Строительные отходы или мусор — это любой вид мусора, остающийся в процессе строительства. Различные государственные учреждения имеют четкие определения. Например, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) определяет строительные и сносные материалы как «мусор, образующийся во время строительства, реконструкции и сноса зданий, дорог и мостов». Кроме того, EPA классифицировало отходы строительства и сноса (C&D) на три категории: неопасные, опасные и полуопасные.
Из общего количества отходов строительства и сноса (C&D) в США 90% приходится на снос строений, тогда как отходы, образующиеся во время строительства, составляют менее 10%. Строительные отходы часто содержат материалы, которые являются опасными при захоронении на свалках. К таким предметам относятся люминесцентные лампы, батарейки и другое электрооборудование.
При образовании отходов варианты утилизации включают вывоз на свалку, сжигание, прямое повторное использование участка путем интеграции в строительство или в качестве засыпки, а также переработку для нового использования, если применимо. При работе с отходами строительства и сноса часто бывает сложно перерабатывать и повторно использовать из-за стоимости переработки. Предприятиям, перерабатывающим материалы, приходится конкурировать с низкой стоимостью свалок и новых строительных товаров. Данные, предоставленные 24 штатами, свидетельствуют о том, что твердые отходы от строительства и сноса (C&D) составляют 23% от общего объема отходов в США. Это почти четверть от общего объема твердых отходов, производимых в Соединенных Штатах. Во время строительства большая часть этих отходов отправляется на свалку, вымывая токсичные химикаты в окружающую среду. Результаты недавнего опроса показывают, что, хотя 95,71% строительных проектов указывают на то, что строительные отходы являются проблемными, только 57,14% этих компаний собирают какие-либо соответствующие данные.
Виды отходов
C&D Materials, строительные и сносные материалы, это материалы, используемые и собираемые из новых зданий и сооружений гражданского строительства. Значительная часть строительных отходов состоит из таких материалов, как кирпич, бетон и древесина, поврежденных или неиспользованных во время строительства. Наблюдательные исследования показали, что это может достигать 10–15% материалов, которые идут в здание, что намного выше, чем 2,5–5%, которые обычно предполагают сметчики и строительная отрасль. Поскольку существует значительная изменчивость между строительными площадками, существует много возможностей для сокращения этих отходов.
За последние 30 лет в Соединенных Штатах произошло значительное увеличение количества отходов строительства и сноса. В 1990 году было создано 135 миллионов тонн строительного и сносного мусора по весу, а к 2018 году этот показатель вырос до 600 миллионов тонн. Это на 300% больше, но важно отметить, что с 2015 года Агентство по охране окружающей среды ведет учет того, как утилизируются отходы. В 2018 году в результате строительства и сноса было создано 600 миллионов тонн отходов, и 143 миллиона тонн из них находятся на свалках. Это означает, что около 76% отходов теперь удерживаются и повторно используются в промышленности, но на свалки по-прежнему вывозится больше отходов, чем весь объем отходов, созданных в 1990 году.
Такое неустойчивое потребление сырья создает растущие бизнес-риски. Это включает в себя более высокие материальные затраты или сбои в цепочках поставок. В 2010 году EPA создало Стратегический план программы устойчивого управления материалами (SMM), который ознаменовал стратегический сдвиг EPA в сторону смещения акцента с широкой инициативы по восстановлению ресурсов на устойчивое управление материалами. Поскольку правила управления материалами в основном существуют на государственном и местном уровне, это не является реальной стандартной практикой по всей стране для ответственных стратегий сокращения отходов для строительных материалов. EPA стремится расширить доступ к инфраструктуре сбора, обработки и переработки, чтобы решить эту проблему напрямую.
Основные причины отходов
Строительные отходы можно разделить на следующие категории: проектирование, обработка, рабочие, управление, состояние площадки, закупки и внешние. Эти категории были получены на основе данных, собранных в ходе прошлых исследований, касающихся частоты различных типов отходов, отмеченных во время каждого типа этих видов деятельности. Примерами этого типа отходов являются следующие:
Стальная арматура
Сталь используется в качестве армирования и структурной целостности в подавляющем большинстве строительных проектов. Основные причины, по которым сталь тратится впустую на объекте, связаны с безответственной резкой балок и проблемами изготовления. Наихудшими объектами обычно оказываются те, которые не имеют адекватных конструктивных деталей и стандартов, что может привести к отходам из-за выбрасывания коротких концов прутков из-за неправильного планирования резки. Многие компании теперь предпочитают приобретать предварительно собранные стальные арматурные детали. Это сокращает количество отходов за счет передачи резки прутков компаниям, которые отдают приоритет ответственному использованию материалов.
