275

AGNIESZKA BIEDRAWA

*

Modele zarządzania odpadami komunalnymi

Słowa kluczowe

gospodarka odpadami – modelowanie gospodarki odpadami – szanse i zagrożenia

Streszczenie

Powstawanie odpadów staje się z dnia na dzień poważniejszym problemem nie tylko w skali krajowej, ale

i światowej. Głównymi przyczynami tego stanu są rosnąca liczba ludności, zwiększająca się produkcja dóbr
konsumpcyjnych i postęp technologiczny. Niniejszy referat traktuje o metodach modelowania w gospodarce
odpadami.

Jedną z metod modelowania w gospodarce odpadami jest Analiza Cyklu Życia LCA (Life Cycle Assess-

ment). Jest to narzędzie ekoprojektowania, zwanego także ekobilansowaniem, polegające na ocenie środowisko-
wych obciążeń, związanych z cyklem życia produktu lub działalności. Ocena cyklu życia LCA jest procesem dają-
cym możliwość określenia oddziaływania dowolnych grup lub projektów na środowisko w całym okresie życia
wyrobu, od pozyskania surowców przez produkcję i użytkowanie wyrobów, aż do ich końcowego składowania.

Kolejna metoda modelowania gospodarki odpadami jest model Triada, związany z prognozowaniem wy-

twarzania wszystkich frakcji odpadów w roku oceny.

W projektowaniu możemy przyjąć różne modele postępowania z odpadami i dla nich przeprowadzać od-

powiednie analizy. Priorytety opracowuje się z punktu widzenia dbałości o środowisko przyrodnicze, a nie
z pobudek ekonomicznych.

1. Wstęp

Powstawanie odpadów staje się z dnia na dzień poważniejszym problemem nie tylko w skali

krajowej, ale i światowej. Głównymi przyczynami tego stanu są rosnąca liczba ludności, zwiększa-
jąca się produkcja dóbr konsumpcyjnych i postęp technologiczny. Intensywny rozwój różnych dzie-
dzin techniki i gospodarki, wprowadzenie coraz nowszych technologii doprowadziły do przeciąże-
nia środowiska naturalnego [1].

Obok obszarów silnie przekształconych przez człowieka istnieją jeszcze zakątki, w których za-

chowała się przyroda mało zmieniona od wieków, które zasługują na pełną ochronę. Niestety dzie-
je się inaczej. Podlegają one wpływowi zewnętrznych źródeł emisji, które powodują dewastację
roślinności i zwierząt. Niszczenie środowiska powoduje także nadmierny ruch turystyczny i presja

*

Katedra Ekologii Terenów Przemysłowych, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

e-mail: [e-mail]

Biedrawa A.: Modele zarządzania odpadami komunalnymi

276

urbanizacji. Działanie tych czynników może wkrótce doprowadzić do zachwiania równowagi eko-
logicznej na obszarach o cennych walorach przyrodniczych [ibid.].

2. Gospodarowanie odpadami

Gospodarowanie odpadami, w tym komunalnymi, jest jednym z często rozpatrywanych proble-

mów w dążeniu do właściwej ochrony zdrowia ludzi i innych organizmów żywych w ich natural-
nym środowisku bytowania. Zagospodarowanie odpadów polega na ich usuwaniu, wykorzystywa-
niu i unieszkodliwianiu i może być prowadzone nie tylko prze gminne jednostki organizacyjne, ale
i także przez inne podmioty gospodarcze.

W każdym systemie działania, także tym związanym z gospodarką odpadami, pojawiają się

tzw. sytuacje decyzyjne, czyli ogół czynników, które wyznaczają w sposób bezpośredni postępo-
wanie decyzyjne dowolnego podmiotu (decydenta) podejmującego decyzję [2].

Podjęcie właściwej decyzji w gospodarce odpadami wymaga posiadania wiedzy na temat czyn-

ników wpływających na obecne i prognozowane wytwarzanie i selektywne przetwarzanie odpadów.

Wiele problemów decyzyjnych powstających w sytuacjach decyzyjnych w sferze organizacji

produkcji, zarządzania, ale także planowania gospodarki odpadami można odwzorować za pomocą
odpowiedniego modelu decyzyjnego i rozwiązać go poprzez zadania operacyjne.

