מחשבון הפחמן של חירייה ככלי שימושי למקבלי החלטות במגזר המוניציפלי

מבוא

כחלק מהתחייבות מדינת ישראל להפחית פליטות גזי חממה, התחייבו גם הרשויות המקומיות, ובהן עיריית תל-אביב–יפו, שהיא הרשות המקומית הגדולה ביותר החברה באיגוד ערים דן לתברואה, לצמצם את פליטות גזי החממה. לעיר התחייבויות גם במסגרת היותה חברה בארגון הבין-לאומי של ערי מטרופולין ^{[3, 4]} C-40 . בשנים הקרובות צפויות רשויות נוספות בישראל להציג תוכניות דומות.

שרשרת הטיפול בפסולת היא מקור אנתרופוגני (שקשור לפעילות אנושית) ליצירת גזי חממה. על פי נתוני הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC), פליטות של מתאן עקב טיפול בפסולת ובבוצות עומד על 18% מסך הפליטות האנתרופוגניות בעולם ^[6], ואילו בישראל, לפי מרשם הפליטות לסביבה (מפל"ס) לשנת 2020 ^[1], עולה כי מטמנות הפסולת לבדן, ללא הבוצות, אחראיות ל-77% מפליטות המתאן האנתרופגניות. השפעתו הגדולה של המתאן יחסית לגזי חממה אחרים מביאה לכך שתרומת מגזר הטיפול בפסולת גדולה יותר כאשר ממירים את יחידות הפליטה ליחידות שוות ערך פחמן דו-חמצני (eqCO₂). הנתונים המדאיגים של פליטות גזי חממה ממגזר הטיפול בפסולת בישראל לעומת הנתונים העולמיים מצביע על הפוטנציאל הרב הטמון בהפניית משאבים לשיפור הטיפול בפסולת בעזרת הטמעת פתרונות הכרוכים בפליטות נמוכות. 

איגוד ערים דן לתברואה, המפעיל את פארק המחזור חירייה ומטפל בפסולת הנוצרת ב-33 רשויות מקומיות במרכז הארץ, נקט בשנים מאז סגירת מזבלת חירייה ההיסטורית פעולות מגוונות לצמצום פליטות גזי חממה. מחקר בין-לאומי שבוצע בשנת 2018 העריך את התרומה האקלימית של מהלך סגירת מזבלת חירייה ושל פעולות השיקום בעקבותיו במניעה של 60% מהפליטות שהיו נפלטות ללא מהלך זה, ואת תרומת 20 השנים הראשונות לאחר הפסקת הטמנת הפסולת הבלתי מוסדרת בהר הפסולת והקמת פארק המחזור במניעת 6% נוספים הודות לשיטות הטיפול החלופיות ^[8]. כמות הפליטות שנמנעה חושבה במחקר זה ביחס לתרחיש בסיס ("עסקים כרגיל") שהתקיים עד שנת 1999, שהתקיימה בו הטמנה לא מוסדרת (100%).

המתודולוגיה של המחקר שלעיל, שלפיה ניתן להגדיר תרחיש ייחוס שמתאר מצב "עסקים כרגיל" ומהווה בסיס למדידת ההשפעה הסביבתית של פעולות הננקטות בהווה, ולמדידת ההשפעה של תרחישים עתידיים בעזרת ערכי פליטות, הביאה את הנהלת האיגוד להמשיך ולפתח שיטות מדידה הבוחנות על בסיס קבוע את ההשפעות הסביבתיות של הפעולות הננקטות במקטע החוץ-עירוני של הטיפול בפסולת. לאור ההתפתחות המואצת של האתר, לאור האסדרה המשתנה, ולאור ההתפתחויות העולמיות בתחום ניהול הפסולת, יש להגדיר תרחיש ייחוס חדש שיהווה תרחיש "עסקים כרגיל", וכן תרחישים עתידיים מעודכנים לחלופות הטיפול הנראות לעין בעשור הקרוב, שיסייעו להמשיך לבחון את ההשפעות הסביבתיות של פעולות הטיפול בפסולת בעזרת מנגנון חישוב פליטות. מנגנוני חישוב פליטות נעשים לאחרונה דרך מקובלת להערכת הפגיעה הסביבתית במגזר הטיפול בפסולת, ומאפשרים קבלת החלטות בראייה הוליסטית של כל שרשרת הטיפול לערכי פליטות הקשורות בטיפול בפסולת, כגון: כמות הפליטות בשינוע פסולת על פי סוגי אמצעי התובלה, ערכי פליטות לפירוק פסולת לפי סוגי ההסדרה במטמנות, פליטות במתקני השבה לפי סוג הטכנולוגיה וכיו"ב. בהובלת הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים פורסמו ערכי פליטות עבור מגזר הטיפול בפסולת המתעדכנים בהתאמה לידע המצטבר בנושא ^{[6, 10]}.

