(Fr., enlèvement de déchets; Du.: Abfallbeseitigung; Eng.: waste disposal, refuse disposal), het totaal van handelingen waardoor afvalstoffen uit de samenleving worden afgezonderd, totdat een definitieve eindbestemming is bereikt.
Doordat afvalstoffen op de plaats waar zij ontstaan overbodig of ongewenst zijn, moeten zij worden verwijderd. In zijn eenvoudigste vorm bestaat het verwijderen uit het buiten de leefgemeenschap brengen en het aldaar achterlaten van het afval op een afvalstortplaats. Op het platteland was deze stortplaats vroeger de mestvaalt, waar het huishoudelijk afval te zamen met menselijke faecaliën, dierlijk en plantaardig afval verteerde tot een meststof die werd gebruikt op het land. Ook vanuit de stedelijke gebieden werden de afvalstoffen met dit doel afgevoerd naar het platteland. Van een geregelde, continue afvoer was aanvankelijk echter nog geen sprake, hetgeen vooral in de steden aanleiding gaf tot in hygiënisch opzicht minder gewenste toestanden.
In het midden van de 19de eeuw beginnen de grotere gemeenten de afvalverwijdering als dienstverlenende activiteit ten opzichte van de burgerij ter hand te nemen. Het primaire doel is het bevorderen van de algemene hygiëne en het voorkomen van het ontstaan en de verspreiding van ziekten. Hoewel dit reeds eerder tot de taak van de gemeenten behoort, wordt de zorg voor de openbare gezondheid in 1850 bij het ontstaan van de Gemeentewet voor het eerst als zodanig wettelijk vastgelegd. In de grotere gemeenten ontstaan zelfstandige gemeentelijke reinigingsdiensten. Veel later gaan ook de kleinere gemeenten over tot het verrichten van reinigingstaken; deze worden dan meestal ondergebracht in reeds eerder ingestelde diensten voor openbare werken, ook wel genoemd publieke werken of -gemeentewerken.
Gedurende lange tijd zijn er tussen de gemeenten onderling vrij grote verschillen in de uitvoering en de inhoud van de reinigingstaak. Is op het platteland de behoefte aan dienstverlening door of vanwege de gemeentelijke overheid aanvankelijk nog geheel niet aanwezig, in de stedelijke gebieden is dit wel het geval. Voordat de riolering zijn intrede doet worden, waar nodig, naast huishoudelijke afvalstoffen, winkel- en bedrijfsafval, ook faecaliën door de reinigingsdiensten verwijderd, dit laatste door het ophalen van tonnen (tonnenstelsel), het legen van beerputten enz. Daarnaast gaat ook het schoonhouden van markten, havens, grachten, de openbare weg, plantsoenen, parken enz. tot de vaste reinigingstaak behoren.
Tot het begin van de 20ste eeuw is de verwerking van afvalstoffen, nadat deze zijn ingezameld, geen enkel probleem. De afvalstoffen, die voor het merendeel uit organisch materiaal bestaan laat men op hopen vergisten. In combinatie hiermee wordt ook slib uit beerputten meeverwerkt; het geheel wordt als organische meststof toegepast op het land. Door een toenemend gebruik van kunstmest en de invoering van de riolering (waardoor beer als meststof komt te vervallen) daalt de vraag naar stadsvuilcompost. Het wordt een algemeen gebruik de afvalstoffen af te voeren naar open stortplaatsen in de omgeving, vaak op laaggelegen stukken grond en in water. De nadelige gevolgen hiervan doen zich het sterkst gevoelen in de dichtstbevolkte gebieden en het zijn dan ook het eerst de grote steden die problemen ondervinden met het verkrijgen van stortplaatsen. Dit heeft tot gevolg dat de steden Rotterdam en Amsterdam reeds in het begin van deze eeuw resp. in 1912 en 1917 overgaan op het verbranden van afvalstoffen in speciale verbrandingsovens. De warmte die bij de verbranding ontstaat wordt daarbij, hetgeen voor die tijd zeer modern is, gebruikt voor de opwekking van elektriciteit. Een derde verbrandingsinstallatie, echter zonder warmtebenutting, wordt enkele tientallen jaren later gebouwd in Dordrecht (1939).
Inmiddels is de gemeente Den Haag in 1929 overgegaan op een geheel andere verwijderingsmethode, namelijk afvoer van afvalstoffen per trein naar de provincie Drenthe. Het doel van deze afvoer is tweeledig, nl. verwijdering van het stedelijk afval en ontginning van landbouwgronden door compostering op grote schaal. Voor de afvoer en de verwerking der afvalstoffen wordt in dat jaar de NV Vuilafvoermaatschappij (VAM) opgericht. De compostproduktie is aanvankelijk geheel gericht op landontginning ter plaatse, later ook op toepassing in de landbouw elders in Nederland.
In 1952 wordt naast de Vuilafvoermaatschappij de Stichting Compost opgericht, met het doel het geven van advies en het doen van onderzoek op het gebied van bereiding en toepassing van compost. De Stichting is een overheidsstichting, evenals de NV VAM ressorterend onder het Ministerie van Landbouw en Visserij.
Behalve het door de NV VAM toegepaste composteringssysteem (systeem-Van Maanen) komen er na 1950 systemen waarbij de afvalstoffen eerst aan een machinale voorbewerking worden onderworpen. Door deze voorbewerking worden deze systemen geschikt voor toepassing op gemeentelijke industrieterreinen. Mede door stimulering van uit het Ministerie van Landbouw (o.a. door terbeschikkingstelling van financieringsmiddelen) komen in de periode
1952...1968 een 15-tal gemeentelijke compostbedrijven tot stand. Deze bedrijven is echter geen lang leven beschoren; wijzigingen in de aard en samenstelling der stedelijke afvalstoffen, alsook wijzigingen in de afzetmarkt van compost zijn er oorzaak van dat het merendeel dezer bedrijven weer uit bedrijf genomen wordt binnen de aanvankelijk geplande afschrijvingstermijn.
In de jaren zestig begint de afvalverwijdering, in het bijzonder de verwerking van afvalstoffen, steeds meer de aandacht te vragen. Naar schatting bestaan er dan in Nederland ca. 2500 grote en kleine stortplaatsen, waarheen de afvalstoffen min of meer ongecontroleerd worden afgevoerd. Als gevolg van de groeiende bevolking en de toenemende industrialisatie en welvaart neemt de afvalhoeveelheid van jaar tot jaar toe. De groei in hoeveelheid van het stedelijk afval en het bedrijfs- en industrieafval (zie Afvalstoffen) wordt nog extra vergroot door een verkorting van de levensduur van vele goederen en produkten. Daarnaast ook door een daling van de dichtheid als gevolg van o.a. het gebruik van soortelijk lichtere uitgangsmaterialen bij de produktie, de relatief toenemende hoeveelheid verpakkingsmaterialen in het afval, de structurele afneming van huisbrandresten en groenteafval uit de huishoudens. Door concentratie van activiteiten en schaalvergroting op velerlei gebied manifesteren zich afzonderlijke afvalcategorieën zoals: bepaalde soorten bedrijfs- en industrieafval, bouw- en sloopafval, slib van rioolwaterzuiveringsinstallaties, autowrakken, afval uit de landbouwveredelingsbedrijven, chemische afvalstoffen enz., die elk een aparte benadering noodzakelijk maken.
Er komt steeds meer aandacht voor een milieuhygiënisch en planologisch meer verantwoorde verwijdering van de verschillende categorieën afvalstoffen. De vele ongecontroleerde stortplaatsen waarheen het merendeel der afvalstoffen uit de samenleving wordt afgevoerd, worden in toenemende mate als schadelijk en hinderlijk ervaren. Daarnaast ontstaat er bezorgdheid over de gevaren van oppervlakte- en grondwaterverontreiniging als gevolg van het ongecontroleerd storten van afvalstoffen. Aan stortplaatsen worden steeds hogere landschappelijke en milieuhygiënische eisen gesteld en het wordt, zowel voor gemeenten als particulieren erg moeilijk om voor de inrichting van nieuwe stortplaatsen vergunning te verkrijgen.
Een aantal grotere gemeenten gaat over tot vernieuwing van bestaande verbrandingsinstallaties, daarnaast gaat een groot aantal gemeenten over op VAM-afvoer. Voorts zie hierna onder Verwerkingsmethoden voor vaste afvalstoffen.
Een derde methode die in Nederland tot ontwikkeling komt is het gecontroleerd storten, een stortmethode waarbij door een speciale werkwijze in belangrijke mate de bezwaren van het ongecontroleerd storten worden vermeden. Deze methode wordt het eerst toegepast in een zandafgraving te Wageningen.
In 1969 is de Stichting Compost omgezet in de Stichting Verwijdering Afvalstoffen (SVA), waarbij deze stichting komt te ressorteren onder het Ministerie van Sociale Zaken en Volksgezondheid en later (1971) onder het dan gevormde Ministerie van Volksgezondheid en Milieuhygiëne. De Stichting heeft ten doel het geven van advies en bijstand op het gebied van de afvalverwijdering zowel aan overheidsinstanties als aan anderen en tracht dit doel te bereiken door documentatie en onderzoek. Mede door het werk van de SVA komen provinciale en regionale plannen voor afvalverwijdering tot ontwikkeling. In 1970 wordt aan de Staatssecretaris van Sociale Zaken en Volksgezondheid een Nota uitgebracht, waarin een basisplan wordt ontwikkeld voor de indeling van Nederland in een aantal (ca. 80) samenwerkingsgebieden voor stedelijke en normaal verwerkbare industriële afvalstoffen. Voor de verwijdering van andere categorieën, zoals chemische afvalstoffen, afvalolie en autowrakken, wordt een niet-regionale, landelijke organisatie aanbevolen met een beperkt aantal verwerkingsplaatsen. In 1971 wordt door de SVA een landelijk onderzoek aangevangen op het gebied van de moeilijk verwerkbare, chemische afvalstoffen; wegens de urgentie van dit probleem wordt door de Minister van Volksgezondheid en Milieuhygiëne in 1972 besloten, bij de wetgeving op het gebied van de afvalverwijdering, bij voorrang aandacht te besteden aan deze categorie afvalstoffen.
