Havárie spaloven v Evropě
Spalovny odpadů se na první pohled zdají být jednoduchým a ideálním řešením problému, co dělat s obrovským množstvím směsného komunálního odpadu, které každý den vyprodukujeme. Spalováním, tedy tepelným rozkladem pomocí oxidace za teplot od 600 do 1600 stupňů Celsia, je možné objem pevného odpadu redukovat až o 90 % a jeho váhu až o 70 %. Tímto procesem lze také eliminovat patogenitu - choroboplodnost a částečně i toxicitu odpadu spojenou s organickými sloučeninami. Masa nesourodého odpadu je jednoduše přeměněna na plyny a na pevné zbytky, tedy popel, popílek a další.
Podíváme-li se ale na spalování detailněji, zjistíme, že tento způsob likvidace odpadů není bezproblémový a může mít závažné negativní ekologické důsledky. Určitá část z nich je popsána a vědecky doložena. Celá problematika dopadu spalování odpadů na životní prostředí, zdraví a společnost je však probádána jen z velmi malé části, a můžeme proto předpokládat velké množství latentních či pouze teoreticky popsaných hrozeb. Mnohé z nich se mohou projevit při haváriích spaloven.
Spalovny odpadů včera a dnes
Ve svých počátcích, tedy v poslední čtvrtině devatenáctého století, byly spalovny odpadů projektovány ze dvou hlavních důvodů. Prvním byla redukce objemu masy smíšeného komunálního odpadu, který by jinak skončil na skládkách. Druhým pak eliminace škodlivých účinků hnijícího organického materiálu. Tomu odpovídaly i jejich vlastnosti a konstrukce. V tehdejší době nebyl kladen důraz na recyklaci, kompostování či jiné šetrné způsoby zpracování a především využívání odpadu, takže docházelo většinou k jen hrubě regulovanému a často nedokonalému spalování netříděné, nesourodé a neupravené směsi materiálů různého původu. Množství vypouštěných škodlivých emisí bylo proto obrovské.
V průběhu 20. století se spalovny odpadů vyvinuly sice v daleko sofistikovanější a komplikovanější technologické komplexy, ale jejich podstata, tedy redukce objemu odpadů oxidačním procesem spalování, zůstala stejná. Přibyly jednotky na využití energie z odpadů, nejdříve tepla a posléze také na výrobu elektrické energie. V dnešní době zabírá velkou část rozlohy spaloven vybavení potřebné k redukci toxických emisí do ovzduší, na něž rovněž obvykle padá většina konstrukčního rozpočtu. Některé spalovny odpadů v rozvojových zemích se ovšem neliší od těch zaváděných v Evropě koncem 19. století.
Před samotným spalováním prochází odpad přípravou, která zahrnuje vytřiďování recyklovatelných a kompostovatelných materiálů a screening za účelem odhalení potenciálních zdrojů toxicity nebo jiných nebezpečných materiálů (výbušnin atd.). Důkladnost a kvalita přípravného procesu samozřejmě závisí na konstrukci a vlastnostech konkrétní spalovny, v mnoha případech je zcela vypuštěna.
Následný proces spalování pak může probíhat na různých principech, z nichž se nejčastěji můžeme setkat s technologiemi pohyblivého roštu, rotující pece a fluidizovaného lůžka. Většina spaloven je vybavena roštovými pecemi. Odpad je v nich pálen na roštech, kterými propadají zbytky spalování a skrze něž je do pecí vháněn vzduch. Dnes je nejběžněji využíváno technologie pohyblivého roštu ("moving grate"). Ta do určité míry umožňuje optimalizaci pohybu odpadu skrz spalovací komory, která přispívá k lepší účinnosti a dokonalosti spalování. Odpad je do spalovacího mechanismu vkládán skrze hrdlo na jedné straně roštu, odkud se pohybuje přes pece do popelníku na druhé straně. Obvykle ke spalování dochází za teplot od 750 do 1000 stupňů Celsia. Vzniklé teplo je pak transformováno v páru využívanou k vyhřívání či výrobě elektrické energie.
