Kontekst badania
Artykuł dotyczy problemu gospodarowania odpadami z tworzyw sztucznych powstającymi w sektorze ochrony zdrowia, które stanowią istotne wyzwanie środowiskowe i organizacyjne. Współczesna medycyna jest silnie uzależniona od jednorazowych materiałów plastikowych, takich jak opakowania medyczne, sprzęt ochronny, pojemniki czy przewody medyczne. Wzrost wykorzystania tworzyw sztucznych, dodatkowo nasilony po pandemii COVID-19, prowadzi do zwiększenia ilości odpadów wymagających bezpiecznego przetwarzania. Autorzy podkreślają, że znaczna część odpadów medycznych jest nadal spalana, co powoduje wysokie emisje gazów cieplarnianych oraz utratę cennych surowców możliwych do odzysku.
Badanie zostało osadzone w kontekście polityki Unii Europejskiej związanej z gospodarką o obiegu zamkniętym oraz fińskich celów neutralności klimatycznej do 2035 roku. Szczególną uwagę zwrócono na potrzebę zwiększania poziomu recyklingu odpadów plastikowych w szpitalach oraz ograniczania dominującej obecnie praktyki spalania z odzyskiem energii. Studium przypadku przeprowadzono dla kompleksu szpitalnego HUS Meilahti w Helsinkach, jednego z największych ośrodków medycznych w Finlandii.
Cele i hipotezy
Głównym celem pracy była ocena środowiskowa różnych strategii zagospodarowania odpadów plastikowych pochodzących z ochrony zdrowia oraz identyfikacja najbardziej zrównoważonego rozwiązania dla warunków fińskich. Autorzy skoncentrowali się na porównaniu tradycyjnego systemu spalania odpadów z alternatywnymi rozwiązaniami obejmującymi zaawansowaną segregację, recykling mechaniczny, dezynfekcję chemiczną, autoklawowanie oraz recykling chemiczny metodą pirolizy.
Badanie oparto na założeniu, że zwiększenie poziomu segregacji i recyklingu odpadów medycznych może znacząco ograniczyć wpływ systemu gospodarki odpadami na środowisko, zwłaszcza w zakresie emisji gazów cieplarnianych. Hipoteza badawcza zakładała również, że dezynfekcja chemiczna będzie mniej energochłonna i bardziej korzystna środowiskowo niż sterylizacja termiczna w autoklawie. Dodatkowo przyjęto, że połączenie recyklingu mechanicznego z recyklingiem chemicznym odpadów nienadających się do odzysku mechanicznego pozwoli osiągnąć najlepsze efekty środowiskowe.
Metody badawcze
W badaniu zastosowano metodę oceny cyklu życia produktu (Life Cycle Assessment – LCA) zgodnie z normami ISO 14040 i ISO 14044. Analizie poddano system gospodarowania 390 tonami odpadów plastikowych wygenerowanych w 2024 roku przez szpital Meilahti. Granice systemu obejmowały cały proces od momentu segregacji odpadów, poprzez transport, dezynfekcję, recykling i spalanie, aż po odzysk energii i substytucję surowców pierwotnych.
Porównano pięć scenariuszy gospodarowania odpadami:
- scenariusz bazowy oparty głównie na spalaniu,
- zaawansowaną segregację i recykling mechaniczny z autoklawowaniem,
- zaawansowaną segregację i recykling mechaniczny z dezynfekcją chemiczną,
- recykling mechaniczny połączony z pirolizą odpadów odrzuconych po autoklawowaniu,
- recykling mechaniczny połączony z pirolizą oraz dezynfekcją chemiczną.
Analizę środowiskową przeprowadzono dla czterech kategorii wpływu:
- potencjału tworzenia efektu cieplarnianego (GWP),
- potencjału zakwaszenia środowiska (AP),
- potencjału eutrofizacji (EP),
- zużycia zasobów nieodnawialnych (ADP).
Dodatkowo wykonano analizę wrażliwości dotyczącą skuteczności sortowania metodą NIR oraz wpływu zmian w miksie energetycznym Finlandii na wyniki środowiskowe.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Wyniki wykazały, że wszystkie scenariusze oparte na zwiększonym recyklingu znacząco ograniczały emisję gazów cieplarnianych w porównaniu ze scenariuszem bazowym. W wariancie obecnie stosowanym emisja GWP wynosiła 761 t CO₂-eq, natomiast najlepszy wynik osiągnął scenariusz łączący dezynfekcję chemiczną z recyklingiem mechanicznym i chemicznym, redukując emisję do 175 t CO₂-eq, czyli o około 77%.