Chemische afvalstoffen.
Eind 1973 komt een Ontwerp van Wet Chemische Afvalstoffen gereed. In dit ontwerp wordt uitgegaan van een algemeen verbod tot het zich ontdoen van chemische afvalstoffen, tenzij dit geschiedt door afgifte aan de houder van een vergunning tot verwerking. Daarnaast kent het wetsontwerp een verbod tot het brengen van chemische afvalstoffen in of op de bodem. Slechts voor bepaalde chemische reststoffen waarvoor geen andere verwerkings- of verwijderingsmogelijkheid bestaat, voorziet de wet in een mogelijkheid tot ontheffing van dit verbod. Iedere overdracht van afvalstoffen aan een vergunning- of ontheffinghouder dient te worden gemeld aan de Minister. Naast de bescherming van het milieu, beoogt de wet een doelmatige verwijdering van de chemische afvalstoffen.
Als verwerkingsmogelijkheden voor chemische afvalstoffen dienen zich de volgende methoden aan.
1. Hergebruik:
a. hergebruik zonder voorafgaande behandeling;
b. hergebruik na regeneratie, bijv. terugwinning van zware metalen als koper, chroom, kobalt, zilver en nikkel uit afvalbaden, gebruikt in de galvanotechniek; voorts zie hierna onder Hergebruik en recirculatie.
2. Chemische transformatie, waartoe de ontgiftings- en neutraliseringsprocessen, bijv. van beits- en galvaniseerbladen, kunnen worden gerekend.
3. Fysische transformatie, waarbij gedacht kan worden aan het moeilijk oplosbaar maken van bepaalde anorganische zouten, oxiden en hydroxiden, door middel van sinteren of silicateren bij hoge temperatuur.
4. Biochemische transformatie, waarbij bepaalde chemische afvalstoffen door specifieke biochemische processen onschadelijk kunnen worden gemaakt.
5. Storten, resp. lozen.
Indien het chemische afval één der onder 1...4 genoemde bewerkingen heeft ondergaan en daarbij ontdaan is van milieuschadelijke bestanddelen, dan zal het restant in de meeste gevallen zonder bezwaar gestort of geloosd kunnen worden. Een bekend voorbeeld is de lozing van verdund zuur in zee, waarbij de afvalstoffen via het schroefwater van een schip in het maritieme milieu worden gebracht.
6. Verbranding.
Voor de verwijdering van zuiver organische afvalstoffen is de verbrandingsmethode uitermate geschikt; de afvalstoffen worden hierbij omgezet in koolzuur en water. Indien de afvalstoffen tevens anorganische componenten bevatten dienen extra maatregelen te worden genomen om de verbrandingsgassen onschadelijk te maken (gasreiniging). De vaste verbrandingsresten zijn in het algemeen zeer moeilijk oplosbaar en kunnen meestal zonder bezwaar worden gestort op gecontroleerde stortplaatsen.
Naar verwacht mag worden zal bij wettelijke regelingen voor de verwijdering van huishoudelijke en daarmee gelijk te stellen afvalstoffen, worden uitgegaan van een regionale benadering, waarbij wordt samengewerkt tussen grotere kerngemeenten en omliggende kleinere gemeenten. Aangenomen kan worden dat de provincies, evenals bij de reeds bestaande wetten inzake oppervlaktewater- en luchtverontreiniging, ook in het kader van deze wetgeving een belangrijke taak zullen vervullen.
Naast het feit dat op veel plaatsen in Nederland de regionale samenwerking tussen gemeenten spontaan op gang is gekomen, is het provinciaal beleid in het algemeen gericht op de bevordering van een dergelijke samenwerking, daar waar dit zinvol is.
Het totaal van de provinciale plannen voor de verwijdering van stedelijke afvalstoffen medio 1974 geeft aan dat voor de nabije toekomst door provincies gestreefd wordt naar ca. 90 regionale samenwerkingsgebieden. De verwijdering van de stedelijke afvalstoffen, verdeeld over de verschillende verwerkingsmethoden, gaf in dat jaar het volgende beeld te zien:
12% - VAM-afvoer (gedeeltelijk compostering, gedeeltelijk storten);
3% - compostering volgens het verkleiningsprincipe;
20% - verbranding in een 8-tal regio’s;
65% - storten op gemeentelijke of regionale stortplaatsen; 5...10% van deze
stortplaatsen kan aangeduid worden als ‘gecontroleerd’;
Voorts zie hierna onder Verwerkingsmethoden voor vaste afvalstoffen.
Ook voor andere categorieën afvalstoffen, zoals bouw- en sloopafval, slib van zuiveringsinstallaties, autowrakken, bepaalde soorten industrieafval, ziekenhuisafval, komen er verwijderingsplannen tot ontwikkeling. De wijze van inzameling en vervoer is per afvalcategorie verschillend. Is het voor de stedelijke afvalstoffen regel dat de inzameling en het vervoer naar de verwerkings- of overlaadinrichting door of vanwege de gemeenten geschiedt, voor andere categorieën geldt als regel dat de afvalproducent hiervoor zelf zorgdraagt.
Als verwerkingsmethode voor stedelijke afvalstoffen komt het composteren minder in aanmerking naarmate het afval meer niet-composteerbare componenten bevat. In de toekomst zullen vooral het verbranden en het gecontroleerd storten een belangrijke plaats innemen; naast milieu-hygiënische aspecten zijn de planologische en economisch-organisatorische aspecten bepalend voor de keuze van de verwerkingsmethode. Voor de niet-door-verbranding-verwerkbare afvalstoffen is de stortmethode het meest aangewezen. Uit economische overwegingen is het gewenst te streven naar regionale samenwerking op zodanige schaal dat de totale verwijderingskosten, in het bijzonder de kosten van inzameling, transport en verwerking, minimaal zijn.
In het algemeen kunnen de industriële afvalstoffen verwerkt worden in combinatie met de stedelijke afvalstoffen, voor zover brandbaar door de verbrandingsmethode, voor zover niet brandbaar door de gecontroleerde stortmethode. Deze laatste methode is uit een oogpunt van investeringen en exploitatiekosten het goedkoopst, zij is echter afhankelijk van de landschappelijke mogelijkheden en vraagt een relatief grote hoeveelheid afdekgrond en teelaarde ten behoeve van de dagelijkse afdekking van het gestorte afval resp. de eindafwerking van de stortplaats.
De verwerking van zuiveringsslib in combinatie met vaste afvalstoffen zal hoe langer hoe meer gewenst worden naarmate de slibhoeveelheid toeneemt en een positieve toepassing van slib in de landbouw moeilijker wordt. In hoeverre daarbij de droging zal plaatsvinden via een thermische en/of mechanische naverwerking op het zuiveringsbedrijf dan wel in combinatie met vuilverbranding, zal bepaald worden door de kosten in het ene of andere geval.
De agrarische afvalstoffen zullen veelal een aparte behandeling vragen; afhankelijk van de hoeveelheid, het vochtgehalte en de samenstelling zal composteren, thermisch drogen, storten en verbranden, al of niet in combinatie met vaste afvalstoffen, tot de mogelijkheid behoren.
De laatste jaren is er een toenemend besef dat bepaalde grondstoffen en energie, waaruit de afvalstoffen zijn verkregen, niet onbeperkt aanwezig zijn. Dit heeft er toe geleid, dat er meer en meer aandacht begint te komen voor mogelijkheden om het ontstaan van afvalstoffen te beperken dan wel afvalstoffen opnieuw te gebruiken of bruikbare componenten eruit terug te winnen, teneinde deze weer als grondstof in diverse produktieprocessen te kunnen invoeren. Een voorbeeld waarbij een vrijwel volledig hergebruik plaatsvindt is de verwerking van autowrakken door verkleining in een zogenaamde ‘schredder’ en terugvoer van het verkleinde produkt naar de staalindustrie.
Verwerkingsmethoden voor vaste afvalstoffen.
Composteren is een methode van afvalverwerking die in Nederland reeds lang en op vrij grote schaal toepassing heeft gevonden. Het aantrekkelijke van deze methode is dat een deel van de afvalstoffen een nuttige bestemming krijgt in de vorm van compost. Het composteringsproces bestaat daaruit, dat de gemakkelijk aantastbare organische verbindingen door microbiële werking worden afgebroken. Het proces vindt plaats onder aërobe omstandigheden. Behalve dat lucht moet kunnen toetreden dienen de afvalstoffen een bepaald vochtgehalte te bezitten om het proces optimaal te doen verlopen. Gedurende het vergistingsproces, dat in feite overeenkomt met een langzame oxidatie, ontstaat warmte met het gevolg dat het produkt tot 60...70 °C wordt verhit. Daarnaast komen als gasvormige produkten koolzuur en waterdamp vrij. Belangrijk is dat door de verhitting en door de ontwikkeling van bepaalde schimmels de in het afval aanwezige pathogene bacteriën en de in compost ongewenste onkruidzaden worden gedood. De meest toegepaste wijze waarop het vergistingsproces plaatsvindt, is de openluchtmethode, waarbij het afval op hopen wordt gezet. Deze hopen worden tijdens het proces bevochtigd ën enkele malen omgezet met behulp van een laadschop of een grijperkraan.
