Unia Europejska dąży do osiągnięcia modelu gospodarki w obiegu zamkniętym. Ma to związek z dewastującym wpływem odpadów na środowisko naturalne oraz spadającą dostępnością surowców do produkcji pierwotnej produktów i opakowań.  Jego założeniem jest możliwie jak największy recykling i wtórne wykorzystanie odpadów do produkcji nowych towarów i opakowań. Jest to konieczne, aby zminimalizować zarówno produkcję śmieci jak i wykorzystanie surowców pierwotnych. Coraz częściej jako data docelowa zamknięcia obiegu gospodarki podawany jest rok 2050. Na ile realistyczne jest zamknięcie cyklu do tego roku? Jak można to osiągnąć?  Jak technologia może pomóc usprawnić recykling?

Świat produkuje coraz więcej odpadów. Według prognoz Banku Światowego w 2050 roku wyprodukujemy 3,4 miliardów ton wobec nieco ponad 2 miliardów ton w roku 2016.  Świat już obecnie nie jest w stanie poradzić sobie z ich utylizacją, w szczególności z utylizacją odpadów z tworzyw sztucznych. Nasze śmieci stanowią poważne zagrożenie dla środowiska, zwierząt lądowych i morskich, a także w konsekwencji dla nas samych. Wyspa śmieci na Pacyfiku osiągnęła już powierzchnię 1,6 mln kilometrów kwadratowych, czyli ponad czterokrotnie większą niż powierzchnia Polski. 

Recykling w Polsce

Ilość generowanych odpadów komunalnych w Polsce stale się zwiększa. W 2020 roku było to już 13,1 mln ton, co w porównaniu z 2019 r. stanowi wzrost o 2,9 proc. Z gospodarstw domowych odebrano 11,3 mln ton śmieci, czyli 86,1 proc. wszystkich wytworzonych odpadów komunalnych. Co ciekawe, jeszcze w 2010 r. w Polsce zebranych zostało 10 mln ton odpadów komunalnych. Z tego 6,8 mln ton, czyli 67,7 proc. pochodziło z gospodarstw domowych. Widoczny jest zatem wyraźny wzrost skali problemu, jakiemu musimy stawić czoło.

Na jednego mieszkańca przypadało w 2020 r. średnio 342 kg zebranych odpadów komunalnych. Oznacza to wzrost o 10 kg w porównaniu z rokiem poprzednim. Dla porównania statystyczny Europejczyk wytwarza ok. 500 kg nieczystości. Przy tym – jak wynika z danych Eurostat – wartość ta w zależności od państwa waha się. W Rumunii jest to około 280 kg a w Danii nawet 844 kg na mieszkańca.

Według danych GUS w 2020 roku w Polsce do recyklingu oddanych zostało 26,7 procent odpadów komunalnych. Są to jednak wyłącznie dane z gmin na temat ilości śmieci, które zostały przekazane do zakładów recyklingu. Nie jest to zatem ilość odpadów, które zostały faktycznie przetworzone. Tych jest zdecydowanie mniej – szacuje się, że mniej więcej połowa. Związane jest to głównie z niską efektywnością selektywnej zbiórki odpadów w Polsce. Z jednej strony około połowa surowców nadających się do recyklingu ląduje w odpadach zmieszanych. Z drugiej strony w odpadach segregowanych znajdują się odpady, które do recyklingu się nie nadają. Według raportu IOŚ-PIB do recyklingu nadaje się nieco ponad 56% zawartości żółtych worków wyrzucanych przez Polaków. 

Potrzebne 25 mld zł na gospodarkę odpadami

Z analizy Instytutu Ochrony Środowiska wynika, że gospodarka odpadami, w tym ich recykling, wymaga blisko 25 mld zł nakładów inwestycyjnych. Bez dodatkowych instalacji nie ma szans na osiągnięcie zakładanych ekologicznych celów odzyskiwania surowców wtórnych. Aby osiągnąć cele Unii Europejskiej należy wybudować ok. 200 sortowni o przepustowości 10 tys. ton rocznie lub część instalacji doposażyć. Koszt przygotowania tej infrastruktury to w krótszej perspektywie blisko 5 mld zł, a w dłuższej prawie 6 mld zł. Eksperci obliczyli, że w skali kraju potrzeba 2714 PSZOK-ów. Zatem należy wybudować 814 nowych i zmodernizować ok. 30 proc. obecnie funkcjonujących. To nakłady ok. 4,4 mld zł.

