Godišnje se u svijetu proizvedu milijuni tona mulja (engl. Sewage sludge (SS)) iz procesa obrade otpadnih voda. Prema statističkim podatcima Eurostata trenutna ukupna proizvodnja SS može se približno procijeniti na oko 10 milijuna tona suhe tvari (ST) u 27 država članica EU, što znači da su prethodno dane procjene značajno premašile realne vrijednosti. Prema dostupnim podacima, svaka osoba proizvode 35 do 85 grama suhe tvari (ST) mulja po ekvivalent stanovniku (ES) na dan. U Hrvatskoj se prema podatcima dostupnim s postojećih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda (UPOV) ta vrijednost kreće oko 40 do 55 g ST/ES·d.
Zbrinjavanje mulja predstavlja izazove s kojima se upravitelji UPOV-a moraju suočiti tradicionalnim metodama zbrinjavanja ili primjenom inovativnih metoda recikliranja mulja. Uglavnom su prisutne dvije prakse za rješavanje ovog problema, a to su odlaganje mulja kao krutog otpada, što uključuje privremeno odlaganje na odlagališta (prema zakonskoj regulativi do 12 mjeseci) te korištenje mulja na poljoprivrednim i nepoljoprivrednim tlima.
Izravno korištenje mulja s UPOV-a na poljoprivrednim tlima (kao gnojivo ili poboljšanje tla) pogodna je zbog visokog udjela organske tvari (> 50%) te prisutnosti hranjivih tvari (primjerice dušika (N) i fosfora (P)) koje mogu poboljšati plodnost tla. No, unatoč prednostima primjene mulja s UPOV-a na poljoprivrednim tlima, ova praksa se u pojedinim zemljama napušta zbog prisutnih rizika na okoliš i ljudsko zdravlje. Iako je kontaminiranost mulja teškim metalima posljednjih godina konstantna ili čak u opadanju, raste broj drugih onečišćivala. To uključuje ostatke farmaceutskih proizvoda (droge, antibiotike, kontracepcijska sredstva), proizvode za osobnu njegu, endokrine disruptore, sintetske steroide i patogene, a prisutni su i brojni rizici vezani uz prisutnost organskih onečišćivala poput policikličkih aromatskih ugljikovodika (PAU), dioksina i furana (PCDD/F), polikoloriranih bifenila (PCB).
Dosadašnja politika EU bila je usredotočena na visoke standarde u pogledu pročišćavanja otpadnih voda, dok je znatno manji fokus bio usmjeren na gospodarenje muljem, te obnavljanje vrijedne energije, ključnih hranjivih tvari (kao što su dušik (N) i fosfor) (P)) te ostalih vrijednih sirovina prisutnih u mulju. Ovi su elementi od velikog interesa jer EU promovira koncept kružnog gospodarstva u okviru zelenog plana koji također slijedi trend nultog onečišćenja.
Procjene EU iz 2018. pokazuju da bi potpuna implementacija anaerobne digestije (AD) i viših stupnjeva termičke obrade SS za EU-27 potencijalno mogla povećati povrat energije između 2000 GWh i 3500 GWh uz obradu AD-om i oko 300 GWh električne energije uz više stupnjeve termičke obrade, što čini 8% do 14%, odnosno 1% ukupne energetske potrebe sektora pročišćavanja otpadnih voda u EU-27.
Ako se samo 50% od trenutnog odlaganja mulja zamijeni termičkom obradom, EU-27 bi mogla potencijalno oporabiti ukupno 1200 GWh energije u sklopu postupka termičke obrade SS.
Iako su prvotno tehnologije termičke obrade mulja imale za cilj smanjenje mase i volumena mulja, te uništenje toksičnih organskih tvari i patogena prisutnih u mulju, njihova korist je danas dodatno usmjerena na poboljšanje postojećih tehnologija s ciljem učinkovitijeg izdvajanja fosfora te korištenja nusprodukta/pepela čime se u potpunosti zatvara ciklus kružnog gospodarenja otpadnim vodama i generiranim muljem. Pepeo dobiven termičkom obradom mulja se zbog svog sastava više razmatra kao zamjenska sirovina za izradu građevinskih materijala, čime se zatvara cjelokupni ciklus kruženja te vrste otpada minimiziranjem emisija onečišćenja u okoliš i minimalnog odlaganja inertnog ili neopasnog otpada.