מומחי הפאנל הבין-ממשלתי מכירים בקושי לחשב ערכים סטנדרטיים של ערכי פליטות עקב השונות הגדולה בין מדינות ואף בין אזורים באותה מדינה, שנובעת ממגוון טכנולוגיות, אמצעים, כלי רכב, ותנאים פיזיים-גאוגרפיים. אי לכך, מציע הפאנל מתודולוגיות עבור גופים המעוניינים לבצע התאמה מקומית למדידת פליטות, לצד הערכים. מדינות, רשויות מקומיות וגופים גדולים האמונים על טיפול בפסולת במקומות שונים בעולם נוהגים לבצע התאמות ועדכונים, ומתחילים להטמיע מנגנוני קבלת החלטות ולמסד דיווחים על פעולותיהם במונחים של כמויות פליטות, וכן להעריך תרומה של מהלכים לשיפור הטיפול במונחים של צמצום פליטות, ולא להסתפק בדיווח על אחוזי מחזור, השבה או צמצום הטמנה ^{[5, 7, 9, 11, 12]}.

"מחשבון" פליטות הפחמן של חירייה פותח על-ידי צוות מחלקת הנדסה באיגוד בשיתוף פעולה עם חברת אקוטריידרס בע"מ, והוא אמצעי עדכני, זמין ופשוט לשימוש, המותאם ספציפית לפעילות פארק המחזור ומסייע לאמוד את הפחתת הפליטות מהפעולות ולתכנן מהלכים עתידיים מופחתי פליטות. זהו הניסיון הראשון בישראל של גוף העוסק הלכה למעשה בטיפול בפסולת ליישם מדידת פליטות ככלי לבחינת הביצועים וקבלת החלטות.

הטיפול בפסולת המיוצרת בגוש דן מתחיל במקטע העירוני באיסוף הפסולת באמצעות רכבי פינוי עירוניים. בשלב הבא הפסולת נקלטת ומטופלת בפארק המחזור חירייה, ומשם היא משונעת לטיפול במתקני קצה. פארק המחזור משרת 33 רשויות מקומיות, וקולט מהן שני זרמי פסולת עיקריים המוגדרים "פסולת מעורבת": פסולת ביתית ומסחרית המגיעה באמצעות רכבי דחס ומכולות איסוף, ופסולת גזם ופסולת גושית המגיעות באמצעות כלי רכב ייעודיים. לאחר השקילה, המשאית מנותבת לאחד משלושת מתקני הטיפול:

• תחנת מעבר – הפסולת נפרקת ומשונעת ברכבים גדולים לאחר דחיסה והעמסה למטמנות בדרום הארץ.
• מפעל מיון לייצור RDF (דלק חלופי לתעשיית המלט) – הפסולת הנפרקת ממוינת למרכיביה ומועברת לטיפול המשך: חומר אורגני מועבר למתקן קומפוסטציה, מתכות מועברות למפעלי מחזור, פסולת יבשה בעלת ערך קלורי גבוה נגרסת במקום ומועברת כתחליף דלק לתעשיית המלט. פסולת שאינה נמנית על אחד מהזרמים האלה מועברת להטמנה (שאריות מיון).
• מתקן למיון פסולת גזם ופסולת גושית – הפסולת ממוינת ונשלחת לאתרי קצה שונים. 