Sprawa tworzyw sztucznych jest bardziej złożona. Brak jest dokładnych danych o zdolnościach przerobowych instalacji do recyklingu tych odpadów w Polsce. Szacunki mówią o 600 tys. tonach rocznie. Przetwarzanych jest tylko część odpadów. Reszta wysegregowanych, przygotowanych do przekazania odpadów zalega na placach magazynowych. Oznacza to, że wydajność instalacji recyklingu tworzyw sztucznych nie jest wystarczająca dla pokrycia obecnego zapotrzebowania. 

Recykling różnych strumieni odpadów

Jak wygląda recykling różnych strumieni odpadów? Tworzywa sztuczne i metal, które nadają się do przetworzenia, ale są zanieczyszczone innymi odpadami, można odzyskać w sortowni. Jednak nie istnieją procesy technologiczne, które umożliwiłyby przekształcenie zanieczyszczonego tłuszczem papieru w wartościową pulpę. Nie jest też proste oddzielenie składników nadających się do kompostowania od pozostałych. Dlatego znaczna część odpadów z brązowego kosza, wyrzuconych w plastikowych workach, trafia na wysypisko. Pozostałe często zawierają substancje szkodliwe. Mało osób zdaje sobie sprawę, że chociażby torebki z herbatą, które mogą uwalniać mikroplastiki, są zbyt małe by można je było efektywnie oddzielić od  reszty masy kompostowej.

Niska efektywność zbiórki odpadów

Niska efektywność selektywnej zbiórki odpadów nie powinna dziwić. Jest to problem nie tylko polski, chociaż jego skala w naszym kraju jest relatywnie wysoka. Stanowi pochodną kilku elementów.

Obecnie większość kosztów – finansowych i pozafinansowych – obciąża ostatnie ogniwa łańcucha. Głównie gospodarstwa domowe i podmioty zobowiązane do prowadzenia zbiórki i przetwórstwa odpadów. Są to jednocześnie podmioty, które w najmniejszym stopniu korzystają z wprowadzania nowych materiałów do obrotu. Relatywnie najmniejsze koszty ponoszą podmioty, które na wytwarzaniu i wprowadzaniu do obiegu materiałów stających się później odpadami korzystają najbardziej. 

Efektywność systemu selektywnej zbiórki zależy w znacznym stopniu od decyzji i zachowań indywidualnych gospodarstw. Przy czym wymagania selektywnej zbiórki są dla nich bardzo wysokie. Po pierwsze konieczne jest posiadanie co najmniej 5 pojemników na śmieci. W warunkach małych polskich mieszkań stanowi to wyzwanie. Po drugie nie zawsze jasne jest jak należy odpady segregować. Na przykład, czy można do niebieskiego kosza wyrzucić papier ze zszywką? Proces ten jest czaso- i pracochłonny. Kolejny przykład – nie wolno wyrzucać bioodpadów w folii, należy myć pojemniki, etc. 

Na domiar złego, recykling na razie jest mniej opłacalny niż stosowanie nowych surowców. Związane to jest z wysokimi kosztami utrzymania systemu przy niskich wpływach ze sprzedaży surowców wtórnych. Ponadto większość materiałów z recyklingu nie nadaje się do wielokrotnego zastosowania. Z każdym kolejnym cyklem spada ich jakość. 

Problem elektrośmieci

Osobny problem stanowią elektrośmieci i śmieci niebezpieczne. Chociaż stanowią największe zagrożenie dla środowiska, system ich zbiórki jest wyjątkowo wymagający dla użytkownika. W Warszawie małogabarytowe odpady tego typu zbierane są wyłącznie raz w tygodniu, w soboty. Do tego przyjmuje je zaledwie kilka punktów PSZOK na terenie miasta. Dla wielu osób pozbycie się kilku starych żarówek i baterii może stanowić nie lada wyzwanie.

Stało się jasne, że bez dalszych zmian i nowych przedsięwzięć, osiągnięcie celu zamknięcia obiegu do 2050 roku nie będzie możliwe. 

Jakie zmiany może przynieść przyszłość? 