Rysunek 1. Model decyzyjny założenia

[opracowanie autorskie na podstawie literatury]

Figure 1. Decision-making model assumptions [use to develop on the basis of the literature]

Jednym z najtrudniejszych etapów jest zaplanowanie i stworzenie modelu. W praktyce nie jest

łatwe wyróżnienie najważniejszych cech sytuacji decyzyjnej i ujęcie ich w modelu ze względu
na to, że tę samą sytuację często można przedstawić za pomocą kilku modeli, a od wyboru modelu
zależą szanse jego efektywnego rozwiązania.

Metody optymalizacji rozwiązywania problemów w gospodarce odpadami wynikają z zasady

zrównoważonego rozwoju, czyli rozwoju społeczno-gospodarczego, który zapewni zaspokojenie
potrzeb współczesnego społeczeństwa przyszłych pokoleń bez naruszania środowiska przyrodni-
czego.

3. Programy gospodarowania odpadami jako strategia

Optymalne rozwiązanie problemu gospodarowania odpadami gwarantują przede wszystkim długo-

terminowe programy inwestycyjne – wdrażane sukcesywnie i z dużą konsekwencją, które powinny
określać:

Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2009

277

−

obszar objęty systemem gospodarowania odpadami,

−

ilość i skład odpadów oraz prognozę zmian,

−

rodzaj odpadów objętych systemem usuwania i unieszkodliwiania,

−

techniki gromadzenia, wywozu i unieszkodliwiania.

Ogólnie mówiąc celem jest osiągnięcie racjonalnego systemu gospodarowania odpadami komu-

nalnymi, przy uwzględnieniu aspektów społecznych, środowiskowych i ekonomicznych. W syste-
mie tym możliwa powinna być identyfikacja szczegółowo określonych celów, takich jak zadowo-
lenie mieszkańców, ochrona środowiska, zmniejszenie strumienia odpadów.

Do aspektów społecznych zaliczamy:

−

społeczną akceptację,

−

prawa i obowiązki obywateli,

−

zaangażowanie społeczeństwa.

Do względów ekonomicznych należy zaliczyć między innymi:

−

przygotowanie zmniejszenia kosztów inwestycyjnych budowy obiektów unieszkodliwiania lub
składowania odpadów;

−

zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych instalacji obróbki odpadów;

−

efektywniejsze wykorzystanie obiektów zagospodarowania odpadów [8].

Aspekt ochrony środowiska to:

−

możliwość zastosowania wysoko zaawansowanych technicznie zabezpieczeń środowiska przed
migracją zanieczyszczeń,

−

łatwiejsza kontrola stanu środowiska (monitoring),

−

możliwość wprowadzenia selektywnej zbiórki odpadów.

Przy planowaniu optymalizacji procesów działanie wstępne będą opierać się na stworzeniu

odpowiednich scenariuszy postępowania. Przykładowo gospodarka odpadami może składać się
z różnych segmentów, takich jak:

−

sortowanie i odbiór wszelkich odpadów, (w każdej ilości) odpadów pochodzących z selektyw-
nej zbiórki odpadów komunalnych (w systemach pojemnikowych i workowych),

−

zbiórki odpadów,

−

odbioru i transportu,

−

unieszkodliwiania: utylizacji, recyklingu.

Z planowaniem optymalizacji procesów w gospodarce odpadami ściśle wiążą się nie tylko sce-

nariusze postępowania z nimi, ważne są na pewno, a może i przede wszystkim, czynniki wpływa-
jące na ich powstawanie. Do grupy głównych czynników możemy zaliczyć:

−

liczbę mieszkańców,

−

liczbę turystów,

−

przedział wiekowy mieszkańców,

−

rodzaje i wielkość gospodarstw domowych,

−

rodzaje działalności gospodarczej (zatrudnienie),

−

bezrobocie.