לאורך כל שרשרת הטיפול בפסולת נפלטים גזי חממה: מפעולות איסוף ושינוע, מצריכת אנרגיה בתהליכי מיון וטיפול בתוך אתר חירייה ומהפעילות באתרי הקצה השונים. אתרי הקצה העיקריים כוללים מטמנות בדרום הארץ, מפעלי מחזור, אתרי קומפוסט ואת מפעל "נשר רמלה" לייצור מלט. שני גזי החממה העיקריים נפלטים בשרשרת הטיפול הם פחמן דו-חמצני, הנוצר בעיקר על-ידי צריכת אנרגיה, ומתאן, הנפלט עקב תהליכי עיכול אנאירובי (אל-אווירני) של פסולת אורגנית, בעיקר במטמנות. לנוכח השפעתו של גז המתאן כגז חממה ביחס לפחמן הדו-חמצני, השאיפה היא למנוע מפסולת להגיע להטמנה על-ידי הסטת פסולת לאחר מיון והפרדה לאתרי קצה חלופיים. לחישוב הפליטות נוספו במהלך פיתוח המחשבון גם נתוני הפליטות שנמנעות הודות לחיסכון בכרייה ובייצור חומרי גלם חדשים בשל מחזור פסולת או שימוש בפסולת כמקור אנרגיה.

שיטות

לצורך פיתוח מחשבון הפחמן נקבע כי גבולות המודל יכילו את כל הפעולות המתבצעות החל מקליטת הפסולת באתר חירייה ועד לטיפול הסופי באתר הקצה שהפסולת מגיעה אליו. גבולות אלה מכילים למעשה את כלל הפעולות הנתונות להשפעת אתר חירייה. הפעולות במקטע העירוני, הכוללות בעיקר את האיסוף והפינוי של הפסולת, לא רק שאינן מושפעות מפעילות אתר חירייה ונתונות להחלטת הרשויות, אלא מאופיינות בשונות גדולה בשיטות הפינוי, בסוגי כלי הרכב, במספר הפינויים השבועי, בסוג הבנייה ובאופי התשתיות בשכונות השונות וכיו"ב. לאור כל זאת, הן לא נכללו במחשבון הפליטות בשלב זה. 

לאחר הגדרת הגבולות בוצע איסוף בסיס נתונים מתאים – מיפוי התהליכים באתר ומחוצה לו, איסוף נתוני התפעול באתר (פסולת, אנרגיה) ומיפוי מקדמי פליטות מהספרות. לאחר ביסוס תשתית הנתונים פותחו במחשבון יכולות היישום הבאות:

• חישוב פליטות משוקללות ל-1 טונה פסולת מעורבת הנקלטת באתר חירייה – עבור כל אחד ממתקני הטיפול באתר חירייה משלב הקליטה ועד טיפול הקצה. החישוב בוצע על סמך נתוני התפעול של 2020. במסגרת זו בוצע מיפוי לכל סוגי טיפול הקצה בתוצרים עם שקלול של מרחק הנסיעה. כך, ניתן לחשב פליטות לפי ארבע קטגוריות: (א) פליטות במהלך הטיפול בתוך אתר חירייה; (ב) פליטות שמקורן בתהליכי שינוע הפסולת לאתרי קצה; (ג) פליטות שמקורן בטיפול הסופי בפסולת; (ד) פליטות נמנעות הודות לצמצום כרייה וייצור חומר גלם חדש. כל המקדמים, דרכי החישוב, ערכי ייחוס והערכים שהתקבלו מצורפים בנספח למאמר זה.
• הערכת ההשפעה האקלימית במונחים של צמצום או עלייה בכמות הפליטות של מהלכים שננקטו לצורך שיפור הטיפול בפסולת הנקלטת באתר חירייה ביחס לתרחיש הייחוס – המחשבון מאפשר לבחון את ההשפעה האקלימית של כל מאזן מסה שייבחר, ובכל חתך זמנים. תרחיש הייחוס שנבחר הוא מצב "עסקים כרגיל" תאורטי שבו כל כמות הפסולת הנקלטת באתר באותו חתך זמן שהוגדר מנותבת ישירות להטמנה ללא מיון. תרחיש זה נבחר משום שהתקיים זמן קצר לאחר סגירת המזבלה ההיסטורית, ועוד לפני הטמעת תהליכי מיון והפרדה במתקנים השונים, ועדיין מתקיים במרבית תחנות המעבר בישראל. בתרחיש זה נפלטת כמות מֵרָבית של גזי חממה, ולכן ניתן להניח כי בהתאם למגמה של הפחתת פליטות כל תרחיש אחר בהווה או בעתיד יהיה בעל ערכי פליטות נמוכים יותר. העובדות מאפשרות לבנות "סרגל פליטות" לפסולת, ו"נקודת האפס" בו הוגדרה כמציאות שאפיינה את הטיפול בפסולת בשנים 1999–2002. 
• שימוש במחשבון כיישומון לקבלת החלטות המאפשרת לבחור חלופת טיפול סביבתית עבור טיפול בפסולת. השתמשנו במחשבון לבחירת חלופה מועדפת במספר סוגי ניתוחים, בהם: ניתוח חלופות טיפול (באתר ומחוצה לו) עבור סוג פסולת מסוים (למשל: אנליזות לפסולת פלסטיק, קרטון, מתכות, ופסולת אורגנית), ניתוח חלופות לתמהילי פסולת מגוונים, וכן יישום לבחינת חלופות עתידיות לטיפול בפסולת ברמת המתקנים. 

נדגים במאמר זה רק השוואה אחת בין שתי חלופות תאורטיות שעשויות להתקיים לאחר הפעלת תחנת המעבר הממיינת שתיחנך בשנת 2025. האיגוד בחן את החלופות, והן תואמות גם את האסטרטגיה של המשרד להגנת הסביבה למשק פסולת בר-קיימא שגובשה והוצגה בשנת 2021 ^[2]. הפעלת התחנה הממיינת צפויה להביא את אתר חירייה ליכולת מיון מכני של 100% מהפסולת הנקלטת בו. לניתוח המודגם נבחרו שתי חלופות לטיפול סופי בחומר האורגני (קומפוסטציה ועיכול אנאירובי) ושתי חלופות לטיפול בשאריות המיון (השבה לאנרגיה והטמנה). למחשבון הוזנה כמות פסולת משוערת עתידית כוללת של 500,000 טונות פסולת מעורבת בהרכב התואם את סקר הפסולת הארצי, ונבדקו ההשפעות האקלימיות של שני תמהילים (עיכול אנאירובי והשבה לאנרגיה לעומת קומפוסטציה והטמנה). 

תוצאות

חישוב ערכי פליטות עבור פעולות לטיפול בפסולת

מיפוי מקורות הפליטה, בחלוקה לפי מתקני הטיפול באתר חירייה, מוצג בטבלה 1.

טבלה 1.

פליטות משוקללות לטיפול ב-1 טונה פסולת מעורבת בשלושת מתקני חירייה (שווה ערך פחמן דו-חמצני)

התוצאות שהתקבלו ומוצגות באיור 1 מצביעות על כך שפסולת שאינה ממוינת ונשלחת ישירות מתחנת המעבר להטמנה, פולטת לאורך כל שרשרת הטיפול 1.08 טונות גזי חממה, בעוד שסוגי הפסולת שעוברת מיון ומנותבת לפתרונות קצה אחרים פולטים כמחצית מכמות זו.

ניתוח נוסף שבוצע הוא השוואה בין הפליטות בשלבי הטיפול השונים. בשנת 2020 נקלטו בשלושת המתקנים יחד 1,189,150 טונות פסולת, והטיפול בהם יצר 947,849 טונות פחמן דו-חמצני. קרוב ל-98% מסך הפליטות הללו נוצרו באתרי הקצה של הפסולת, ורק כ-2% מסך הפליטות נובעות מהפעילות במתקני הטיפול בחירייה ומשינוע הפסולת.