Готовый бетон
Бетонная смесь имеет один из самых низких показателей отходов по сравнению с другими строительными материалами. Многие руководители площадок считают трудности с контролем количества бетона, поставляемого на объект, основной проблемой для точного определения количества бетона, необходимого для объекта. Отклонения от фактически построенных бетонных плит и балок и необходимых проектных количеств оказались на 5,4% и 2,7% больше ожидаемых, соответственно, при сравнении данных с 30 бразильских площадок. Многие из этих проблем были связаны с ненадлежащей компоновкой форм или недостаточной точностью выемки грунта для фундаментных свай. Кроме того, руководители площадок знают, что может потребоваться дополнительный бетон, и они часто заказывают избыточный материал, чтобы не прерывать заливку бетона.
Трубы и провода
Часто бывает сложно планировать и отслеживать все трубы и провода на объекте, поскольку они используются в стольких различных областях проекта, особенно когда электротехнические и сантехнические услуги регулярно передаются на субподряд. В этой области строительного процесса возникает много проблем с отходами из-за плохо спроектированных деталей и безответственной резки труб и проводов, в результате чего остаются короткие, ненужные трубы и провода.
Неправильное хранение материалов
Вторая по значимости причина образования строительных отходов — неправильное хранение материалов. Воздействие стихий и неправильное обращение с ними происходят из-за человеческой ошибки. Часть этой человеческой ошибки может привести к незаконному сбросу и незаконной транспортировке отходов со строительной площадки.
Переработка, утилизация и воздействие на окружающую среду
Переработка и повторное использование материалов
Большинство руководств по управлению отходами C&D следуют иерархии управления отходами. Эта структура включает набор альтернатив для обращения с отходами, расположенных в порядке убывания предпочтения. Иерархия отходов — это национально и международно принятая концепция, используемая для приоритетов и направления усилий по управлению отходами. В рамках идеи иерархии отходов существует концепция «3R», часто известная как «сокращение, повторное использование, переработка». Некоторые страны принимают разное количество «R». Например, Европейский союз отдает приоритет системе «4R», которая включает «Восстановление» для сокращения отходов материалов. Альтернативы включают профилактику, восстановление энергии (обработку) и утилизацию.
Можно перерабатывать многие элементы строительных отходов. Часто для транспортировки отходов используются контейнеры-ролл-офф. Щебень можно измельчать и повторно использовать в строительных проектах. Древесные отходы также можно извлекать и перерабатывать.
Захоронение мусора
Некоторые определенные компоненты строительных отходов, такие как гипсокартон, становятся опасными после захоронения. Гипсокартон разлагается в условиях свалки, выделяя сероводород, токсичный газ. После разложения гипсокартон представляет угрозу для повышения уровня концентрации мышьяка в его токсичной неорганической форме. Традиционным способом утилизации строительных отходов является отправка их на свалки. В США федеральные правила теперь требуют мониторинга грунтовых вод, проверки отходов и обучения операторов из-за воздействия отходов на окружающую среду на свалках C&D (CFR 1996). Отправка отходов непосредственно на свалку вызывает много проблем:
Сжигание и риски для здоровья
Если переработка невозможна, утилизация строительных отходов и опасных материалов должна осуществляться в соответствии с законодательством соответствующих советов и регулирующих органов. Штрафы за неправильную утилизацию строительных отходов и опасных отходов, включая асбест, могут достигать десятков тысяч долларов для предприятий и частных лиц.
Заводы по переработке отходов в энергию сжигают более 13% твердых бытовых отходов. Токсичные пары, выделяемые заводами WTE, могут содержать вредные химические вещества, такие как ртуть и другие тяжелые металлы, оксид углерода, диоксид серы и диоксины.
Диоксин использовался в качестве отработанного масла в Таймс-Бич, штат Миссури. Через несколько дней после того, как химикаты были введены в сообщество, животные начали умирать. К тому времени, когда EPA посчитало диоксины высокотоксичными в 1980-х годах, CDC рекомендовал полностью покинуть город из-за загрязненных отходов в этом районе. К 1985 году все население Таймс-Бич было переселено, что побудило Миссури построить новый мусоросжигательный завод на загрязненной земле. Они продолжали сжигать 265 000 тонн отходов, загрязненных диоксином, до 1997 года.
Диоксины — это семейство химических веществ, которые являются побочным продуктом при производстве многих пестицидов и строительных материалов, таких как ковровые покрытия и ПВХ. Эти химические вещества существуют в окружающей среде, прикрепленные к частицам почвы или пыли, которые не видны невооруженным глазом.
Диоксины распадаются медленно. Они все еще представляют угрозу общественному здоровью на низких уровнях. Поскольку промышленность в основном прекратила производство диоксинов, одним из крупнейших источников выбросов вредных диоксинов, оставшихся в Соединенных Штатах, является сжигание отходов. Доказано, что диоксины вызывают рак, проблемы с репродуктивной системой и развитием, а также повреждение иммунной системы. Показатели заболеваемости раком, таким как неходжкинская лимфома и саркома мягких тканей, значительно возрастают по мере приближения к источнику загрязняющих веществ.
