Содержание к диссертации
1. Исследование проблемы образования отходов и их влияние на экосистему 8
Анализ динамики образования отходов в России и за рубежом 8
Анализ динамики образования отходов в г. Москве 16
Анализ воздействия отходов на социо-эколого-экономическую систему в целом 35
Эколого-экономический анализ мировой практики утилизации отходов.. 39 Выводы к главе 1 51
2. Экономический анализ возможностей вовлечения отходов в производство... 53
Экономические предпосылки рассмотрения отходов как вторичных ресурсов 53
Экономико-математическая модель расчета условий перехода твердых отходов в категорию вторичных ресурсов 82
Экономико-математическая модель для выбора оптимального варианта
набора технологий утилизации ТБО 91
Выводы к главе 2 96
3. Апробация решения поставленных задач управления твердыми отходами 97
Комплексная экономическая оценка ущерба окружающей среде, причиняемого захоронением твердых отходов 97
Вариантные расчеты построения комплексной системы утилизации твердых отходов 110
Анализ эффективности вариантов утилизации ТБО. 121
Выводы к главе 3 125
Заключение 126
Список используемой литературы 129
Приложение 1. Экономический анализ возможностей использования твердых
отходов 139
Приложение 2. Оценка экономической эффективности проекта сортировки и
переработки твердых отходов 150
Введение к работе
Неэффективное управление твердыми отходами в Российской Федерации ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу. Одна из основных задач в области охраны окружающей среды - решение проблем обезвреживания и переработки бытовых и промышленных отходов.
В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. тонн отходов, из которых используется лишь 2 млрд. тонн, или 28,6 процентов. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. тонн только твердых отходов. Особую опасность представляет накопление в отвалах и свалках токсичных, в том числе содержащих канцерогенные вещества, отходов, общее количество которых достигло 1,6 млрд. тонн.
Твердые промышленные и бытовые отходы, представляют огромную угрозу экологическому равновесию в природе и в тоже время являются бесплатными экономически значимыми с хозяйственной точки зрения видами сырья для получения черных и цветных металлов, для энергетики, для получения природного экологически чистого биохимического удобрения, товаров быта, а также продуктами для отделочных и строительных работ, для отраслей, связанных с текстильными производствами, для металлургии, машиностроения и т.п. Неиспользуемые отходы - это миллиарды тонн выведенных из хозяйственного оборота безвозвратно теряемых материальных ресурсов, многими видами которых страна практически уже не располагает.
Переход к рыночной экономике не вызвал роста переработки отходов. Из-за недостаточной экономической заинтересованности предприятий, низкого технического уровня применяемых технологий, дефицита средств и современного оборудования, переработке и использованию подвергаются лишь несколько десятков видов отходов. В связи с этим темпы образования и накопления твердых отходов в Российской Федерации остаются прежними.
Актуальность темы обуславливается возрастанием объемов твердых отходов в крупных городах России и отсутствием методического инструментария для проведения экономических оценок условий и вариантов
4 утилизации твердых отходов с учетом ущерба окружающей среде от их размещения на свалках и полигонах.
Цель работы: разработка методического обеспечения эколого-ориентированного управления твердыми отходами в городах России.
Задачи диссертационного исследования:
Анализ динамики образования, использования и утилизации твердых отходов в крупных городах России;
Исследование факторов, препятствующих переработке твердых отходов в полезную продукцию;
Разработка модели расчета условий перехода твердых отходов в категорию вторичных ресурсов;
Разработка модели и алгоритма выбора оптимального варианта технологий утилизации твердых отходов;
Разработка методического обеспечения экономической оценки ущерба,
причиняемого размещением твердых отходов на полигонах и свалках.
Объект исследования: процесс обращения твердых отходов в крупных городах России.
Предмет исследования: экономические проблемы управления твердыми отходами.
Теоретические и методологические основы диссертационного исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых в области экономики обращения с твердыми отходами, ресурсосбережения, природопользования и охраны окружающей среды СН.Бобылева, АА.Гусева, Н.Н.Лукьянчикова, Ч. Мантелла, Б.А.Пермякова, Г.Хотеллинга, В.Н.Черпа, СШмидхейни, ЛЛ.Шубова, А.Эндреса и др. В процессе работы были использованы методы экономико-математического моделирования, а также методы экономического и инвестиционного анализа.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке методического обеспечения, позволяющего определить сроки экономически оправданного использования твердых отходов и найти экономически целесообразные потоки твердых отходов для различных способов переработки (утилизации или захоронения).