בניתוח הפליטות באיור 2 של אתרי הקצה בלבד, כלומר סכימת הערכים של עמודת מתקני הקצה המוצגים באיור 1 לעומת שאר העמודות, התקבלה אינדיקציה ברורה לכך שבניכוי גורמי התפעול והשינוע, כמות גזי החממה שנפלטה מהפסולת שנשלחה להטמנה ב-2020 היא 90% מסך הפליטות באתרי הקצה, בעוד פתרונות הקצה האחרים, כמו שימוש בפסולת כדלק חלופי, קומפוסטציה ואחרים, הם כ-10%. 

באיור 3 נראה שבעוד שהפסולת המוטמנת אחראית ל-90% מסך הפליטות באתרי הקצה, היא מהווה רק 68% אחוז (משקלית) מהפסולת שיצאה מאתר חירייה, כלומר, כל טונה פסולת מוטמנת מביאה לכמות גזי חממה הגבוהה בממוצע פי ארבעה מטונה פסולת המנותבת לפתרונות האחרים. 

איור 1.

חלוקת סך הפליטות הנוצרות בשרשרת הטיפול בפסולת

איור 2.

תרומת אתרי הקצה (ללא מרכיב השינוע) לפליטות גזי חממה

איור 3.

התפלגות כמויות הפסולת היוצאת מאתר חירייה לפי אתרי

ניתוח מניעת הפליטות בסיכום הפעילות לשנת 2020

על פי נתוני קליטת הפסולת בשנת 2020 והפעולות שננקטו בשנה זו כדי לטפל בפסולת, נראה כי אילו 100% הפסולת שנקלטה באתר הייתה מועברת ישירות להטמנה כמו בתרחיש הבסיס שהוגדר ללא מיון, היו נפלטות 1.282 מיליון טונות של גזי חממה (eqCO­­₂, איור 4). אופן הטיפול בפסולת ב-2020 מנע הטמנה של 32% מכמות הפסולת שהועברה לייצור דלק חלופי, קומפוסטציה ומחזור, והביא להיווצרות של רק כ-948,000 טונות של גזי חממה. כלומר, בשרשרת הטיפול בפסולת עצמה נמנעו פליטות של כ-334,000 טונות גזי חממה, כמות זו זהה ל-0.4% מכלל הפליטות במדינת ישראל, ושקולה ל 6% מהפליטות של מגזר הטיפול בפסולת.

כאשר מוסיפים לנתוני הפליטות הקשורים ישירות לטיפול בפסולת גם את הפליטות שנמנעות בזכות החיסכון בכרייה ובייצור של חומרי גלם, העומדות על כ-345,000 טונות, מתקבלת הפחתה כוללת של כ-680,000 טונות שווה ערך לפחמן דו-חמצני.

איור 4.

סך הפליטות שנוצרו ושנמנעו בשנת 2020 בשל פעולות הטיפול בפסולת באתר חירייה ביחס לתרחיש הבסיס

ניתוח החלופות העתידיות לטיפול בפסולת מעורבת

מחשבון הפחמן סייע לנתח חלופות עתידיות אפשריות עבור פסולת מעורבת שתגיע למערך המיון בתחנת המעבר (כל מה שלא נקלט במפעל ה-RDF). בניתוח המוצג באיור 5, נבחנו השוואות בין מספר פתרונות עתידיים ומספר אפשרויות לשילובי טכנולוגיות במטרה להעריך לאילו סוגי מתקנים כדאי להפנות משאבים לטיפול בשני מרכיבי פסולת העיקריים שמתקבלים אחרי מיון (90%–80 משקלית) ומייצרים את הפליטות המשמעותיות ביותר: חומר אורגני ממוין ושאריות מיון. החישוב בוצע תוך הנחה, שהטיפול בשאר המרכיבים (כמו מוצרי פלסטיק ומתכות) זהה, כלומר, שהם ממוינים ונשלחים למחזור. נמצא שבתרחיש עיכול אנאירובי לחומר האורגני הממוין והשבה לאנרגיה לשאריות המיון (חלופה ב') נחסכות 677,628 טונות גזי חממה ביחס לתרחיש הבסיס, לעומת 559,015 טונות הנחסכות בתרחיש קומפוסטציה לחומר האורגני והטמנה לשאריות מיון (חלופה א'). שילובים נוספים, כמו קומפוסטציה והשבה לאנרגיה, בוצעו גם הם, אולם מפאת המגבלות אינם מוצגים. ניתוח זה הוא דוגמה אחת בלבד להשוואות של מגוון תמהילים של פתרונות עבור פסולת מעורבת שתיקלט במתקן חדש, שנבנה בימים אלה ויקלוט כ-500,000 טונות פסולת מעורבת מדי שנה.