Niet alle te verwijderen afvalstoffen zijn geschikt om als grondstof te dienen voor de compostbereiding. Van de stedelijke afvalstoffen komen alleen het huis- en marktvuil hiervoor in aanmerking. Het straatvuil bestaat voor het grootste deel uit zand (’s winters nog sterk verontreinigd met zout) en heeft voor de compost geen enkele waarde. Grofvuil en bedrijfsafval zijn al evenmin geschikt, ofschoon hierin wel componenten zitten, die voor de compostbereiding gebruikt zouden kunnen worden. Hetzelfde geldt voor het industrieafval, alsmede voor bouw- en sloopafval; dit laatste komt uitsluitend voor storten in aanmerking.
Huis- en marktvuil bevatten bepaalde ongewenste componenten, zoals hout, glas, plastics, metalen, die tijdens de compostbereiding afgescheiden moeten worden, daar ze voor de compost geen enkele waarde hebben. De hierdoor ontstane reststoffen moeten samen met de niet voor de compostbereiding in aanmerking komende afvalstoffen gecontroleerd gestort of gedeeltelijk gestort en gedeeltelijk verbrand worden.
Compostbereiding en -toepassing in Nederland.
De compostbereiding uit afvalstoffen heeft in Nederland sinds 1929 een grote vlucht genomen; in dit jaar werd door de NV Vuilafvoermaatschappij (VAM) de verwerking van huisvuil tot compost ter hand genomen. De verwerkingsmethode werd, naar de initiatiefnemer, het Van Maanen-systeem genoemd. Hierbij wordt het huisvuil zonder enige voorbehandeling op hopen gezet. Door toediening van water en door beluchting worden de omstandigheden zo optimaal mogelijk gemaakt ter verkrijging van een goede aërobe vergisting. Het beluchten geschiedt door de hopen enkele malen om te zetten, gedurende het 6...8 maanden durende vergistingsproces. Na de vergistingsperiode worden de gecomposteerde afvalstoffen door een zeefproces gescheiden van de overige, niet vergiste afvalstoffen. Andere bewerkingen (o.a. ontijzeren, malen, breken) volgen nog om ongewenste componenten in de compost te verkleinen of daaruit te verwijderen. Het Van Maanen-systeem is slechts toepasbaar in min of meer geïsoleerde gebieden, omdat het proces door de dagelijkse aanvoer van grote hoeveelheden verse afvalstoffen ongedierte en vogels aantrekt.
Dit in tegenstelling tot de composteringssystemen volgens het verkleiningsprincipe. Hierbij wordt het huisvuil voorafgaand aan het vergistingsproces machinaal verkleind en vervolgens door magneten, brekers, ballistische separatoren en zeefinrichtingen ontdaan van compostverontreinigende stoffen als metalen, glas, harde en zachte plastics, stukjes hout. Na deze voorbehandeling trekt het verkleinde afval geen ongedierte en vogels meer aan; het wordt eveneens op hopen vergist, onder toevoeging van water en bij aanwezigheid van lucht. Ook bij deze systemen wordt de luchttoetrede mogelijk gemaakt door het materiaal gedurende het vergistingsproces een- of tweemaal om te zetten.
In Nederland hebben in hoofdzaak twee systemen toepassing gevonden.
Bij het raspsysteem vindt het vergisten in zijn geheel plaats na de mechanische bewerking. Het materiaal wordt daartoe gedurende 4...6 maanden op hopen gezet.
Bij het Dano-systeem worden in een draaitrommel de omstandigheden door het toevoeren van lucht en vocht zodanig gemaakt dat het vergistingsproces hierin reeds aanvangt, waardoor de totale vergistingstijd iets kan worden bekort.
Zowel met het Dano-systeem als het raspsysteem kon (weliswaar door voortdurende aanpassing van de nabewerkingsapparatuur) een redelijke kwaliteit compost verkregen worden. Bij het raspsysteem werd echter de verwijdering van plastic folie uit de compost een probleem; de Dano-installatie ondervond deze moeilijkheid in mindere mate, doordat dit materiaal bij de langzame draaiing van de trommel niet wordt verkleind en tenslotte in deze onverkleinde toestand met de reststoffen wordt afgezeefd. De hoeveelheid reststoffen is bij de Dano-installatie echter groter, terwijl zelfs bij gescheiden inzameling van huis- en grofvuil nog een intensieve voorsortering moet worden toegepast.
Tot omstreeks 1950 is uitsluitend het Van Maanen-systeem toegepast. Aanvankelijk werden alleen de afvalstoffen van Den Haag afgevoerd, later ook die van Groningen, Harlingen, Zandvoort. In 1955 kwam een tweede VAM-bedrijf tot stand in Mierlo (N.-Brabant), waarheen o.a. de gemeente Eindhoven ging afvoeren. Den Haag beëindigde de afvoer in 1968 door de overgang op vuilverbranding, andere gemeenten kwamen daarvoor in de plaats. In 1974 werd het afval van ca. 100 grotere en kleinere gemeenten afgevoerd.
Bij de bestaande VAM-bedrijven zijn grote stortterreinen aanwezig, zodat de composteringsmethode hier gecombineerd kan worden met het storten van de reststoffen en de niet-composteerbare afvalstoffen. Door een toeneming van het aantal vuilafvoercontracten is de jaarlijks op de VAM-bedrijven te verwerken hoeveelheid afval sterk gestegen. Doordat de compostafzet aan een bepaalde markt is gebonden komt een groot deel van het aangevoerde afval niet voor compostering in aanmerking en moet rechtstreeks, of na gedeeltelijke vergisting, worden gestort.
Compostering met voorafgaande verkleining heeft in Nederland toepassing gevonden in totaal 15 gemeentelijke compostbedrijven, waarvan 9 volgens het raspsysteem (te Schiedam, Vlissingen, Hengelo, Almelo, Deventer, Arnhem, Delft, Zaandam, Zwijndrecht), 5 volgens het Dano-systeem(te Maastricht, Venlo, Soest/Baarn, Enschede, Haarlemmermeer/Aalsmeer) en 1 volgens het hamermolensysteem (te Datumadeel).
Deze compostbedrijven zijn alle tot stand gekomen in de periode 1950...1968; reeds gedurende die periode en daarna is de compostering met machinale voorverkleining steeds moeilijker geworden. Enerzijds is dit veroorzaakt door wijzigingen in de samenstelling van het huisvuil. Ter handhaving van de compostkwaliteit moest aan de nabewerking (zuivering) van de compost steeds meer aandacht worden besteed. Door de voorafgaande verkleining van het afval werd deze nabewerking nog extra bemoeilijkt. Anderzijds werden aan de compostkwaliteit steeds hogere eisen gesteld, doordat in Nederland het afzetgebied van compost een verschuiving onderging van de landbouwsector via de tuinbouwsector in de richting van de recreatie- en siertuinsector (plantsoenen, particuliere tuinen, parken).
Bij dit alles kwam nog dat compostering als systeem van afvalverwerking hoe langer hoe minder een oplossing bood.
Het niet composteerbare deel van het huisvuil nam toe van ca. 15% in het begin der jaren vijftig tot ca. 50% in 1970. Daarnaast nam de hoeveelheid grofvuil en niet-composteerbaar bedrijfsafval toe.
Dit alles heeft ertoe geleid, dat de gemeentelijke compostbedrijven werkend volgens het verkleiningsprincipe de een na de ander tot sluiting overgingen. In 1974 waren nog slechts 3 bedrijven in werking.
De moeilijkheden die door deze gemeentelijke compostbedrijven werden ondervonden, gelden in mindere mate voor de bedrijven werkend volgens het Van Maanen-systeem, omdat hierbij de afvalstoffen niet tevoren worden verkleind, hetgeen een betere kwaliteitsbeheersing mogelijk maakt.
De compost wordt thans in hoofdzaak verkocht als edelcompost en siertuincompost, een deel wordt ook verwerkt tot potgrond. Het ziet er niet naar uit dat het afzetgebied in de landbouw in de toekomst groter zal worden. Door de enorme ontwikkeling van de bio-industrie, de intensieve en omvangrijke levensmiddelenindustrie (suiker, aardappelmeel, cacao) en door de uitbreiding van het aantal zuiveringsinstallaties komen reeds enorme hoeveelheden organische stoffen vrij. Deze stoffen geven, ondanks dat zij in meer of mindere mate geschikt zijn voor bodemstructuurverbetering of -bemesting, reeds zoveel problemen bij de afzet (in de landbouw) dat het op grote schaal produceren van nog een organische stof als compost ten behoeve van de landbouwsector ondenkbaar is.