4. Optymalizacja w gospodarce odpadami - założenia ogólne

W ogólnym zadaniu optymalizacyjnym należy znaleźć zbiór zmiennych decyzyjnych x = {x

1

,

x

2

,... x

n

} optymalizujący (maksymalizujący lub minimalizujący) funkcję postaci:

x

F

F

j

)

(

=

dla

n

j

,...,

2

,

1

=

Biedrawa A.: Modele zarządzania odpadami komunalnymi

278

przy jednoczesnym spełnieniu układu równań bądź nierówności

i

j

i

b

x

G

}

,

,

){

(

≥

=

≤

dla

m

i

,...,

2

,

1

=

0

≥

j

x

dla

n

j

,...,

2

,

1

=

Funkcję F nazywa się funkcją celu, natomiast układ równań bądź nierówności zbiorem ograni-

czeń optymalizowanego systemu. Ograniczeniem natomiast nazywa się każde równanie lub nierów-
ność, którą muszą spełniać rozwiązania dopuszczalne. Zbiór ograniczeń wyznacza tzw. obszar roz-
wiązań dopuszczalnych.

Przykładowe modele optymalizacyjne, tzw. funkcje celu, w optymalizacji systemów gospodar-

ki odpadami mogą sobie stawiać za główne cele: minimalizację kosztów transportu, oraz kosztów
przeróbki i unieszkodliwiania odpadów [3].

5. Modele gospodarowania odpadami

Jedną z uznanych metod modelowania w gospodarce odpadami jest Analiza Cyklu Życia LCA

(LCA – Life Cycle Assessment). Termin ten został po raz pierwszy wprowadzony na konferencji
SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) w Vermont w roku 1990. Ocena
cyklu życia jest procesem kompleksowym, obejmującym analizę opłacalności przedsięwzięć inwe-
stycyjnych z jednoczesnym zwróceniem uwagi na zmniejszenie ich negatywnego oddziaływania
na środowisko [4].

Analiza Cyklu Życia używana jest jako narzędzie ekoprojektowania, zwanego także ekobilansowa-

niem, polegającym na ocenie środowiskowych obciążeń, związanych z cyklem życia produktu lub dzia-
łalności. LCA ma na celu identyfikację zużytych materiałów, powstałych odpadów oraz ocenę oddziały-
wania tych czynników na środowisko naturalne.

Jednym z podstawowych założeń LCA jest badanie aspektów środowiskowych i potencjalnych

wpływów w całym okresie życia wyrobu, począwszy od pozyskania surowców poprzez produkcję
i użytkowanie wyrobów, aż do ich końcowego składowania [6].

Ogólnie mówiąc, celem jest osiągnięcie racjonalnego systemu gospodarowania odpadami komu-

nalnymi, przy uwzględnieniu aspektów społecznych, środowiskowych i ekonomicznych. W syste-
mie tym powinna być możliwa identyfikacja bardziej określonych celów, takich jak zadowolenie
mieszkańców, ochrona środowiska, zmniejszenie strumienia odpadów.

Rysunek 2. Etapy modelowania z wykorzystaniem LCA

[opracowanie autorskie na podstawie literatury]

Figure 2. The stages of modeling with the use of LCA [use to develop on the basis of the literature]

Planowanie

i przestrzeganie

prawa

Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2009

279

Metoda LCA opisana pokrótce w niniejszym, jako metodyka gospodarowania odpadami zo-

stała zastosowana m.in. w projekcie realizowanym w ramach 5. Programu Ramowego UE przez
konsorcjum składające się z 12 partnerów z 9 państw. Koordynatorem projektu jest Technische
Universität Darmstadt, a polskimi uczestnikami są Politechnika Wrocławska oraz WAMECO[7].

Głównym celem projektu był:

−

wybór wskaźników oceny aspektów ekonomiczno – społeczno - środowiskowych gospodarki
odpadami,

−

stworzenie modelu prognozującego powstawanie odpadów komunalnych na podstawie wybra-
nych powyżej wskaźników,

−

opracowanie optymalnych scenariuszy zintegrowanej gospodarki odpadami dla sześciu wybra-
nych miast i regionów z Hiszpanii, Grecji, Polski, Litwy oraz Słowacji (Barcelona, Tarragona,
Xanthi, Wrocław, Kaunas, Nitra).