Стратегии управления
Плата за утилизацию отходов
Плата за управление отходами в соответствии с принципом «загрязнитель платит» может помочь снизить уровень строительных отходов. Информации об определении платы за управление отходами для созданных строительных отходов очень мало. В прошлом было создано много моделей для этого, но они субъективны и несовершенны. В 2019 году был предложен метод исследования для оптимизации платы за управление строительными отходами. Новая модель расширяет предыдущие, учитывая затраты на жизненный цикл строительных отходов и сопоставляет их с готовностью улучшить управление строительными отходами. Исследование проводилось в Китае. В Китае существует большая проблема с управлением отходами, и их свалки в основном заполнены в городских районах. Результаты исследования показали, что разные сборы за управление отходами для металла, дерева и каменной кладки составляют 9,30, 5,92 и 4,25 долларов США соответственно. Стоимость управления отходами за квадратный метр, или чуть менее 11 квадратных футов, в среднем составила 0,12 доллара США. Этот тип системы управления отходами требует принятия законодательных мер сверху вниз. Подрядчик не имеет возможности сделать этот выбор самостоятельно.
Европа
В Европейском союзе (ЕС) сейчас уделяется большое внимание переработке строительных материалов и принятию идеологии «от колыбели до могилы», когда речь идет о проектировании, строительстве и сносе зданий. Их предложения гораздо яснее и проще на местном или региональном уровне, в зависимости от структуры правительства. В Протоколе ЕС по управлению отходами строительства и сноса 2016 года они подчеркивают преимущества переработки, выходящие за рамки финансовой выгоды, такие как создание рабочих мест и сокращение захоронения отходов. Они также подчеркивают учет географии спроса и предложения; если заводы по переработке находятся ближе к городским районам, чем карьеры по добыче заполнителей, это может стимулировать компании использовать этот переработанный продукт, даже если изначально он не дешевле. В Австрии появились новые усовершенствования в переработке непригодных для использования древесных продуктов, которые сжигаются при создании цемента, что компенсирует углеродный след обоих продуктов.
ЕС настоятельно призывает местные органы власти, выдающие разрешения на снос и реконструкцию, обеспечить соблюдение высококачественного плана управления отходами, и подчеркивает необходимость последующих проверок после сноса, чтобы определить, соблюдаются ли реализованные планы. Они также предлагают использовать налогообложение для снижения экономической выгоды от свалок, чтобы создать ситуацию, когда переработка становится разумным выбором с финансовой точки зрения. Однако они включают тот факт, что налог должен применяться только к перерабатываемым отходам. Основные моменты того, как европейцы решают решать эту проблему управления отходами, заключаются в использовании инструментов, предоставленных руководящему органу для обеспечения безопасности своих людей. В отличие от Соединенных Штатов, философия ЕС в отношении управления отходами заключается не в том, что это необязательное хорошее дело, когда вы можете это сделать, а в том, что это обязательная часть строительства в 21 веке, чтобы обеспечить здоровое будущее для следующих поколений.
Налогообложение свалок оказалось наиболее эффективным в Бельгии, Дании и Австрии, которые сократили объемы захоронения отходов на свалках более чем на 30% с момента введения налога. Дания успешно сократила использование свалок более чем на 80%, достигнув уровня переработки более 60%. В Соединенном Королевстве все сотрудники, выполняющие строительные работы или уборку строительных отходов, по закону должны работать в зарегистрированном в СНГ бизнесе. Тем не менее, образование отходов в Великобритании продолжает расти, но темпы роста замедлились.
Соединенные Штаты
В Соединенных Штатах нет национального налога или сбора за захоронение отходов, но многие штаты и местные органы власти взимают налоги и сборы за утилизацию твердых отходов. Департамент переработки и восстановления ресурсов Калифорнии (CalRecycle) был создан в 2010 году для решения растущей проблемы отходов C&D в Соединенных Штатах. CalRecycle помогает в создании постановления о модели перенаправления отходов C&D в местных юрисдикциях. Они также предоставляют информацию и другие образовательные материалы об альтернативных объектах по переработке отходов C&D. Они продвигают эти постановления, создавая программы стимулирования, чтобы побудить компании участвовать в практике перенаправления отходов. Также доступны гранты и кредиты для помощи организациям в их стратегиях сокращения отходов. Согласно опросу, финансовое стимулирование заинтересованных сторон для сокращения строительных отходов демонстрирует благоприятные результаты. Эта информация предоставляет альтернативный способ снижения затрат, чтобы отрасль была более осторожной в своих проектных решениях от начала до конца.