Gecontroleerd storten is in tegenstelling tot het ongecontroleerd storten, zoals dat in de praktijk nog met ca. 60% van onze afvalstoffen het geval is, een verbeterde wijze van storten, waarbij zowel de milieuhygiënische alsook de esthetische en sociale bezwaren van het storten afdoende worden bestreden en voorkomen. Een voorwaarde voor toepassing van deze methode is dat er een geschikt terrein voor aanwezig moet zijn, dat in de bestemmingsplannen kan worden opgenomen als een toekomstig waardevol landschappelijk gebied. Er zal rekening mee moeten worden gehouden dat het terrein na oplevering niet meer geschikt zal zijn voor woningbouw of primaire verkeerswegen en dat het niet meer als industriegebied kan dienen. Het voltooide project zal in elk geval landschappelijk aangepast dienen te zijn aan de directe omgeving; begroeiing en vormgeving van het stortterrein moeten derhalve vooraf worden vastgesteld. Anders dan bij het composteren kunnen via de gecontroleerde stortmethode in principe verschillende categorieën vaste afvalstoffen naast elkaar verwerkt worden.
Een belangrijke bron van milieuverontreiniging bij het bergen van afvalstoffen in of op de bodem is het uit de stort tredende percolatiewater, dat tevoren in de vorm van hemelwater door de afvalstoffen is opgenomen.
Uit onderzoekingen blijkt dat afhankelijk van de wijze van storten en van de plaatselijke omstandigheden 10...44% van de neerslag als percolatiewater via een stortplaats in de bodem dringt. Bij een onderzoek te Delden (Twente) bleek dit percentage gedurende de beginperiode (eerste 1½ jaar) ca. 11% te bedragen. Het percolatiewater voert een zeer hoog gehalte aan biologisch afbreekbare organische stof met zich mee (BZV ca. 25 g/liter; zie Afvalwater) en bevat daarnaast een hoeveelheid anorganische stoffen in de vorm van zouten, zuren, metalen, welke in hoofdzaak in de opgeloste (niet filtreerbare) vorm daarin voorkomen.
Het organische-stofgehalte is voor een groot deel in de bodem filtreerbaar, zodat na het passeren van een fijnkorrelige bodemlaag (bijv. fijn zand) het percolatiewater hiervan gereinigd is. De opgeloste stoffen kunnen zich echter over grote afstand in de bodem verspreiden en de kwaliteit van het grondwater nadelig beïnvloeden. Onderzoek is van zeer groot belang voor het verkrijgen van een duidelijk inzicht in de wijze waarop een gecontroleerd stortproject dient te worden ingericht.
Teneinde oppervlakte- en grondwaterverontreiniging geheel te voorkomen, is het in principe mogelijk een stortplaats waterzijdig volkomen te isoleren van zijn omgeving, eventueel door het aanbrengen van een bodemafsluiting, drainage, een ringsloot en een eventuele waterzuivering. Na de afbouw van de stortplaats kan door beplanting en een goed uitgevoerde drainage aan de bovenzijde van de stortplaats het indringen van hemelwater tot een minimum worden beperkt.
Alvorens met een stortproject aan te vangen, zal door studie en onderzoek ter plaatse (o.a. bodemkundig en geohydrologisch onderzoek) nauwkeurig bekend moeten zijn, welke van de bovengenoemde maatregelen noodzakelijk geacht moeten worden. Aan de uitvering en de controle op de stortplaats moet de grootst mogelijke aandacht worden besteed.
Ter verkrijging van een esthetisch, milieuhygiënisch en landschappelijk verantwoorde afwerking van een stortplaats, is het voorts nodig dat het verse vuil met een bulldozer verwerkt en dagelijks afgedekt wordt met een laag grond of zand. Een goede werkwijze vereist een aanvoer van afvalstoffen in kleinere hoeveelheden tegelijk, zodanig dat de bulldozer deze continu kan verwerken, aandrukken en afdekken. Bij dagelijkse afdekking is een grote hoeveelheid afdekgrond nodig (ca. 25...30% van het volume aan gestort afval).
De plaats waar het verse vuil gestort wordt, dient zo klein mogelijk te worden gehouden. Ter verkrijging van een zo gelijkmatig mogelijke opbouw van het terrein (hetgeen voor de latere bestemming in het algemeen van groot belang zal zijn), dienen de samendrukbare (en inzakkingen veroorzakende) afvalstoffen en de niet-samendrukbare afvalstoffen gescheiden te worden aangevoerd en gestort. Aan de gescheiden aanvoer van grof afval, bouw- en sloopafval, bepaalde soorten industrieafval enz. dient reeds bij de inzameling grote aandacht te worden geschonken.
Over de wijze van behandeling op het stortterrein bestaan internationaal nog sterk uiteenlopende meningen, maar deze zijn voor een deel gebaseerd op ervaringen bij onderling verschillende klimatologische en bodemomstandigheden. In de Verenigde Staten en Zweden wordt een volledige conservering van de afvalstoffen door samendrukking en afdichting in de bodem gepropageerd, in Duitsland wordt veel waarde gehecht aan een voorafgaande fermentatie van de afvalstoffen alvorens deze in de bodem worden opgeborgen: men beoogt daarmee een tweeledig doel:
1. gedurende het fermentatieproces vindt warmteontwikkeling plaats waardoor een groter deel van het opvallend regenwater verdampt en daardoor niet als percolatiewater uit de gestorte afvalstoffen kan uittreden;
2. de afvalstoffen zijn, alvorens voorgoed in de bodem te worden opgeborgen, gedeeltelijk gecomposteerd; dit vermindert ongelijkmatig nazakken van de gestorte afvalstoffen.
Het Amerikaanse systeem.
Deze methode wordt te Delden toegepast. Tevoren wordt de aanwezige grondlaag tot op ca. 0,5 m boven het grondwater afgegraven. Deze grond wordt later, na het aanbrengen van het afval, gebruikt voor de dagelijkse afdekking. De relatieve dichtheid van het op deze wijze in het landschap geborgen afval bedraagt te Delden, 2 jaar na het storten, ca. 6, hetgeen een verdrievoudiging betekent van de oorspronkelijke waarde. Behalve te Delden vindt het gecontroleerd storten in Nederland plaats te Wageningen, Tilburg, Rijswijk, Delfzijl, Westwoud enz. Algemeen gehanteerde criteria voor het ‘gecontroleerd’ storten zijn er nog niet; wel kan gesteld worden, dat hoe langer hoe meer stortplaatsen tenderen in deze richting.
Een bijzondere wijze van gecontroleerd storten is die waarbij de afvalstoffen, alvorens te worden gestort, machinaal worden verkleind. Meestal wordt alleen het huisvuil en het kleine bedrijfsafval verkleind, soms ook het grofvuil. Het doel van het verkleinen is om door middel van een mechanische bewerking de eigenschappen van de afvalstoffen op een aantal punten te verbeteren, nl.:
1. het is homogener van samenstelling en daardoor gemakkelijker te hanteren en te transporteren;
2. het aanvankelijke volume is tot ongeveer de helft teruggebracht;
3. het afval trekt geen ratten en in mindere mate vogels en vliegen aan;
4. het raakt niet meer in brand en verspreidt daardoor in mindere mate een hinderlijke stank;
5. het gestorte produkt heeft in veel mindere mate een onesthetische aanblik.
Het verkleinen en daarna gecontroleerd storten van afvalstoffen kan vooral daar als een oplossing worden gezien waar geen afdekgrond beschikbaar is voor het gecontroleerd storten van onverkleind afval of waar het storten van onverkleind afval esthetische bezwaren oplevert (bijv. wanneer de stortplaats te dicht bij de bebouwde kom of bij een openbare weg is gelegen). Overigens is de verkleiningsmethode aanzienlijk duurder dan het gecontroleerd storten van onverkleind afval. Bij niet-afdekken van het gestorte materiaal is de kans op wegwaaien van kleine stukjes plastic enz. groot. Verder blijkt dat, indien men het toekomstige terrein wil bestemmen tot park of plantsoen en indien men daartoe een enigermate vaste bodem wenst, het noodzakelijk is het verkleinde materiaal aan een korte aërobe vergisting te onderwerpen alvorens het definitief te storten; deze vergisting wordt verkregen door het materiaal, evenals dit bij composteren het geval is, op hopen te zetten en een- of tweemaal te beluchten. Het verschil met compostbereiding is nu dat het verkleinde materiaal (behalve dat slechts een korte voorvergisting heeft plaatsgehad) sterk verontreinigd is met niet-composteerbaar materiaal. In ieder geval zal een eindafdekking met een laag teelaarde noodzakelijk zijn.
In vergelijking met het gecontroleerd storten van niet-verkleind afval kan verder nog worden gesteld, dat de in het landschap vereiste bergruimte na inklinking bij beide methoden ongeveer gelijk zal zijn. Evenals bij het gecontroleerd storten van niet-verkleind afval moet ook hier de nodige zorg worden besteed aan het voorkomen van verontreiniging van bodem en grondwater. In praktijkgevallen (vooral in Engeland) blijkt dat de verkleiningsmethode vooral voordelen biedt bij sterk geaccidenteerde terreinomstandigheden (ravijnen), waar het laagsgewijs werken met de bulldozer niet mogelijk is en waar bovendien de bodem min of meer ondoorlaatbaar is. In Nederland heeft het verkleiningssysteem toepassing gevonden in Roosendaal en Haarlem; alleen de installatie te Haarlem is nog in bedrijf.
Vuilverbranding.