5 Основные результаты, обладающие признаками научной новизны, являются следующие:
разработана модель определения наступления срока экономически оправданного использования конкретного вида отходов как ресурса-заменителя в экономике;
разработана экономико-математическая модель определения экономически целесообразных потоков твердых отходов для различных способов переработки (утилизации) учитывающих экономическую оценку ущерба окружающей среде от депонирования твердых отходов.
разработан алгоритм проведения многовариантных расчетов для выбора рациональной технологии переработки основанный на индексном методе решения специальных задач линейного программирования;
разработана и апробирована вычислительная схема комплексной экономической оценки ущерба окружающей среде, причиняемого размещением твердых отходов на свалках и полигонах.
Практическая значимость результатов исследования.
Экономико-математические модели позволят оценить возможности вовлечение в производство твердых отходов, ускорить этот процесс за счет административных и экономических методов управления, а также определить экономически целесообразные потоков твердых отходов для различных способов переработки (утилизации). Кроме того, экономическая оценка ущерба окружающей среде от размещения твердых отходов на свалках и полигонах позволит провести обоснование инвестиций в проекты по использованию твердых отходов в отраслях экономики.
Реализация результатов работы.
Результаты диссертационного исследования приняты к использованию Московским фондом подготовки кадров при Правительстве г. Москвы в рамках обучения по программе "Экологический аудит и экологический менеджмент" и Институтом региональных экономических исследований (ИРЭИ) в процессе выполнения НИР "Разработка организационно-экономического механизма
функционирования рынка квот на выбросы загрязняющих веществ и отходы как основной элемент системы рыночного управления снижением загрязнения окружающей среды в Москве".
Апробация: результаты диссертационного исследования докладывались на конференции аспирантов (СОПС РАН, 2003) и международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления - 2003» (ГУУ, 2003), научно-практическом семинаре «Актуальные вопросы развития инновационной деятельности» (Крым, 2003).
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Экономические аспекты утилизации твердых бытовых отходов. //Материалы конференции молодых ученых и аспирантов СОПС РАН, 2003
Анализ экономических методов управления твердыми отходами.// Вестник университета, 1(2).- М., ГУУ, 2003.
Теоретические предпосылки экономически эффективного использования отходовУ/Материалы международной научно-практической конференции ГУУ, М., 2003.
Вопросы управления твердыми бытовыми отходами в крупном городе (на примере г. Москвы).// Материалы конференции «Актуальные вопросы развития инновационной деятельности», Симферополь, 2004
Экономико-математическая модель оценки сроков внедрения инновационных технологий использования твердых отходов.// Материалы конференции «Актуальные вопросы развития инновационной деятельности», Симферополь, 2004
Анализ управленческих нововведений в области управления твердыми отходами.// Материалы конференции «Актуальные вопросы развития инновационной деятельности», Симферополь, 2004
В первой главе диссертации «Исследование проблемы образования отходов и их влияние на экосистему» проводится анализ динамики образования отходов в России и за рубежом. Особое внимание уделяется особенностям образования твердых отходов в г.Москве, их структуре и прогнозу роста. Достаточно подробно анализируется воздействие твердых отходов на социо-эколого-экономическую систему. Завершается глава исследованием мирового опыта управления твердыми отходами.
Вторая, глава диссертации «Экономический анализ возможностей вовлечения отходов в производство» начинается с изучения экономических предпосылок рассмотрения твердых отходов как вторичных ресурсов и вовлечения их в производство. На этой основе разрабатывается модель определения наступления срока экономически оправданного использования конкретного вида отходов как ресурса-заменителя в экономике. С целью выбора наилучших технологий в этой же главе разработаны экономико-математическая модель и алгоритм определения экономически целесообразных потоков твердых отходов для различных способов переработки (утилизации или захоронения).
В третьей главе «Апробация решения поставленных задач управления твердыми отходами» рассмотрены различные подходы экономической оценки ущерба компонентам окружающей среды и выбраны такие, которые в наибольшей степени удовлетворяют комплексной стоимостной оценке ущерба окружающей среде от захоронения отходов на полигонах и свалках. Эти методы апробированы на реальных данных. Расчеты показали степень негативного влияния на компоненты окружающей среды в стоимостном выражении. В этой же главе проводятся многовариантные расчеты, демонстрирующие возможности предложенного в главе 2 модифицированного индексного метода для определения экономически целесообразных потоков твердых отходов для различных способов переработки (утилизации или захоронения). Глава завершается проведением оценок экономической эффективности полученных в результате многовариантных расчетов альтернатив управления твердыми отходами.