Méně často je používána technologie rotační pece ("rotary kilns"). Jí vybavená spalovna disponuje rotujícím tubusem zajišťujícím rovnoměrné, účinné a dokonalé spalování odpadu za obvyklé teploty od 800 do 1000 stupňů Celsia a sekundární dopalovací komorou, kde dochází k dokončení chemických reakcí vzniklých plynů, které je nutné k eliminaci některých nebezpečných látek. Uvolněná tepelná energie je opět využitelná k dalším účelům.
Technologie fluidizovaného lůžka je založena na tom, že spalování probíhá na pískovém podloží, které je udržováno v pohybu proudem horkého vzduchu proudícím zpod něj. Takovéto spalování probíhající za teplot od 750 do 1000 stupňů Celsia je velmi efektivní, nicméně není používáno příliš často.
Zvláštním druhem spaloven jsou spalovny nebezpečného či zdravotnického odpadu. Vzhledem k předpokládané zvýšené toxicitě spalovaného materiálu je nutné, aby tato zařízení disponovala speciálními technologiemi zabraňujícími úniku vysoce toxických látek do životního prostředí, například pomocí kontroly přívodu kyslíku a podobně.
Ve všech případech je spalovaný odpad přeměněn v plyny a pevné zbytky, jejichž vlastnosti a množství závisí jednak na složení spalovaného materiálu, jednak na použité technologii spalování a jednak na podmínkách v konkrétní spalovně. Pevné zbytky je nutné pro jejich odlišné vlastnosti rozdělit na popel a popílek. Popelem je myšlen nedokonale spálený odpad, který zůstává na roštu nebo v popelových zásobnících. Jde například o kusy kovu, keramiky, skla či jiných materiálů, ale také třeba o nedokonale spálený papír.
Pevné a srážlivé částice rozptýlené v plynech uvolňujících se při spalování a následně zachycené ve filtrech označujeme jako popílek anebo také zbytky z čištění odpadních plynů ("APC residues"). Ten tvoří asi desetinu pevných zbytků spalování a je pro něj charakteristická větší homogenita a především větší toxicita. Pevné zbytky spalování, především pak popílek z emisních filtrů, jsou z hlediska obsahu toxinů koncentrovanější než původní odpadová masa a mohou obsahovat těžké kovy, dioxiny, furany a jiné nebezpečné látky. Pokud tomu tak je, je nutné s tímto materiálem zacházet jako s nebezpečným odpadem a ukládat ho na speciálních zabezpečených skládkách, protože hrozí uvolňování toxických látek a následná kontaminace půdy, spodních vod a řek. Rovněž popel, přes jeho nižší toxicitu, je pro jeho minimální využitelnost nutné ukládat na skládky, ovšem někdy je využíván jako příměs do stavebních materiálů. Často se tak děje i ve směsi s popílkem.
Z předchozího odstavce je zřejmé, že využívání spaloven k likvidaci odpadu neeliminuje nutnost ukládání pevného odpadu. Objem i váha spáleného odpadu jsou sice menší než u původního materiálu, na druhou stranu je s ním nutno zacházet speciálním způsobem.
Již jsme zmínili, že při spalování odpadu se jeho velká část přeměňuje v plyny. Těch se z každé tuny spálené hmoty uvolňuje přibližně 5000 kubických metrů. I tyto plyny obsahují velké množství znečišťujících látek, které se z velké části zachytí v čisticím procesu. Nicméně část z nich uniká do životního prostředí a vzduchem se přenáší do blízkého i vzdáleného okolí spalovny, kde se pak ukládá v půdě a vodě. Mimoto plynné emise ze spaloven přispívají ke globálnímu oteplování.
Spalovny a únik toxických látek do životního prostředí
Je zřejmé, že se spalováním odpadu je spjat problém vzniku pevných, tekutých i plynných materiálů s velkou koncentrací toxických látek. S tím je spojeno i nebezpečí jejich úniku do životního prostředí, ke kterému může docházet jak skrze plyny uvolňující se při spalování, tak během manipulace s pevnými zbytky spalování a s odpadními vodami.