De verbrandingsmethode biedt de mogelijkheid een groot deel der vaste afvalstoffen snel onschadelijk te maken, o.a. de stedelijke afvalstoffen met uitzondering van grote stalen voorwerpen als huishoudmachines, spiraalmatrassen enz. alsmede het grootste deel van de industriële afvalstoffen (70...80%). Niet door verbranding verwerkbaar zijn o.a. bouwafval, saneringsafval, puin, enz. Het verbranden van afvalstoffen op grote schaal wordt al meer dan 60 jaar toegepast; aanvankelijk geschiedde het stoken en ontslakken van de ovens met de hand, maar in de loop van de jaren werd het gehele proces hoe langer hoe meer geautomatiseerd, zodat bij de huidige stand der techniek een bedrijfsvoering mogelijk is, waarbij geen handarbeid meer wordt verricht. Het aantal verschillende typen verbrandingsinstallaties voor stadsvuil is groot. In de meeste ovens kan zowel huisvuil als grofvuil worden verbrand, zij het dat grofvuil daartoe voor een deel moet worden verkleind om via de normale vulinrichting voor huisvuil aan de oven te kunnen worden toegevoerd.
Hetzelfde geldt voor het brandbare bedrijfs- en industrievuil. Een gezamenlijke verbranding hiervan met huis- en grofvuil biedt uit verwerkingstechnisch oogpunt de volgende voordelen: een grotere hoeveelheid afvalstoffen biedt de mogelijkheid over te gaan op grotere verbrandingseenheden, dus lagere specifieke kosten; het huisvuil werkt homogeniserend op de overige afvalstoffen, hetgeen bij de vulling, de voordroging en de verbranding gunstig werkt; de lagere stookwaarde van huisvuil 6,3...8 MJ kg−1 werkt eveneens gunstig op de verbranding in die zin, dat de temperatuur waarbij de slak gaat vloeien, minder snel bereikt wordt dan bij het stoken van uitsluitend grof-, bedrijfs- en industrievuil, die in het algemeen veel hogere verbrandingswaarden bezitten.
Een en ander geldt niet voor bepaalde, moeilijk verwerkbare afvalstoffen, met name de halfvloeibare en vloeibare, de gevaarlijke, giftige of explosieve afvalstoffen uit de chemische industrie. Deze kunnen in het algemeen niet gezamenlijk met de vaste afvalstoffen worden verwerkt. Dit moet plaatsvinden in speciaal daartoe geschikte installaties met inachtname van de nodige voorzorgsmaatregelen en onder speciale condities. In tegenstelling tot de verbranding van de normale industriële afvalstoffen waarvoor een regionale oplossing de meest aangewezen is, moet voor de verwerking van chemische afvalstoffen gedacht worden aan één of meer landelijke verwerkingsplaatsen.
Brandbaarheid van afvalstoffen.
Hoewel de verbranding van stedelijke en daarmee verwerkbare industriële afvalstoffen in de meeste gevallen mogelijk is zonder toevoeging van hulpbrandstof, zijn de eigenschappen toch zodanig, dat ter verkrijging van een goed aflopend verbrandingsproces het nemen van een aantal bijzondere maatregelen nodig is. Afwijkend van de bekende brandstoffen als steenkool, olie, gas, bestaat de brandstof ‘vuil’ uit een groot aantal componenten, waarvan aard en samenstelling van plaats tot plaats en van dag tot dag sterk kunnen wisselen. Ter verkrijging van enig inzicht in de verbrandingseigenschappen is het gebruikelijk de afvalstoffen te splitsen in de drie massagehalten: brandbaar, as en water.
De hoeveelheid water kan groot zijn ten gevolge van groente- en tuinafval en vooral in de zomer kunnen gehalten van 40...50% bereikt worden.
De hoeveelheid as kan groot zijn door de aanwezigheid van stookresten, bijv. huisbrandresten of ten gevolge van het voorkomen van veel straat- en marktvuil, bouwafval enz. Vooral daar waar in de winter nog vaste brandstoffen als huisbrand worden gestookt, treden gedurende deze periode hoge aspercentages op. In Nederland is dit vrijwel niet het geval. Wel is dit het geval op veel plaatsen in Duitsland, vooral daar waar bruinkool wordt gestookt. Deze brandstof heeft een vrij hoog asgehalte en, afhankelijk van de vindplaats, een lage stookwaarde (hoog vochtgehalte) zodat er betrekkelijk veel van wordt gebruikt.
De verbrandingswaarde der afvalstoffen is in Nederland door veranderingen in de samenstelling in de laatste 20 jaar vrij sterk gewijzigd. Vooral het onderscheid tussen winter- en zomervuil is geringer geworden. Omstreeks 1955 bedroeg de gemiddelde stookwaarde van zomervuil (in Rotterdam gemeten) nog slechts ca. 3,8 MJ kg−1, in de winter 7,5...8 MJ kg−1. Uit metingen van de laatste jaren kan worden geconcludeerd dat de stookwaarde in de zomer ca. 6,7...8 MJ kg−1 bedraagt, terwijl in de winter stookwaarden van 4,2 MJ kg−1 en hoger bereikt worden. Deze wijzigingen zijn gedeeltelijk te verklaren uit het feit dat de huisbrandresten die vroeger het wintervuil een hoge verbrandingswaarde gaven, vrijwel uit het vuil verdwenen zijn door de overgang van kolen op olie en gas. Verder is de algemene stijging van de stookwaarde een gevolg van de procentueel toegenomen hoeveelheden papier, kunststoffen, bedrijfs- en industrieafval enz. Het verschil tussen zomer- en wintervuil wordt nu in hoofdzaak nog veroorzaakt door de aanwezigheid van een hoger vochtgehalte (meer groente- en tuinafval) in de zomer.
Verloop van het verbrandingsproces.
In het verbrandingsproces van vaste afvalstoffen kunnen in het algemeen drie fasen worden onderscheiden, nl.:
1. voordroging en verhitting door straling of doorleiding van hete gassen, tot de ontstekingstemperatuur is bereikt; het verdampen van vocht is hierbij zeer belangrijk omdat de afvalstoffen eerst goed kunnen ontsteken, nadat het vocht is verdampt;
2. vergassing en verbranding der uitgedreven gassen; in deze fase vindt voornamelijk de verbranding van de vluchtige bestanddelen plaats. In vergelijking met de meeste andere vaste brandstoffen bestaat de brandbare component van afvalstoffen voor het grootste deel uit vluchtige bestanddelen (60...70%) en voor een kleiner deel uit vaste koolstof (resp. 40...30%);
3. naverbranding onder luchttoevoer.
De resterende vaste koolstof wordt nu omgezet tot CO en daarna tot CO2; voor de eerste reactie is warmte nodig, bij de tweede komt driemaal zoveel warmte vrij. In de naverbrandingszone kunnen daardoor onder overmaat van lucht zeer hoge temperaturen in het brandstofbed ontstaan, waardoor delen van de slak beginnen te vloeien.
Genoemde drie fasen treden in de praktijk niet zo afzonderlijk op als bovenstaand is geschetst. Door de grote verschillen in samenstelling, stukgrootte, mogelijkheid van luchttoetreding, stookwaarde, as- en vochtgehalte der afvalstoffen overlappen de drie fasen elkaar en men kan slechts stellen dat de genoemde verschijnselen daarin in hoofdzaak optreden. Zowel het moment van ontsteken als de noodzakelijke verbrandingstijd kan voor de verschillende afvalstoffen sterk uiteenlopen. Het is echter van groot belang dat de constructie van de vuurhaard en de wijze van transport der afvalstoffen door de oven zodanig zijn dat de omstandigheden voor elk van de verbrandingsfasen zo gunstig mogelijk zijn.
De meest universele en daarom meest toegepaste stookinrichtingen die hieraan voldoen, zijn de ovens met meervoudig bewogen mechanische roosters, waarbij in één geval voor de naverbranding een roterende trommel is nageschakeld. Omdat de verbrandingsmethode een relatief dure methode is, waarbij de verwerkingskosten slechts bij grotere eenheden (80.000 t per jaar en meer) tot een redelijk niveau zijn gedaald, wordt deze voornamelijk toegepast in de gebieden met grotere bevolkingsconcentraties en daar waar de stortmethode binnen zekere afstand niet mogelijk is.
De belangrijkste eisen die aan een moderne verbrandingsinstallatie gesteld moeten worden, zijn de volgende.
1. Het gehele proces van vullen, verbranden en ontslakken moet mechanisch (zonder handbediening) en continu verlopen.
2. De installatie moet voorzien zijn van een duurzame, mechanische stookinrichting, die achtereenvolgens zorg draagt voor een goede verdamping van het in de afvalstoffen aanwezige vocht, vergassing van vluchtige, brandbare stoffen en naverbranding van de resterende vaste koolstof.
3. Boven de stookinrichting dient een grote vuurhaardruimte aanwezig te zijn voor het goed uitbranden van de uit energetisch oogpunt arme gassen, onder handhaving van een temperatuur van ca. 950 °C. Beneden een gastemperatuur van ca. 750 °C blijkt, dat slecht riekende bestanddelen niet uit de gassen verdwijnen zodat deze temperatuur nimmer mag worden onderschreden.
4. De uitgebrande gassen dienen te worden afgekoeld tot een temperatuur van ca. 300 °C, teneinde de reiniging dezer gassen door middel van daartoe geschikte apparatuur mogelijk te maken. De rookgassen hebben de eigenschap dat deze beneden temperaturen van ca. 200 °C corrosie kunnen veroorzaken in gasvoerende delen, ten gevolge van dauwpuntonderschrijding. In dit opzicht zijn de gassen van een vuilverbranding bijzonder agressief.