Kolejna metoda modelowania gospodarki odpadami jest model Triada. Jest on związany z prog-

nozowaniem wytwarzania wszystkich frakcji odpadów w roku oceny. W momencie podjęcia próby
selektywnego zbierania odpadów przez mieszkańców badanych terenów ich zachowanie warunku-
je prawidłowość wykonania zadań operacyjnych. Według modelu Triada zachowanie ludności za-
leży od trzech czynników:

−

motywacji (czy mieszkańcy są odpowiednio motywowani do podjęcia selektywnej zbiórki od-
padów),

−

zdolności (czy mieszkańcy są fizycznie przygotowani do selekcji odpadów),

−

możliwości (czy stworzono mieszkańcom możliwość prowadzenia selektywnego gromadzenia
odpadów) [5].

Rysunek 3. Model Triada – zachowanie ludzkie w aspekcie selektywnej zbiorki odpadów

Figure 3. Triad-model human behavior in terms of selective waste collection

Wytworzone odpady

Stan selektywnej zbiorki

odpadów

Biedrawa A.: Modele zarządzania odpadami komunalnymi

280

Na powyższym rysunku przedstawiono wpływ trzech wskaźników zachowań ludzkich na sku-

teczność selektywnej zbiórki odpadów. Ze schematu wynika, iż skuteczność selektywnego zbiera-
nia będzie maksymalna, gdy któryś ze wskaźników osiągnie wartość maksymalną. Dlatego też
samorządy powinny skupić się na jak najdogodniejszym umożliwieniu mieszkańcom selektywnej
zbiórki odpadów. Mogą to osiągnąć m.in. przez zaoferowanie odpowiedniego wyposażenia tech-
nicznego, np. pojemników na różne frakcje odpadów, worków na odpady, częstszy wywóz zebra-
nych odpadów. Motywacja i przygotowanie ludzi zależy od nich samych, jak i od odpowiedniej
kampanii informacyjnej, prowadzonej przez władze samorządowe. Jednak te dwa wskaźniki wpły-
wają w mniejszym stopniu na właściwość tego rodzaju modelowania.

6. Podsumowanie

W projektowaniu można przyjąć różne modele postępowania z odpadami i dla nich przeprowa-

dzać analizy wykazujące, które metody są dla danego produktu najodpowiedniejsze. Należy jednak
pamiętać, że przyjęte priorytety opracowuje się z punktu widzenia dbałości o środowisko natural-
ne, a nie z pobudek ekonomicznych.

Dobór i ocena metody postępowania z różnego rodzaju odpadami, w szczególności komunalny-

mi, może być śmiało dokonywana z wykorzystaniem metodyki oceny cyklu życia (LCA) lub mo-
delu Triada. Metody te rekomendowane są w wielu dokumentach UE, m.in. w Dyrektywie Parla-
mentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów – wybór
i oceny metod postępowania z odpadami (hierarchia odpadów)[6].

Stosowane techniki pozwolą efektywnie wykorzystywać zasoby uwzględniając, w odróżnieniu

od innych narzędzi, nie tylko ilość i jakość wytwarzanych odpadów i emisji, ale co najważniejsze
wpływ na środowisko przyrodnicze.

By móc uwzględnić wszystkie czynniki środowiskowe, związane z zintegrowanym systemem

gospodarki odpadami komunalnymi, planujący system musi mieć w dyspozycji narzędzia, umożli-
wiające ocenę czynników, które mogą pojawić się w miejscu wytwarzania i zbierania odpadów aż
do ich ostatecznego unieszkodliwienia.

Zgodnie z tym faktem należy zbadać wpływ różnych scenariuszy na wykorzystanie zasobów

naturalnych i powstawanie zanieczyszczeń od chwili wydobycia surowców i ich przetworzenia.
Te powiązania mogą być wychwycone przez opisane metody gospodarowania odpadami.