Większa odpowiedzialność producentów i podmiotów wprowadzających do obrotu za recykling

Dotychczas producenci byli w niewielkim stopniu pociągani do odpowiedzialności za wytworzone przez siebie śmieci. Widać to m.in. na przykładzie regulacji wprowadzania na rynek opakowań. Obecnie podmioty wprowadzające do obrotu w Polsce produkty w opakowaniach zobowiązane są do wywiązania się z obowiązku recyklingu analogicznych opakowań. Obowiązek ten był jednak praktycznie martwy, ponieważ opłata produktowa, którą ponosi się w wyniku niewywiązania się z niego jest relatywnie niska. 

Nowe regulacje oraz propozycje dalszych kierunków działań formułowane przez Komisję Europejską zmierzają w stronę przeniesienia większej części kosztów systemu zarządzania odpadami na producentów. Aktualnie w Polsce przygotowuje się zmiany w związku ze znowelizowaną dyrektywą unijną ws. odpadów, wprowadzającą pojęcie Rozszerzonej Odpowiedzialności Producentów, tak zwany ROP. Zmiany wejdą w życie od 2023 roku. Największą zmianą będzie wprowadzenie nowej “opłaty produktowej” stanowiącej de facto formę dodatkowego opodatkowania producentów. Taka forma obciążenia wytwórców rodzi poważne wątpliwości zarówno ze strony dotkniętych nią przedsiębiorców, jak i ekologów. Chociaż dodatkowe pieniądze pozwolą pozyskać środki na dofinansowanie systemu recyklingu, rozwiązanie to niekoniecznie będzie sprzyjać zwiększaniu jego efektywności. Podatek ten może nie tyle przyczynić się do bardziej zrównoważonej produkcji, generującej mniejsze ilości lepiej nadających się do przetworzenia odpadów, co do przerzucenia kosztów na gospodarstwa domowe w postaci wzrostu cen towarów konsumpcyjnych. 

Dlatego już w tej chwili rozważa się też kolejne możliwości.

Ujednolicenie systemu selektywnej zbiórki na terenie UE i wprowadzenie znakowania opakowań 

Nowe propozycje idą w kierunku ujednolicenia systemów selektywnej zbiórki odpadów w państwach unijnych. Rozważa się również wprowadzenie obowiązku znakowania opakowań pod kątem tego, do którego pojemnika na odpady powinny trafić. Ma to pomóc konsumentom w lepszej segregacji. Może także skłonić producentów do wyboru opakowań nadających się do recyklingu i likwidacji zjawiska sprzedaży produktów w trudnorecyklingowalnych opakowaniach wielomateriałowych stylizowanych na ekologiczne, na przykład papierowych torebkach z plastikowym okienkiem.

Ograniczenia materiałowe dla opakowań

Nowe propozycje przepisów mają na celu również zmniejszenie złożoności opakowań oraz liczby materiałów, z których są wykonywane. Obejmują zakaz wykorzystania określonych materiałów do wybranych celów opakowaniowych w przypadku, gdy występują dobrze recyklingowalne zamienniki. 

W dłuższej perspektywie zmiany te mogą zmierzać w kierunku pełnej standaryzacji i ujednolicenia opakowań dla różnych typów produktów. Na przykład – jeden typ butelek, tacek, torebek, nadający się do wielokrotnego recyklingu i zapewniający wysoką jakość przetworzonego materiału. 

Technologia i recykling 

Lepsze technologie segregacji i oczyszczania odpadów rozwiązałyby szereg istniejących problemów oraz istotnie podniosłyby efektywność procesu odzysku. Zaawansowane technologie tego typu mogą nawet umożliwić wysoki procent odzysku ze śmieci niepoddanych wstępnej segregacji. Innym podejściem jest rozwój nowych sposobów wykorzystania istniejących materiałów wtórnych. 

Recykling i wykorzystanie sztucznej inteligencji (AI), uczenia maszynowego i robotyki 

Sztuczna inteligencja pozwala przyspieszyć proces wtórnej segregacji odpadów oraz zwiększyć poziom odzysku także z frakcji zmieszanych. W przyszłości zaawansowane technologie AI mogą pozwolić na rozdzielenie nawet drobnych zanieczyszczeń. 