5. De gassen dienen, alvorens naar de atmosfeer te worden afgevoerd, te worden gereinigd van vliegas, zand en stof. De beste wijze van gasreiniging is die met een elektrostatisch filter, welke qua materiaaleigenschappen dient te werken bij een gastemperatuur van maximaal ca. 350 °C. Ook kan een goede gasreiniging plaatsvinden door toepassing van een wasinstallatie (scrubber). Deze werkt echter bij temperatuur onder het dauwpunt, zodat hierbij corrosieproblemen kunnen worden verwacht, indien niet zeer dure materialen en/of materiaalbekledingen worden toegepast (o.a. bekleding met lood, email of warmtebestendige kunststoffen). Ook de schoorsteen moet in dit geval geheel uit zuurbestendig materiaal worden vervaardigd.
Warmtebenutting.
Bij verbranding van afvalstoffen is in principe de mogelijkheid aanwezig de ontstane warmte nuttig aan te wenden. Een mogelijkheid kan zijn dat de warmte via een stoom- of heetwaterketel kan worden afgegeven aan een warmtecentrale voor stads- of afstandsverwarming, of dat de warmte nuttig kan worden gebruikt voor een industrieel proces.
In het eerste geval moet de warmteafgifte ook in de zomer kunnen plaatsvinden; in het tweede geval dient er overeenstemming te bestaan tussen warmteafname en warmteproduktie, welke laatste gegeven is door de hoeveelheid en de stookwaarde der afvalstoffen. Wanneer aan deze voorwaarden niet wordt voldaan, zijn extra investeringen nodig om de warmte op andere wijze te kunnen afgeven, waardoor de economische voordelen in het tegendeel kunnen verkeren.
Energieopwekking is een mogelijkheid van warmtebenutting die vooral in aanmerking komt bij grotere installaties. Voorbeelden hiervan zijn in Nederland de verbrandingsinstallaties te Rotterdam, Den Haag en Amsterdam. Installaties met energieopwekking leiden tot zeer hoge investeringen en er zal van geval tot geval moeten worden nagegaan of deze hogere investeringen, boven een installatie zonder warmtebenutting, economisch verantwoord zijn. Daarbij moet bedacht worden dat de opbrengst van de opgewekte elektrische energie in het algemeen aanzienlijk lager is dan de prijs die normaal door de verbruikers moet worden betaald. In de meeste gevallen zullen, tenzij het industriële verbrandingsinstallaties betreft, de baten uit stroomverkoop niet opwegen tegen de extra investeringskosten van stoomketel, waterbehandelingsinstallatie, turboaggregaat, noodcondensor, elektrische parallelschakeling, gebouwen enz. en de extra loonkosten voor de bediening. Mogelijk zal in de toekomst bij stijgende prijzen voor elektrische energie, de grens waarbij warmtebenutting door middel van energieopwekking interessant is, verschuiven naar kleinere verbrandingseenheden.
In tegenstelling tot enkele jaren geleden, behoeft bij het alternatief zonder warmtebenutting geen stoomketelinstallatie meer te worden toegepast, doch kan worden volstaan met een veel eenvoudiger en goedkopere vorm van rookgaskoeling, nl. verstuiving van water in de rookgassen. Hierbij wordt door een aantal verstuivers een waternevel in de rookgassen gebracht. Door de verdamping van het water worden de gassen gekoeld; bovendien blijkt het elektrofilter door de aanwezigheid van veel waterdamp in de rookgassen een beter vangstrendement te behalen. De investering bij deze methode van rookgaskoeling is geringer dan bij alle andere methoden. Kenmerkend voor installaties met deze wijze van gaskoeling is een witte pluim van waterdamp, die de schoorsteen verlaat, welke na enige afstand is opgelost (verdampt) in de dampkring.
Een speciale manier van rookgaskoeling, waarbij de warmte in de rookgassen benut wordt, is die waarbij deze wordt aangewend voor het drogen van zuiveringsslib. In warmte-economisch opzicht is deze combinatie van afvalverwerking zeer interessant. Het is echter nog de vraag of deze methode zich bij direct contact van rookgassen en slib laat verwezenlijken, zonder dat stankhinder optreedt.
Het toepassen van een warmtewisselaar zou ook hier een extra investering betekenen met de kans dat het beoogde voordeel weer wordt te niet gedaan.
Een andere mogelijkheid tot combinatie van slibverwerking en vuilverbranding in een bepaalde verhouding is die waarbij voorgedroogd of ontwaterd slib als vaste afvalstof met het overige afval wordt meeverbrand na menging in de bunker of dosering in de vuurhaard.
Bepaalde afvalstoffen die wel voor verbranding in aanmerking komen, kunnen niet met de stedelijke en brandbare industriële afvalstoffen worden meeverbrand, omdat ze niet geschikt zijn om in de normale verbrandingsoven te worden verbrand. Dit geldt o.a. voor vloeibare en half-vloeibare afvalstoffen en voor die afvalstoffen die een schadelijk of gevaarlijk karakter hebben, hetzij in de oorspronkelijke toestand (besmettingsgevaar, giftigheid en onesthetisch karakter), hetzij in de gasvormige toestand na verbranding (giftige verbindingen als HF, HCN). Verbranding hiervan moet plaatsvinden in speciaal daartoe geschikte installaties, met inachtneming van de nodige voorzorgsmaatregelen en onder speciale condities. Zo worden de vloeibare afvalstoffen in speciaal daarvoor ingerichte, watergekoelde vuurhaarden met behulp van drukverstuivingsbranders verstoven. Sommige vloeibare afvalstoffen zijn zeer waterrijk en hebben daardoor een lage stookwaarde; deze worden te zamen met een hoogcalorische vloeibare brandstof verbrand. Bepaalde vloeibare afvalstoffen (o.a. cyaanverbindingen) hebben een zeer hoge verbrandingstemperatuur nodig om volledig te worden omgezet in niet-giftige componenten.
Sommige afvalstoffen zijn door hun lage dampspanning bij verstuivingstemperatuur niet normaal verpompbaar en moeten onder stikstofdruk naar de vuurhaard worden geperst. Andere moeten alvorens te kunnen worden verpompt eerst verhit worden. De opslag- en transporttanks zijn daartoe van een stoommantel voorzien. De vaste chemische afvalstoffen en de deegachtige, korrelige of laagsmeltende afvalstoffen kunnen niet in een roosteroven worden verbrand; voor deze afvalstoffen worden meest trommelovens toegepast. Indien bij de verbranding van chemische afvalstoffen de kans bestaat dat bepaalde giftige verbindingen in te hoge concentraties in de rookgassen voorkomen, zijn extra maatregelen nodig om de rookgassen hiervan te zuiveren. Dit vraagt in het algemeen kostbare voorzieningen (gaswassing).
Het is bekend dat bepaalde, in stedelijk afval voorkomende stoffen, zoals kunststoffen en rubberprodukten, bij verbranding eveneens schadelijke gassen opleveren. De concentratie hiervan in de rookgassen van stedelijke afvalstoffen is echter zo gering, dat eerst een 15...20-voudige toename van deze afvalstoffen, extra maatregelen ter reiniging van deze rookgassen (o.a. door toepassing van een hogere schoorsteen of een natte gasreiniging), noodzakelijk zou maken. Het is echter denkbaar dat in de toekomst dergelijke voorzieningen noodzakelijk zullen worden. Wat de verbrandingskwaliteit betreft kunnen bij moderne vuilverbrandingsinstallaties aan de gasvormige en vaste verbrandingsresten de volgende eisen worden gesteld:
hoeveelheid onverbrand gas in de rookgassen: nihil
hoeveelheid niet-verbrande vaste stof in vliegas, as en slakken: <5%
hoeveelheid verteerbare organische stof in vliegas, as en slakken: <0,2%
De niet-verbrande vaste stof in de vaste verbrandingsresten bestaat voornamelijk uit vaste koolstof en koolstofverbindingen. De aanwezigheid van meer of minder vaste koolstof in de as en slakken hangt voornamelijk samen met de aard der afvalstoffen en is niet bezwaarlijk bij het storten. De verteerbare organische verbindingen in as en slakken moeten echter tot een minimum worden beperkt, omdat deze wél milieuverontreinigende eigenschappen bezitten. Als criterium voor het verkrijgen van een stortbaar restprodukt wordt echter wel aangehouden dat de hoeveelheid verteerbare organische verbindingen in de vaste verbrandingsresten niet meer mag bedragen dan 3% van het totale koolstofgehalte. Voor het overige deel bestaat de slak uit anorganische stof in de geoxideerde vorm. De gemiddelde samenstelling is ongeveer als volgt:
SiO2 45%
TiO2 3%
MnO 2%
MgO 3%
Al2O3 18%
P2O5 2%
CaO 10%
K2O 1,5%
Fe2O3 10%
SO3 1%
Na2O 3%
rest 1,5%
De gemiddelde samenstelling van vliegas (voor 99,5% gevangen in een elektrostatische vanginrichting) bedraagt:
gloeiverlies
(vluchtige bestanddelen) - 9,8%
SiO2 - 40,5%
Al2O3 - 10,0%
TiO2 - 1,6%
Fe2O3 - 13,1%
CuO - sporen
MgO - 0,2%
CaO - 10,4%
MgO - 0,1%
BaO - 0,8%
K2O - 3,3%
Na2O - 2,4%
Sulfaten - 6,9%
Fosfaten - 0,9%
Hergebruik en recirculatie
Grondstoffenbeheer.