Pravděpodobně nejdiskutovanějším a nejkontroverznějším problémem, který se týká úniků toxických látek ze spaloven, jsou polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDD) a dibenzofurany (PCDF), zkráceně nazývány též dioxiny. Tyto organické sloučeniny chloru jsou vysoce toxické a mají schopnost bioakumulace, což znamená, že se jen velmi pomalu odbourávají z organismu a jejich množství v těle se v průběhu života hromadí. PCDD i PCDF byly pro své vlastnosti zařazeny na seznam látek regulovaných Stockholmskou úmluvou o perzistentních organických látkách (POPs). Kromě chloronovaných dioxinů během spalování komunálního odpadu dochází i ke vzniku bromonovaných či fluorovaných dioxinů. Přestože PCDD/F z plynných emisí u moderních spaloven zachycují filtry, problém dalších skupin organických látek v jejich emisích není zcela vyřešen. Současně zde zůstávají vysoké koncentrace dioxinů ve zbytcích z čištění spalin. V těch se kumulují i další problematické POPs.
Dalšími problematickými látkami, k jejichž úniku může při spalování odpadu docházet, jsou těžké kovy, jež není možné spalováním rozložit. Do této skupiny patří olovo, měď, rtuť, kadmium, nikl, zinek a další prvky. Jejich schopnost úniku do životního prostředí je závislá na podmínkách spalování. Některé těžké kovy (kadmium, rtuť, chrom, olovo) mohou samy o sobě být silnými toxickými látkami, anebo mohou vytvářet nebezpečné organické sloučeniny. Jiné (měď, nikl) mohou přispívat ke vzniku dioxinů v kouřových plynech. V současnosti je technologie filtrů plynných emisí natolik pokročilá, že je možné těžké kovy z převážné části zachytit tak, že zůstávají v pevných zbytcích ze spalování. Jedinou výjimkou je pro svou vysokou těkavost rtuť, která obvykle uniká do vzduchu. Těžké kovy většinou zůstávají v pevných zbytcích spalování, které jsou někdy využívány při výrobě betonu. V této souvislosti je často diskutovaným problémem možnost jejich dlouhodobého uvolňování z tohoto hojně používaného stavebního materiálu, čímž může docházet k ohrožení zdraví a životního prostředí.
V podobě plynů unikají při spalování do ovzduší i další látky, z nichž je nutné zmínit alespoň anorganické kyselé plyny, jako například chlorovodík, fluorovodík, bromovodík, oxidy síry a dusíku atd., které mají mimo jiné vliv na vznik respiračních problémů. Spalovny společně s plynnými emisemi vypouštějí i určité množství ultrajemných pevných částic (nanočástic PM10 a PM2,5), které mohou způsobovat respirační nebo kardiovaskulární choroby, rakovinu, astma a další problémy. Nanočástice je pro jejich malé rozměry velmi obtížné zachytit filtry i je monitorovat. Nezachytí je ani tak jemný filtr, jakým jsou lidské plíce, a proto pronikají až do samotného nitra dýchacího ústrojí.
Havárie spaloven
Velkým nebezpečím vyplývajícím z provozu spaloven jsou možné havárie. Vzhledem k povaze a množství odpadů, které má být spalováno a s nímž je v areálu spaloven manipulováno, mohou havárie mít obrovský dopad na okolí provozoven, a to jak na zdraví jeho obyvatel, tak na ekologickou stabilitu životního prostředí.
Nejčastějšími problémy zaznamenanými v Evropě v posledních dvaceti letech jsou především drobnější i velmi rozsáhlé požáry či exploze. Jejich nebezpečnost spočívá hlavně v tom, že při nich může dojít k nekontrolovanému a neregulovanému spalování odpadní hmoty a následnému nekontrolovatelnému úniku vysoce toxických látek do ovzduší. Nekontrolovaným spálením jedné tuny odpadu může podle odhadů Programu pro životní prostředí OSN (UNEP) do ovzduší uniknout až 1000 mikrogramů dioxinů (vyjádřeno v TEQ).
Poměrně obvyklé jsou ale i nekontrolované úniky toxických látek do vzduchu způsobené špatným průběhem procesu spalování nebo úniky toxických látek do půdy a vody během jejich skladování nebo během manipulace s odpadem. Lze najít mnoho faktorů způsobujících havárie: nedostatečné bezpečnostní normy, nedodržování norem, vady na zařízení, lidská selhání, ale i nepředvídatelné souhry okolností. Mnoho havárií doprovázel určitý zájem veřejnosti i médií, ale dá se předpokládat, že některé nebyly vůbec odhaleny. Přehled v této mapě proto rozhodně nelze vnímat jako vyčerpávající.