Dodatna prednost viših stupnjeva termičke obrade mulja je učinkovita iskoristivost preostale energije iz mulja, što same procese termičke obrade čini ekonomski učinkovitijim. Iako globalno gledano viši stupnjevi termičke obrade mulja nailaze na brojne otpore u javnosti, u razvijenim zemljama vide budućnost u recikliranju fosfora iz mulja s UPOV-a, pa se prema tome donose novi zakoni koji favoriziraju termičku obradu mulja i izdvajanje fosfora iz pepela (primjer Njemačka, Nizozemska, Švicarska).
Zamjena dijela sirove gline u proizvodnji opeke s otpadnim materijalima (mulj s UPOV-a ili pepeo dobiven njegovom termičkom obradom) pridonosi smanjenju korištenja sirove gline iz prirode i posljedično očuvanju sirove gline iz prirode, ali i rješava problem zbrinjavanja mulja s UPOV-a.
Ispitivanja na laboratorijskim uzorcima opeke projekta BRAVOBRICK pokazala su da je optimalan udio pepela iz procesa spaljivanja 10 mas%, dok je optimalan udio pepeo iz procesa uplinjavanja 5 mas.%. U skladu s tim proizvodnja blok opeke (MB-2-OPTIM) s 5 mas% pepela iz procesa uplinjavanja solarno (SO) i konvencionalno (KO) osušenog mulja s UPOV-a Karlovac provedena je u tvornici opeke Dilj d.o.o. (NEXE Grupa) na isti način kao i opeka koja se proizvodi na tradicionalan način.
Tablica 1. Tlačne čvrstoće opeke s 5 % pepela iz procesa uplinjavanja mulja s UPOV-a Karlovac (N mm¯²)
Tablica 2. Masena akrivnost 40Ka, 226Ra,232Th (228Ra), i 238U (Bq kg⁻¹) u opekama s 5 mas% pepela iz procesa uplinjavanja
Ispitivanja pokazuju da dodatak od 5 % pepela nije negativno utjecao na tlačnu čvrstoću opeke, naprotiv, uzorci opeke su pokazali veće ili približno jednake tlačne čvrstoće u odnosu na kontrolnu opeku, Tablica 1. Opeke izrađene od pepela (SO) imaju veće pojedinačne minimalne, maksimalne i srednje vrijednosti tlačne čvrstoće u odnosu na kontrolnu opeku i opeku od pepela (CO). Udio topivih soli u proizvedenim opekama od 5 % pepela u skladu je s europskim standardom EN 771-1 i standardom Ujedinjenog Kraljevstva BS 3921, Tablica 4., te su vrijednosti topivih soli znatno ispod gornjih granica propisanih za pojedine klase opeke.
Slika 1. Blok opeke proizvedene od 5 % pelpela iz procesa uplinjavanja mulja (KA) s lijeva na desno (SO) i (CO)
Slika 1. potvrđuje da opeke proizvedene od 5 % pepela estetski ne odstupaju od opeke proizvedene od konvencionalnih sirovina. Testovi izluživanja iz uzoraka opeke su za sve ispitane parametre znatno ispod graničnih vrijednosti inertnoga otpada, Tablica 3., što potvrđuje sigurnost korištenja pepela u proizvodnji opeke.
Tablica 3. Testovi izluživanja uzoraka opeke s 5% pepela iz procesa uplinjavanja mulja (KA) u usporedbi s graničnim vrijednostima za kategorizaciju otpada (mg kg–1)
Tablica 4. Udio topivih soli u opekama s 5 mas% pepela iz procesa uplinjavanja mulja (SO) i (CO)
Prema Europskoj komisiji, građevinski materijali prirodno sadrže različite količine radionuklida koji potječu iz stijena i tla. Masena aktivnost radionuklida u opekama koje sadrže 5 % pepela u skladu je s uobičajenim vrijednostima (odnosi se na prosječne nacionalne vrijednosti ponderirane po populaciji, dobivene iz različitih država članica EU-a) glinene opeke (dobivene iz tradicionalnih sirovina), te su daleko manje od maksimalnih vrijednosti, Tablica 2. Udio pepela 5% iz procesa uplinjavanja mulja pokazao se kao optimalan i u proizvodnji opeke standardnih dimenzija što potvrđuju prikazani rezultati. Tvornica opeke uvođenjem 5 % pepela u standardni proces proizvodnje opeke ne bi imala značajna odstupanja od standardne proizvodnje i postizanja standardne kvalitete opeke. Udjelom od 5 % pepela, uštedjelo bih se oko 15 do 20 tona dnevno prirodnih sirovina koje se koriste u standardnoj proizvodnji opeke (glina, piljevina).
Autori: Anđelina Bubalo, Dražen Vouk, Domagoj Nakić, Nina Štirmer, Karlo Nađ