Próbując rozwiązać problem recyklingu firmy już dziś sięgają po rozwiązania stosujące sztuczną inteligencję, uczenie maszynowe i robotykę do sortowania odpadów i tworzyw sztucznych. 

Kamery i zaawansowane technologicznie systemy komputerowe, które zostały przeszkolone w rozpoznawaniu konkretnych przedmiotów, prowadzą ramiona robotów, aby wychwytywać surowce wtórne. Ponadwymiarowe palce z czujnikami przymocowane do ramion są w stanie wyłapać puszki, szkło, plastikowe pojemniki i wszelkie inne przedmioty nadające się do recyklingu ze śmieci i umieścić je w odpowiednich pojemnikach. Liderzy branży opracowali roboty, które potrafią rozpoznawać różne kolory, tekstury, kształty i rozmiary tworzyw sztucznych, mogące pracować dwa razy szybciej niż ludzie, 24 godziny na dobę. Rozwój sortowania zrobotyzowanego wymaga jednak pewności firm, że otrzymają odpowiednie ilości odpadów, aby uzasadnić wysoki koszt robotów i źródeł ich zasilania.

Startupy w sortowaniu odpadów

Sortowaniem odpadów zajmuje się coraz więcej start-upów. ZenRobotics, światowy lider w dziedzinie inteligentnego, zrobotyzowanego recyklingu, była pierwszą firmą, która zastosowała roboty sortujące oparte na sztucznej inteligencji w złożonym środowisku sortowania odpadów. Robot Heavy Picker może w ciągu godziny zebrać do 6000 sztuk odpadów. Robot Fast Picker może zebrać do 4000 sztuk odpadów w ciągu godziny. CleanRobotics stworzyła TrashBot – autonomiczny system wykorzystujący robotykę, wizję komputerową i sztuczną inteligencję do wykrywania i oddzielania śmieci od surowców wtórnych. Firma Greyparrot opracowała z kolei oprogramowanie do rozpoznawania odpadów, umożliwiające monitorowanie, audyt i sortowanie odpadów na skalę przemysłową. Rozwiązanie Greyparrot jest wdrażane na ruchomych przenośnikach taśmowych w zakładach sortowania i odzysku. Everest Labs oferuje z kolei RecycleOS℠ – system operacyjny oparty na sztucznej inteligencji, który zwiększa odzyskiwanie surowców wtórnych i ich wykorzystanie w produkcji.

Dostawcy usług komunalnych już kooperują z tymi start-upami czy innymi dostawcami rozwiązań AI, badają i wdrażają roboty w swoich zakładach. Są to między innymi włoska Hera, francuska Veolia, hiszpański Ferrovial czy duńska firma Solum. 

Potrzebne są nowe technologie 

Nowe technologie oczyszczania papieru z barwników i klejów

Papier kolorowy i klejony nie zawsze nadaje się do recyklingu. Nawet jeśli się nadaje, obecnie trudne jest osiągnięcie wysoko jakościowej pulpy, która nadawałaby się do różnych zastosowań. Obecnie wykorzystywane technologie cechują się niską efektywnością oraz same w sobie nierzadko charakteryzują się niekorzystnym wpływem na środowisko ze względu na stosowanie szkodliwych związków chemicznych. 

Nowe  technologie oczyszczania papieru z tłuszczu

Aktualnie technologie takie nie są wykorzystywane w procesie obróbki papieru. Papier mocno zanieczyszczony tłuszczem nie nadaje się do odzysku. Wzmacnia to rolę i znaczenie wstępnej segregacji odpadów przez gospodarstwa domowe. Rozwój efektywnych kosztowo technologii odtłuszczania papieru istotnie podniósłby poziom recyklingu tego surowca oraz otworzył teoretyczną możliwość uzyskania wysokich wskaźników odzysku w modelu single-stream recycling (z pominięciem wstępnej segregacji). 