1. Исследование проблемы образования отходов и их влияние на
экосистему 1.1. Анализ динамики образования отходов в России и за рубежом
За последние 15 лет как в промышленно развитых, так и в развивающихся странах стратегия в области управления отходами подвергалась существенным изменениям. Главными причинами таких изменений явились увеличение загрязнения окружающей природной среды и ее негативное влияние на здоровье населения, а также изменения экологической политики и законодательства.
В промышленно развитых странах политика в сфере управления отходами, ориентирована главным образом на снижение количества образующихся отходов и на развитие методов их максимального использования. Уничтожение и переработка отходов сейчас рассматривается как одна из важнейших задач. Это обусловлено резким увеличением и тенденцией к прогрессирующему росту количества образующихся отходов, особенно бытовых.
В соответствии с Федеральным Законом от 24 июня 1998 г. N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», а также с Письмом Минприроды РФ от 21 июля 1994 г. N 01-15/29-2115 "О "Временных правилах охраны окружающей среды от отходов производства и потребления в Российской Федерации" отходы коммерческих и общественных организаций являются отходами потребления и производства. Отходы производства - материалы, вещества и изделия, образовавшиеся в процессе производства продукции, выполнения работ (услуг) и не находящие применения на данном предприятии, либо утратившие полностью или частично свои потребительские свойства. Твердые промышленные отходы (ТПО) представляют собой, как правило, более или менее однородные продукты, которые не требуют предварительной сепарации по группам для их переработки. Отходы потребления - изделия, вещества и материалы, утратившие частично свои потребительские свойства в результате физического или морального износа в процессе общественного или индивидуального потребления. К отходам потребления относят твердые бытовые отходы (ТБО), образующиеся в результате жизнедеятельности людей.
Твердые бытовые отходы (ТБО) в Российской Федерации представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. ТБО перед их переработкой необходимо обязательно подвергнуть сепарации по группам, а затем каждую группу ТБО следует подвергнуть переработке.
Каждое производственное подразделение, как правило, характеризуется своим специфическим видом ТПО, представляющим собой смесь различных продуктов, образующихся в процессе производства тех или иных изделий или полупродуктов.
За основу первичной классификации ТПО и ТБО берется зачастую классификация только по токсичности, что вполне необходимо и очень значимо для всех специалистов. Однако такая классификация не всегда позволяет правильно и экономически оправданно рационально и разумно подходить к решению переработки всех видов отходов, промышленных и бытовых. Фазовое состояние исходного материала, всех видов ТПО и ТБО определяет выбор технологии переработки. Например, все ТПО машиностроительных производств чисто условно разделяются на две основные группы:
ТПО металлоперерабатывающих производственных подразделений.
ТПО макулатуры и упаковки (картон, оберточные и другие виды бумаги, отходы древесной стружки, опилки из древесины).
Такая условная классификация не определяет способ дальнейшей переработки твердых отходов с целью получения наиболее ценных продуктов и изделий экономически целесообразным путем. Поэтому, представляется более правильной и рациональной классификацией ТПО и ТБО с точки зрения физико-химических, биологических, биохимических и токсикологических свойств.
Если мы возьмем, за основу классификации ТПО и ТБО по физико-химическим, биологическим, биохимическим и токсикологическим свойствам, то тем самым определим способ дальнейшей переработки этих отходов. Начнем с промышленных отходов, которые, как правило, за редким исключением не требуют сепарации по группам.
Итак, все твердые промышленные отходы следует подразделить на следующие группы:
отходы металлоперерабатывающих производственных подразделений;
отходы металлургических производственных подразделений;
отходы стекольных и керамических производств;
отходы при производстве полимерных материалов синтетической химии (в том числе отходы резины и резинотехнических изделий;
отходы из природных полимерных материалов (отходы древесины, картона, целлюлозно-бумажные отходы, отходы фиброина, кератина, казеина, коллагена);
отходы отопительных систем;
волокнистые отходы;
радиоактивные отходы.
Твердые отходы после сепарации (если таковая целесообразна) следует подразделять на следующие группы.
