökkentést három, az árképzést befolyásoló tényezővel indokolta: – a nyersanyagárak ugrásszerű növekedése, aminek köszönhetően a begyűjtött csomagolóanyag hulladék-alapanyagként történő hasznosításából származó nyereség is nőtt, – a költségek előrelátó tervezéssel történő csökkentése, – az elmúlt években nem tervezett nyereségek realizálódása. Az átlagos hulladékkezelési díj összege 1995. óta a felére csökkent. 2006-ban egy vállalatnak 141 eurót kellett fizetnie egy tonna kevert csomagolóanyag-hulladék begyűjtéséért és hasznosításáért, amiért 1995ben az ARA még 310 eurót, 2005-ben pedig 156 eurót számított fel. Az ARA elnöke óva intett attól, hogy az elkövetkezendő években bárki a tarifák további csökkentésével számoljon. A gazdasági körülmények változhatnak, és nagyobb begyűjtési és értékesítési normák is számításba jöhetnek, így pl. nem zárható ki a tarifák emelése 2007-ben. (RECYCLING Magazin, 61. k. 1. sz. 2006. p. 11.)