Het is niet verwonderlijk dat de groeiende hoeveelheid afvalstoffen allerwege de vraag oproept of het niet mogelijk en zelfs noodzakelijk is de afvalstroom op een of andere wijze te gaan beperken; behalve dat de produkten en goederen aan het einde van hun gebruiksduur als afvalstof een bedreiging kunnen vormen voor het leefmilieu, betekent het tevens de beëindiging van het gebruik van de grondstoffen waaruit deze produkten en goederen waren samengesteld. Deze constatering is vooral van belang wanneer het grondstoffen betreft, die, zoals delfstoffen en mineralen, niet onbeperkt aanwezig zijn. Deze overwegingen zijn er mede oorzaak van, dat het afvalvraagstuk wereldbelangstelling begint te krijgen en dat op veel plaatsen gesproken wordt over de noodzaak van hergebruik en recirculatie van (afval)stoffen. Intussen zijn deze begrippen in de afvalverwerkingstechniek niet nieuw. Wel is de vraag van belang in hoeverre hergebruik en recirculatie meer dan thans het geval is, dienen te worden nagestreefd.
Hergebruik voor het afvalstadium.
Er zijn een groot aantal gevallen denkbaar, waarbij het gebruik van goederen herhaald plaatsvindt voordat het definitieve afvalstadium bereikt wordt. Voorbeelden hiervan zijn allerlei soorten verpakkingsmateriaal waarvoor statiegeld moet worden betaald, zoals glasverpakking, kisten, tanks en vaten. Deze goederen blijven dezelfde functie een aantal malen vervullen, waardoor het ontstaan van afval wordt tegengegaan en op de grondstoffen waaruit de produkten zijn samengesteld, wordt bespaard. Vele mogelijkheden van hergebruik doen zich verder voor, waarbij produkten via de tweedehandsgoederenmarkt dezelfde of een andere bestemming krijgen. Dit kan zich enige malen herhalen; meestal vertoont daarbij elke volgende bestemming een zekere verlaging in gebruikswaarde ten opzichte van de voorgaande, totdat het produkt op den duur geheel is gedegradeerd tot afvalstof.
Een bijzondere mogelijkheid tot beperken van afval en besparing op grondstoffen is verlenging van de levensduur van produkten en goederen, door deze duurzamer te construeren. Een auto bijv. die tweemaal zo lang meegaat zal weliswaar zwaarder moeten worden geconstrueerd, maar niet tweemaal zoveel materiaal vragen.
Opgemerkt kan worden, dat in het economisch verkeer de tendens juist in tegengestelde richting is gegaan als bovenstaand geschetst. Immers, er zijn hoe langer hoe meer wegwerpartikelen op de markt gekomen (o.a. verpakkingsmiddelen, maar ook gebruiksgoederen), bedoeld om slechts eenmaal te worden gebruikt. Daarnaast is de levensduur van vele goederen en produkten eerder korter dan langer geworden. Het is duidelijk dat de economische en technologische ontwikkeling het ontstaan van afvalstoffen sterk gestimuleerd en het verbruik van grondstoffen en energie in toenemende mate in de hand gewerkt heeft.
De maatschappij als geheel is voor deze ontwikkeling verantwoordelijk en de eventueel noodzakelijke ombuiging van deze ontwikkeling in de richting van een zuiniger grondstoffenbeheer is dan ook voluit een maatschappelijk vraagstuk.
Een hogere waardetoekenning aan grondstoffen en energie zou o.a. een middel kunnen zijn, waardoor een zuiniger beheer tot stand zou kunnen komen. Overigens moet niet iedere ontwikkeling in de richting van eenmalig gebruik van goederen en produkten als onverantwoord worden beschouwd. Evenmin is het zinvol de levensduur ervan willekeurig op te voeren.
Van groot belang bij deze overwegingen zijn de eventuele mogelijkheden van hergebruik der afvalstoffen via het afvalstadium en de mogelijkheden tot herleiding van de afvalstoffen tot de grondstoffen waaruit deze waren samengesteld, via een proces van recirculatie.
Hergebruik via het afvalstadium.
Bij de verwerking van afvalstoffen is altijd al gestreefd naar een mogelijk nuttig gebruik van de afvalstoffen tijdens of na de verwerking; zowel verbranden, composteren als gecontroleerd storten zijn methoden waarbij vormen van hergebruik (opnieuw gebruik) toepassing vinden. De afvalstoffen worden daarbij in hoofdzaak op een andere wijze of voor een ander doel gebruikt dan het oorspronkelijke; hierbij is echter meestal geen sprake van een besparing op grondstoffen, althans niet dezelfde grondstoffen als waaruit het afvalprodukt was samengesteld.
Als voorbeelden bij verbranding van afvalstoffen kunnen worden genoemd: het gebruik van de vrijkomende warmte voor industriële doeleinden, afstandsverwarming, opwekking van elektriciteit; het gebruik van as en slakken na ontijzeren, breken en zeven, bijv. als verhardings- of vulmateriaal bij de aanleg of het onderhoud van wegen en paden.
Bij het composteren wordt een deel der afvalstoffen hergebruikt als compost, met toepassingsgebieden in tuinbouw, recreatie en siertuinen. Ook bij het gecontroleerd storten kunnen de afvalstoffen voor een deel worden hergebruikt in cultuurtechnische zin voor landschapsvorming of landreconstructie.
Recirculatie.
Onder recirculatie zal in het volgende worden verstaan het proces of het systeem van processen waardoor componenten uit afvalstoffen of grondstoffen waaruit een afvalstof is opgebouwd weer voor toepassing in de oorspronkelijke zin beschikbaar komen.
Een bijzondere vorm van recirculatie vindt plaats door de natuurlijke kringloop waarin de gehele levende natuur betrokken is: de koolstofkringloop. De energie die voor de instandhouding van dit kringloopproces benodigd is, wordt geleverd door de zon. Een andere vorm van recirculatie is de regeneratie. Hieronder kan worden verstaan een vorm van recirculatie via een gecontroleerd, bedrijfsmatig proces (fysisch, biologisch, chemisch). In dit geval wordt de benodigde energie niet geleverd door de natuur, maar door menselijke en mechanische arbeid. Voorbeelden hiervan zijn; staalbereiding uit schrot van automobielen, koelkasten, drums enz.; herwinning van beperkt aanwezige metalen als koper, nikkel, zilver, kobalt, chroom enz. uit badvloeistoffen in gebruik bij de galvanische industrie; bereiding van papier en karton uit oud papier: bereiding van nieuw glas uit oud glas.
Een groot deel der afvalstoffen is afkomstig van grondstoffen, afkomstig uit de levende natuur, zoals hout, wol, vlas, natuurrubber, leer.
Zowel bij verbranding van afvalstoffen alsook bij compostering wordt door de hierbij betrokken organische stoffen een deel van dit kringloopproces doorlopen: bij de verbrandingsmethode op een zeer snelle wijze door directe omzetting van organische stof in koolzuur en water, bij compostering op langzame wijze via biologische afbraakprocessen in de bodem, waarbij eveneens koolzuur en water alsmede gasvormige koolwaterstoffen vrijkomen. Of er in praktische zin van een recirculatie sprake kan zijn is afhankelijk van de natuurlijke vormingstijd van de oorspronkelijke grondstof.
Van ‘levend’ organisch materiaal als hout, dierlijke produkten, wol en natuurrubber kan de kringloop vanuit menselijk standpunt bezien, als gesloten worden beschouwd.
Dit in tegenstelling tot het geval waarbij de grondstof een gefossiliseerde organische stof is (bijv. olie, kolen, gas), die gebruikt wordt als brandstof of als grondstof voor de vervaardiging van synthetische produkten. Hoewel deze grondstoffen wel afkomstig zijn van de levende natuur heeft de kringloop in dit geval een zeer lange looptijd (miljoenen jaren) en ze dienen daarom als eenmalig-bruikbaar te worden beschouwd. Het gebruik van deze stoffen, hetzij als leverancier van energie en/of warmte, hetzij als grondstof voor synthetische produkten is onderdeel van een eenrichtingsproces. Deze stoffen worden (althans binnen eindige begrippen van tijd) niet meer door de levende natuur gevormd en zijn ook, althans bij gebruik als brandstof, niet meer door regeneratie te herkrijgen.
De anorganische delfstoffen als metalen en mineralen zijn eveneens ontstaan door eenmalige of als eenmalig te beschouwen vormingsprocessen. Het gebruik hiervan behoeft echter niet altijd eenmalig te zijn. Voor deze grondstoffen geldt, dat ze tot in zekere mate, afhankelijk van het doel waarvoor ze zijn gebruikt, in kringloop gehouden kunnen worden door ze tijdens of voorafgaand aan de afvalverwerking te scheiden, resp. gescheiden te houden en ze vervolgens weer voor toepassing geschikt te maken.
Hoewel handsorteren (vroeger) veel is toegepast, wordt dit toch algemeen als een niet gewenste arbeid gezien, die bij toekomstige methoden zeker moet worden vermeden. Bij procesmatige verwerkingsmethoden als verbranden, composteren en verkleinen (als voorbewerking voor o.a. het gecontroleerd storten) kunnen de magnetische metalen op gemakkelijke wijze worden teruggewonnen. Het herwinnen van niet-magnetische metalen als koper, tin, zink, aluminium, uit verbrandingsresten van stedelijke afvalstoffen is mogelijk met behulp van bekende ertsscheidingstechnieken.
Vele bekende scheidingssystemen worden momenteel allerwege onderzocht op hun toepasbaarheid voor het afscheiden van componenten uit huisvuil.