Autorzy wskazali, że największe korzyści środowiskowe wynikały z ograniczenia spalania oraz zastępowania tworzyw pierwotnych materiałami pochodzącymi z recyklingu. Dezynfekcja chemiczna okazała się korzystniejsza niż autoklawowanie, głównie ze względu na niższe zużycie energii. Różnice pomiędzy tymi metodami były jednak stosunkowo niewielkie w porównaniu z wpływem samego poziomu segregacji i efektywności recyklingu.
W zakresie potencjału zakwaszenia i eutrofizacji najlepsze wyniki również osiągnął scenariusz wykorzystujący dezynfekcję chemiczną oraz pirolizę odpadów odrzuconych z recyklingu mechanicznego. Jednocześnie zauważono, że zwiększenie liczby procesów technologicznych powodowało wzrost wskaźnika zużycia zasobów nieodnawialnych (ADP), ponieważ recykling wymaga dodatkowej energii, środków chemicznych i infrastruktury technologicznej.
Analiza wrażliwości wykazała również kluczowe znaczenie skuteczności sortowania odpadów. Obniżenie efektywności sortowania NIR z 94% do 75% prowadziło do wyraźnego pogorszenia wyników środowiskowych w scenariuszach opartych na recyklingu mechanicznym. Autorzy podkreślili także, że dalsza dekarbonizacja fińskiego systemu energetycznego będzie zwiększać przewagę recyklingu materiałowego nad spalaniem z odzyskiem energii.
Wnioski
Autorzy stwierdzili, że najbardziej zrównoważonym rozwiązaniem dla gospodarowania odpadami plastikowymi w ochronie zdrowia jest połączenie zaawansowanej segregacji odpadów, dezynfekcji chemicznej oraz recyklingu mechanicznego wspomaganego recyklingiem chemicznym frakcji odrzuconych. Taki system pozwala znacząco ograniczyć emisję gazów cieplarnianych oraz zmniejszyć wpływ na zakwaszenie i eutrofizację środowiska.
Badanie wskazuje również, że rozwój gospodarki o obiegu zamkniętym w sektorze ochrony zdrowia wymaga skutecznej segregacji odpadów już na poziomie szpitala, wdrożenia niskoenergetycznych metod dezynfekcji oraz rozwoju infrastruktury recyklingowej. Wyniki pracy mogą stanowić podstawę do opracowania nowych strategii zarządzania odpadami medycznymi zgodnych z europejską polityką klimatyczną i celami recyklingu.
Ograniczenia zakresu badawczego
Autorzy podkreślili kilka istotnych ograniczeń badania. Po pierwsze, brak szczegółowych danych dotyczących składu odpadów plastikowych w fińskich szpitalach wymusił wykorzystanie danych pochodzących z analiz przeprowadzonych w szpitalach holenderskich. Wprowadza to niepewność dotyczącą rzeczywistego udziału poszczególnych polimerów i efektywności sortowania.
Badanie obejmowało wyłącznie odpady plastikowe, pomijając inne frakcje odpadów szpitalnych mogące wpływać na funkcjonowanie całego systemu gospodarki odpadami. Nie analizowano także aspektów ekonomicznych wdrażania technologii takich jak piroliza czy zaawansowany recykling chemiczny. Autorzy zaznaczyli również, że model pirolizy oparto na stałych założeniach dotyczących uzysku produktów, mimo że rzeczywiste parametry procesu mogą silnie zależeć od składu odpadów i warunków technologicznych.
Ograniczeniem była także niewystarczająca analiza długoterminowych skutków emisji mikroplastików do ścieków podczas autoklawowania oraz brak pełnej oceny zmian sprawności instalacji odzysku energii w przyszłości. Autorzy sugerują, że dalsze badania powinny obejmować analizy techno-ekonomiczne, inne technologie dezynfekcji oraz bardziej szczegółowe modelowanie przyszłych systemów energetycznych.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Waste Management