Technologie biodegradacji materiałów niebiodegradowalnych

Od połowy XX wieku produkcja tworzyw sztucznych gwałtownie wzrosła, a wynikające z tego zanieczyszczenie stało się globalnym problemem ekologicznym. Stopniowo zastępujemy tworzywa sztuczne opcjami bardziej przyjaznymi dla środowiska, ale musimy utylizować te, które już są w środowisku. Prowadzone są prace nad biodegradowalnością materiałów, które w naturalnych warunkach degradują się przez tysiące lat, na przykład plastików. W przypadku takich technologii szczególne znaczenie ma to, aby produkty rozkładu były neutralne dla środowiska. Na przykład istnieją obawy, że popularny do niedawna plastik oksydegradowalny pozostaje w środowisku w postaci niebezpiecznych mikroplastików. 

Pewną ciekawostką, która może pomóc naukowcom są gąsienice moli woskowych, żywiące się plastikiem. Wosk pszczeli, naturalny pokarm tych gąsienic, i LDPE, plastik używany do produkcji toreb na zakupy, są zbudowane z niemal identycznych łańcuchów węgla i węglowodorów. Bakterie jelitowe gąsienic mogą degradować i przetwarzać plastik jak tradycyjne źródło pożywienia, wytwarzając biodegradowalny glikol jako produkt uboczny. Badania wykazały, że wydalanie tego glikolu można ograniczyć poprzez stosowanie antybiotyków. Istnieje nadzieja, że te gąsienice mogą być kluczem do lepszego zrozumienia jak przebiega biodegradacja plastiku, a nawet mogą pomóc w zmniejszeniu jego ilości na wysypiskach śmieci.

Nowe zastosowania surowców wtórnych

Pomóc mogą również technologie umożliwiające wykorzystanie na masową skalę plastiku z recyklingu w budownictwie i meblarstwie. Aktualnie realizowane są już wczesne projekty indywidualne stanowiące zaczątek trendu. Na przykład pewnej lokalnej firmie udało się opatentować system cegieł i słupów wykonanych z przetworzonego plastiku, które następnie łączy się jak klocki Lego w system budowlany pozwalający na zbudowanie domów o wysokości do dwóch pięter w ciągu pięciu dni. 

Zmniejszenie ilości wytwarzanych odpadów (zero waste)

Minimalizacja produkcji odpadów wydaje się potencjalnie najskuteczniejszym sposobem ograniczania problemu śmieciowego. Aktualnie, jednak, trend ograniczony jest do zachowań na poziomie gospodarstw domowych, przy czym podążanie za nim jest bardzo czaso- i pracochłonne. Zarówno dzisiejszy tryb życia jak i rozwiązania logistyczne i infrastrukturalne nie ułatwiają zadania. W przyszłości możliwe jest jednak wdrożenie innowacji, które pozwolą to zmienić. W szczególności należałoby skupić się na ekosystemie umożliwiającym zastępowaniem produktów i opakowań jednorazowych rozwiązaniami do wielokrotnego użytku. Pozwoliłoby to ominąć proces recyklingu i produkcji.

Opakowania wielorazowe

Opakowania i zabezpieczenia wielokrotnego użytku, które zastąpiłyby opakowania jednorazowe – pojedyncze, transportowe i zbiorcze,  będą musiały zapewniać trwałość, higienę i nadawać się do wielu zastosowań. 

Wykorzystanie opakowań wielorazowych – zwrotnych, wymagać będzie innowacji w zakresie rozwiązań logistycznych. Ładunki nie będą wówczas podróżować wyłącznie od sprzedawcy do klienta, lecz także w kierunku przeciwnym. Rozwiązaniom takim sprzyjać może postęp technologiczny w obszarze IoT oraz AI – umożliwiający optymalizację transportu w taki sposób, aby maksymalnie wykorzystać puste przebiegi, nie zwiększając dodatkowo śladu węglowego. W obszar ten wpisywać się także mogą dogodnie zlokalizowane punkty zbiórki lub zbiorczo-odbiorcze, na wzór dzisiejszych paczkomatów. 

Upowszechnieniu opakowań wielokrotnego użytku sprzyjać może także wspomniana już wcześniej standaryzacja opakowań. Wykorzystanie identycznych opakowań przez różnych producentów pozwoliłaby na stworzenie wspólnego, efektywnego i wygodnego dla konsumenta systemu ich zbiórki i ułatwiłoby recykling. 

Ponadto o wpływie m.in. odpadów na zmiany klimatu można przeczytać w naszym artykule “Antropogeniczne zmiany klimatu” opublikowanym w ramach cyklu Megatrendy 2050.