А. Отходы из природных материалов (ОПМ)
Пищевые (гниющие) отходы.
Отходы медицинских, лечебных, научно-исследовательских организаций, в том числе хирургии и стоматологии, а также возможно отходы лечебных ветеринарных учреждений.
Полимерные отходы из природных материалов, в том числе отходы древесины, картона, целлюлозно-бумажные, оберточные материалы.
Б. Производственные отходы.
Металлические отходы.
Отходы отработанных химических источников тока.
Бой стекла и стеклопосуды.
Отходы полимерных материалов синтетической химии, в том числе резина и резинотехнические изделия, и все оберточные материалы и полимерная тара из продуктов синтетической химии.
Радиоактивные отходы.
Таблица 1.1 Распределение основных видов твердых отходов по составу и классу опасности
Темпы роста свалок в развитых странах мира опережают все делавшиеся ранее прогнозы: численность населения планеты ежегодно возрастает на 1,5 -2 %, а объем мусорных свалок мира - на 6 % в год, т.е. увеличивается в 3 - 4 раза быстрее.
Подсчитано, что сохранение нынешних тенденций может привести в начале XXI столетия к образованию вокруг многих городов кольцевых свалок высотой в 2 - 3 метра. Уже сегодня свалки мусора вокруг больших городов переполнены и практически не могут принимать отходы.1
Такие высокие темпы роста ТБО в последние десятилетия определяются не столько приростом населения, сколько изменением его доходов и образа жизни. Общество выбрасывает больше остатков продовольствия, использует все больше обёрточных и упаковочных материалов, бытовой техники, которая быстрее морально устаревает, выходит из моды и при этом все эти итоговые отходы все чаще попадают уже не на «цивилизованные» свалки с контролем
1 Экология и промышленность России №2 1999 г. стр. 29
загрязнения окружающей среды (т.е. свалки с системой сбора солей, метана,
ежедневными покрытиями и т.п.), а на «дикие» свалки, которые запрещены
законами. В большинстве городов промышленных стран мира становится всё
труднее найти места для захоронения отходов, которые бы имели достаточную
емкость, доступность и не разрушали бы окружающую среду.
Иными словами, проблема мусорных свалок становится сегодня одной из
самых актуальных в мире. Ее решение настоятельно требует мобилизации
усилий науки, делового мира и общественности каждой страны на оперативное
решение задач рационализации использования ресурсов планеты и защиты ее
экологии.
Таблица 1.2 Объем и структура отходов производства и потребления в мире (в млн. т)
Большие города уже с трудом справляются с проблемами устранения отходов. Большое число существующих свалок будет заполнено в ближайшие годы. Следовательно, необходимы иные технологии утилизации отходов, связанные не с их захоронением, а с вторичным использованием.
В настоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения в день, что составляет десятки и сотни миллионов тонн в год, причем, в США, например, это количество увеличивается на 10%
Экологический вестник России №3 1998 г. стр. 53
13 каждые 10 лет. В связи с отсутствием мест для захоронения этого огромного количества отходов на Западе заговорили о кризисе отходов или кризисе свалок. В японских гаванях насыпаны "мусорные острова" из гор бытовых отходов, производимых в метрополиях; в США города на Северо-Восточном побережье отправляют свой мусор в другие страны в океанских баржах. Большие города уже с трудом справляются с проблемами устранения отходов. Большое число существующих свалок будет заполнено в ближайшие годы. Следовательно, необходимы иные технологии утилизации отходов, не связанные с их захоронением, а вторичным использованием.
Таблица 1.3
Данные по компонентному составу ТБО в различных странах (в %) [29]
Структура ТО за последние десятилетия существенно изменилась. Если в начале столетия мусорные свалки городов состояли в основном из остатков продовольствия и тяжёлой фракции канализационных стоков, то сейчас на первом месте находятся такие компоненты, как бумага, стекло, металлы, полимеры.
В США, в конце 80-х годов, на свалки ежегодно выбрасывалось свыше 160 млн. т твёрдых бытовых отходов - более половины тонны на душу населения, и эта цифра увеличивается каждый год примерно на 1 %. Около 130 млн. т (80% твердых бытовых отходов) попадало на контролируемые свалки. По данным Агентства по охране окружающей среды США каждый американец создает 1,6 кг мусора каждый день (в 1986 г.) и 1,8 кг в 2000 г. Около 25% муниципалитетов страны уже в 1995 году почти полностью исчерпали свои физические возможности дальнейшего расширения свалок, еще у 16 штатов северо-западного региона США такая ситуация сложилась в начале нового века.