Główny cel ochrony środowiska, ustanowiony na szczeblu międzynarodowym, krajowym i re-

gionalnym, koncentruje się obecnie w dwu zasadniczych strefach: oddalania zagrożeń globalnych,
w tym tych związanych z wyczerpywaniem się wartościowych zasobów przyrody związanych
z bezpieczeństwem ekologicznym, oraz kształtowania świadomości ekologiczną jednostki określo-
nej społeczności lokalnej. Wyznacza on szereg priorytetowych założeń, wśród których na uwagę
zasługują:

−

przeciwdziałanie niekorzystnym zmianom klimatu i przeciwdziałanie ich następstwom,

−

ochrona rzadkich zasobów biotycznych i krajobrazowych,

−

bezpieczeństwo ekologiczne obywateli,

−

zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych,

−

nowa i skuteczna gospodarka odpadami.

Stworzone modele, a za ich pomocą programy, mogą ułatwić podejmowanie decyzji związa-

nych z tworzeniem nowych technologii gospodarowania odpadami, czy też modernizacji już istnie-
jących, dokładniejsze oszacowanie kosztów systemu i czasu jego realizacji. Metody te mogą zostać
wykorzystane jako narzędzia wspierające proces podejmowania decyzji (Decision Support Tool)
w planowaniu systemów gospodarki odpadami komunalnymi. Dostępność informacji, zwiększa
się, co pozwala na coraz bardziej szczegółową analizę oraz dopracowanie i ulepszenie systemu
gospodarowania o nowe obszary zastosowań.

Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2009

281

Analiza Cyklu Życia LCA i Model Triada mogą mieć zastosowanie do modelowania rozwoju

zintegrowanych strategii gospodarki odpadami dla szybko rozwijających się miast i regionów
w tym gmin i powiatów.

Umożliwią one także badanie wpływu czynników losowych na proces projektowania i realiza-

cje danych projektów inwestycyjnych. Uzyskane w toku analiz wyniki pozwolą na optymalizację
procesu tworzenia i eksploatacji systemów gospodarowania odpadami.

Literatura

[1] Biedrawa A.: Zagrożenia terenów przyrodniczo cennych wynikające z niewłaściwej gospodarki odpa-

dami. III Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, Pro Futuro, Kraków, 2008.

[2] Biedugnis S., Podwójci P., Smolarkiewicz M.: Zarządzanie gospodarką odpadami komunalnymi w ska-

li mikro i makroregionalnej. Warszawa, wydaw. IPPT PAN, 2003.

[3] Biedugnis S., Podwójci P.: Model optymalizacyjny systemu wywozu i unieszkodliwiania odpadów ko-

munalnych w ujęciu dynamicznym. V Ogólnopolska Konferencja, Kompleksowe i szczegółowe proble-
my inżynierii środowiska, Ustronie Morskie-Kołobrzeg, 2001.

[4] Błędzki A: Recykling materiałów polimerowych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa,

1997.

[5] Boer E., Boer J., Jager J.: Planowanie i optymalizacja gospodarki odpadami. Wrocław Wyd. PZiTS,

2005.

[6] Kowalski Z., Kulczycka J., Góralczyk M.: Ekologiczna ocena cyklu życia procesów wytwórczych LCA.

Warszawa, PWN, 2007.

[7] Szpadt R.: Międzygminna gospodarka odpadami-zastosowanie oceny cyklu życia w planowaniu gospo-

darki odpadami. Wrocław, PZiTS, 2005.

[8] www.komunalne.info

AGNIESZKA BIEDRAWA

Models of Municipal Waste Management

Key words

utilities economy – modeling of the waste management – chances and threats

Abstract

The formation of waste is becoming more serious problem not only a national but also global. The main

causes of this state are a growing population, increasing production of consumer goods and technological
progress.

This paper deals with the modeling methods in waste management. One methods of modeling in utilities

economy is LCA (Life Cycle Assessment). This is a tool for ecoprojecting, also called ecobilansing, that is
based on the assumption of environmental strains, connected with life cycle of a given product or activity.
The assumption of LCA is the process which gives us possibilities to describe an influence of different groups
or projects on environment, during the whole life of the product, from gaining the staples through production
and usage of the products, to their final storage.

Another method of modeling the waste management is model of Triad. It is associated with forecasting

the production of all fractions of waste a year of assessment.

In the project we can accommodate different models of dealing with waste and for them analysis shows

which are most appropriate for the product. But we must remember that the priorities shall be developed in
terms of caring for the environment, and not from economic motives.