Naast mechanische scheidingssystemen voor metalen zijn er ook systemen (voor een deel nog in onderzoek) voor het afscheiden van niet-metalen, zoals glas, papier, kunststoffen. Voor de soortelijk lichtere componenten is de scheiding meestal moeilijker en minder volledig dan voor de soortelijk zwaardere.
Mede door de ervaringen opgedaan in de compostbedrijven kan gesteld worden dat het machinaal en bovendien nog selectief (!) verwijderen van bepaalde componenten uit stedelijke afvalstoffen op enkele uitzonderingen na, niet op efficiënte wijze realiseerbaar is. Met andere woorden: scheidingsprocessen zijn technisch wel mogelijk, maar in de praktijk wegen de kosten (o.a. aan energie en grondstoffen) niet op tegen de besparingen. Een punt van onderzoek is daarom ook na te gaan in hoeverre een doelmatige recirculatie van bepaalde (grond)stoffen mogelijk is door de desbetreffende (afval)stoffen reeds in het voorafvalstadium bij de bron van herkomst als zodanig gescheiden te houden van het overige afval.
Voorbeelden: het gescheiden houden van metalen, papier, blik, glas, enz. en het in kringloop houden daarvan via de weg van de oud-materialenhandel. Op deze wijze kunnen de energetisch vaak kostbare scheidingssystemen bij de afvalverwerking achterwege blijven.
Terugwinning van (afval)stoffen.
In afb. 10 is het maatschappelijk produktie- en consumptieproces in relatie tot grondstoffen en afvalstoffen op zo simpel mogelijke wijze weergegeven. Links zijn de fabricageprocessen aangegeven waarbij de letter G aangeeft de daartoe benodigde grondstoffen en de letter E1 de voor de verwerking van die grondstoffen benodigde energie. Deze processen leveren ons produkten, die na hun levensduur in de maatschappij te hebben beëindigd tot afvalprodukt worden (lijn PA). Rechtsboven is aangegeven hoe deze afvalprodukten op ongecontroleerde wijze kunnen worden verwijderd in de richting van water, bodem en lucht met alle ongewenste consequenties vandien. Naar ruwe schatting kan gezegd worden, dat deze handelwijze bij zeker 70% van het vaste afval nog wordt gevolgd.
Een tweede mogelijkheid, die in toenemende mate de aandacht krijgt, is dat de afvalstoffen worden verwerkt volgens de daartoe geschikte methoden op gecontroleerde wijze. Ook hierbij worden getransformeerde of reststoffen afgevoerd naar water, bodem en lucht. Bovendien kan hierbij hergebruik van afvalstoffen, in een andere aanwendingsrichting dan de oorspronkelijke, worden toegepast door o.a. compostering, warmtebenutting.
Gesteld kan worden dat ons land op het gebied van de afvalverwerkingstechnieken (daar waar deze worden toegepast) altijd een vooraanstaande plaats heeft ingenomen.
Vermeldenswaard daarbij is het volgende. De grote steden Amsterdam en Rotterdam gingen reeds aan het begin van deze eeuw over op afvalverbranding op grote schaal, waarbij warmte- en energieopwekking reeds van meet af aan werden toegepast: deze steden waren hierbij koplopers in Europa. De toepassing van het Van Maanen-composteringssysteem kwam daar in de jaren dertig als een novum in de wereld tot ontwikkeling en wordt tot op de huidige dag op de beide VAM-bedrijven nog toegepast. Voorts de zestien gemeenten die in de jaren vijftig en daarna tot plaatselijke compostering zijn overgegaan.
Voor zover dit mogelijk en zinvol was, werd op al deze bedrijven ook een begin van recirculatie toegepast in de vorm van afscheiding van ijzer, non-ferro, glas, sintels enz. Een en ander is aangegeven in de onderste lijn van afb. 10. Met het verdwijnen van handsorteermethoden, die meer en meer als ongewenst en mensonwaardig werden beschouwd, is de afscheiding van non-ferro en glas tot het verleden gaan behoren, nog afgezien van het feit dat de opbrengst hieruit niet door de kosten werd gedekt.
Velen hebben thans hoge verwachtingen van de toepassing van mechanische scheidingssystemen als het gaat om terugwinning van grondstoffen uit afval. Men wil hierbij zeer geavanceerde technieken gebruiken om datgene wat de maatschappij in steeds complexere combinatie en samenstellingen aan afval produceert, weer als bruikbare grondstoffen te voorschijn te brengen. Ook al zou de techniek in theorie hiertoe in staat zijn, dan zou deze werkwijze echter wel eens zoveel energie kunnen vragen, dat zij daarmee in de meeste gevallen volkomen zinloos wordt.
Als men werkelijk zuinig wil zijn op de grondstoffen dan zullen in vele gevallen andere wegen kunnen en moeten worden gevolgd, die overigens wel diep ingrijpen op onze produktie- en consumptiemethoden en -gewoonten.
In plaats van een geforceerde regeneratie vanuit het afvalstadium, waarbij de terugverkregen grondstoffen in vele gevallen onbruikbaar zullen blijken te zijn, zijn er veel doeltreffender regeneratiemethoden denkbaar, nl. die welke direct aan de bestaande (eventueel te wijzigen) fabricageprocessen zijn gekoppeld en waarbij stoffen kunnen worden geregenereerd, alvorens deze aan de afvalhoop worden prijsgegeven. Dit betekent echter dat deze stoffen door de gebruikers als zodanig gescheiden moeten worden gehouden. In dit geval kunnen de zeer dure scheidingsprocessen bij de afvalverwerking (die steeds aan de veranderende samenstelling en eigenschappen der afvalstoffen moeten worden aangepast), achterwege blijven.
Van deze kringloop, die eventueel door het nemen van fysieke en financiële maatregelen door de overheid kan worden bevorderd, kan veel meer succes verwacht worden en hij kost zéker minder energie. Door deze vorm van regeneratie kan een zuigkracht op het maatschappelijk systeem worden uitgeoefend (waarbij stoffen vóór het bereiken van het afvalstadium worden teruggevoerd), in plaats van een perskracht door de eerder genoemde vorm van regeneratie. In de tweede plaats kan bij de fabricageprocessen meer aandacht worden besteed aan het zódanig fabriceren van produkten, dat zij aan het eind van hun levensduur inderdaad voor regeneratie geschikt zijn of daartoe op eenvoudige wijze geschikt gemaakt kunnen worden (doelbewust construeren!). In dat geval wordt de noodzaak tot regeneratie reeds daar ervaren, waar ontworpen, gefabriceerd en geconsumeerd wordt, in plaats van op de afvalhoop.
Regeneratie:
Een maatschappelijk-economisch probleem.
Van groot belang is tenslotte de economie van de verschillende processen. Daar zal tenslotte de hele problematiek zijn beslag moeten krijgen. In afb. 11 is links aangegeven de prijs van een produkt door optelling van de grondstoffenprijs en de voor de produktie benodigde energiekosten; de kosten van menselijke arbeid zijn hier weggelaten, omdat deze voor de gedachtengang niet relevant zijn. De waarde van het produkt neemt af, naarmate de gebruiksduur vordert, totdat het produkt het afvalstadium bereikt. Rechts geeft de letter E2 de energie aan, die nodig is om bij de bron gescheiden stoffen (dus in het vóórafvalstadium) weer te regenereren tot grondstoffen. Deze regeneratieprocessen komen automatisch op gang, indien de toegevoegde energiekosten ter verkrijging van nieuwe grondstoffen lager zijn dan op de markt te verkrijgen grondstoffen (E2 is kleiner dan G); in dit geval wordt een zuigkracht door de regeneratie-industrie uitgeoefend (schrothandel, oud-papierhandel, handel in gebruikt glas).
De letter E3 geeft de kosten aan, nodig voor een uit milieuhygiënisch oogpunt verantwoorde afvalverwerking zonder terugverkrijging van grondstoffen. In bepaalde mate is terugverkrijging van grondstoffen hier mogelijk, echter tegen extra energiekosten, welke aangegeven zijn door ∆E3 (∆E3 moet gezien worden als de som van extra energiekosten ten behoeve van scheidingsprocessen enerzijds en van besparingen aan kosten bij de afvalverwerking anderzijds; bepaalde afgescheiden componenten behoeven nl. niet meer verder als afvalstof te worden verwerkt). De in de figuur aangegeven energiekosten E2 en de extra energiekosten ∆E3, betrekking hebbende op beide genoemde regeneratiemethoden, zijn in dit geval beide kleiner dan de grondstoffen G, dus economisch toepasbaar.
Voor de ontwikkeling van nieuwe regeneratiemethoden, daar waar deze thans niet worden toegepast, zullen in vele gevallen aanzienlijk hogere energiekosten nodig zijn (hoger dan de grondstofkosten G), waardoor deze methoden bij de huidige waardetoekenning in de maatschappelijk-economische processen geen toepassing vinden. Om deze methoden op gang te krijgen zijn verschillende maatregelen denkbaar:
1. verhoging van de prijs van op de markt verkrijgbare grondstoffen (deze maatregel behoeft vergaande internationale samenwerking);
2. het leggen van heffingen op produkten of op het gebruik van produkten, waaruit de regeneratiekosten kunnen worden bekostigd;
3. het verlenen van subsidies in combinatie met het opleggen van heffingen;
4. het beïnvloeden van fabricagemethoden op andere wijze (levensduurverlenging), waarbij gedacht kan worden aan voorschriften, alsook aan anders gerichte opleidingen, voorlichting.