Свалки США состоят на 30 - 40 % из пищевых отходов, на 25 - 30 % из промышленных отходов и на 20 - 30 % из использованной тары и упаковки. Специалисты США подсчитали, что металлы, извлеченные из твёрдых отходов, могут обеспечить национальную потребность в железе на 7 %, в алюминии - на 8 %, в олове -на 19 %.
В Испании, по данным министерства по защите окружающей среды, в 1994 г. было «произведено» почти 14,3 млн.т твердых отходов, что в расчёте на одного жителя в день составило 0,994 кг, а в год - 363 кг. Причём по различным районам этой страны образование отходов варьировалось от 292 кг (Арагон) до 555 кг (Балеарские острова) ТБО в год. Из 14,3 млн.т ТБО почти 59 % всех отходов сосредотачивается на контролируемых мусорных свалках, 25 % - на открытых мусорных свалках, 12 % отходов компостируется и порядка 4 % перерабатывается на мусоросжигательных заводах. В; Испании расположено свыше 150 контролируемых мусорных свалок, и все они принимают отходы из различных источников, у всех свалок различная степень контроля и уровень загрязнения окружающей среды.
В Италии в 1999 г. было «произведено» 26 млн. т твердых бытовых отходов. Почти 90 % ТБО захоронены как законно, так и незаконно, согласно данным миланской национальной Ассоциации по переработке пластмассовой тары.
В Венгрии в конце 90-х годов «производилось» 4 млн. т ТБО в год, что составляет 391 кг на одного жителя страны в год. Около 75% собираемых отходов хранится в местах свалок и их влияние на окружающую среду
15 значительно возрастает в связи с тем, что почти 900 действующих мест размещения свалок не получили официального разрешения от властей. На тех, кто все же имеет это разрешение, только 100 свалок соответствует установленным правилам по защите окружающей среды. Число свалок, пригодных для избавления от золы и шлака после сжигания отходов, сократилось в столице Венгрии с 8 до 3. В настоящее время в Будапеште имеются лишь две законные свалки и одно место для накопления отходов.
Состав и структура отходов в этой стране претерпела значительные изменения в связи с изменением уровня жизни. Так, удельный вес пластмасс и бумаги существенно увеличился. Около 60 % всех отходов по массе составляют горючие материалы, которые могут быть переработаны в энергию восстановления. Подсчитано, что на долю потенциального вторичного сырья приходится 40 % отходов, из которых 20 % - бумага и остатки стекла, металла, текстиля и пластмасс.
В Гонконге - одном из высокоразвитых мегаполисов мира - мусорные свалки растут угрожающими темпами. Так, если за все предыдущие годы площадь свалок этого города была доведена до 2,9 км2 (при средней глубине 25 м) и поглотила 70 млн. т отходов, то только в последующие 15 лет для размещение 130 млн. т отходов здесь потребуется 2,7 км (уже при средней глубине 50 м).
Масштабы, структура и тенденции роста свалок ТБО в отдельных странах различны. Попытка сопоставления этих показателей наталкивается на значительные трудности, так как до сих пор нет ни надёжной статистики, ни единой методики оценки имеющихся данных. На рис. 1.1 представлена структура размещения и утилизации отходов, используемая в настоящее время в Европе.
Люксембург Щ
Дания
Швеция Щ
Германия |
I Ендерланды | Испания |
г~п
Великобритания
^^^ Захоронен ие
I I Рсциклинг
I I Сжигание
Рис. 1.1 Структура размещения и утилизации отходов в Европе3
В России общее количество всех видов накопленных отходов составляет около 50 млрд. т, ежегодно их образуется около 7 млрд. т. Под складирование занято более 140 тыс. га земельной площади.4 На территории России размещено около 70% общего объема токсичных промышленных отходов (ТПО) бывшего СССР, в том числе все виды наиболее крупнотоннажных отходов (отработанные формовочные смеси, отходы переработки сланцев, нефтешламы, гальванические шламы, нефтеотходы и др.). К 2001 году было накоплено более 1,6 млрд. т ТПО. На территории Российской Федерации ежегодно образуется более 130 млн. м3 ТБО, промышленными методами перерабатывается только 3,5%, а остальное вывозится на полигоны и свалки, часто несанкционированные.