איור 5.

השוואת פליטות גזי חממה בין שתי חלופות עתידיות לתחנת מעבר ממיינת

חלופה א': קומפוסטציה לחומר האורגני והטמנה לשאריות המיון;

חלופה ב': עיכול אנאירובי לחומר האורגני הממוין והשבה לאנרגיה לשאריות המיון.

דיון ומסקנות

מחשבון הפחמן נמצא ככלי שימושי, גמיש ופשוט המאפשר למדוד פליטות, וליצור "סרגל" צמצום פליטות המאפשר למקבלי החלטות ברשויות המקומיות ובאיגודי ערים לבחון אסטרטגיות שונות לטיפול בפסולת.

תוצאות של ניתוחים ראשוניים מראים כי רוב פליטות גזי החממה (בעיקר מתאן) נוצרות עקב תהליכי הטמנה, בעוד שחלק קטן של הפליטות נוצרות בפעולות המתבצעות בתוך אתר חירייה ובמהלך שינוע הפסולת. 

התוצאות מראות כי 68% מהאשפה (הטמנה) תרמו 90% מהפליטות, ו-32% הנותרים תרמו 10% מהפליטות, ועל כן, רוב המאמצים של איגוד ערים דן צריכים להמשיך להיות מכוונים לצמצום הטמנה. מהתוצאות עולה כי התייחסות מסורתית לצמצום משקלי של כמות פסולת מוטמנת או אחוזי מחזור והשבה מספקת תמונה חלקית בלבד, משום שפסולת מוטמנת פולטת פי ארבעה גזי חממה מחלופות אחרות. אומנם, פעולות לצמצום פליטות משינוע על-ידי הקטנת טווחי הנסיעה, ופעולות נוספות שהאיגוד נקט, כמו התקנת תאים פוטו-וולטאיים על גגות המתקנים באתר והקמת תחנת דלק לתדלוק בגז טבעי, הן פעולות חשובות. ולמרות זאת, הן גורם משני בהשפעתו על פליטת גזי חממה בהשוואה למיון פסולת ולהעברת התוצרים לפתרונות כמו קומפוסטציה, מחזור או ייצור דלק חלופי מפסולת. 

ניתוח התרחישים העתידיים המסתמך על מתקנים שאינם זמינים עדיין, מבליט את העובדה שמיון פסולת ללא פתרונות קצה לפסולת ממוינת (בעדיפות לפתרונות מקומיים), לא יפחית את פליטת גזי החממה.

לסיכום, מחשבון הפחמן מאפשר לראשונה לבצע הערכה של השפעה סביבתית בפועל של פעולות הקשורות בטיפול בפסולת, ובכך לצרף ערכי פליטות גזי חממה לתוך מערך השיקולים (נוסף על שיקולים כלכליים וחברתיים) של גופים וארגונים העוסקים בפסולת.

תודות

תודות והערכה מקרב לב לצוות חברת אקוטריידרס על היצירתיות והמקצועיות שנדרשה לפיתוח המתודולוגיה במאמר זה, ובמיוחד תודה אישית לפאני ג'ובארט ולרון קמרה על העבודה המשותפת שתימשך גם בשנים הבאות בעדכון ובשיפור המדידות.