Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Komunální odpady nemusí vždy končit ve spalovně

12.05.2011  |  237× přečteno      vytisknout článek

attSměrnicí 1999/31/EC o skládkování odpadů stanovila Evropská unie cíl snížit do roku 2020 skládkování biologicky rozložitelného odpadu na 35 % hodnot roku 1995...

Jde o skutečně ambiciózní cíl, který není snadné naplnit bez ověřené technologické podpory.

Hlavním důvodem tohoto směřování je skutečnost, že skládkový plyn, složený hlavně z metanu a oxidu uhličitého, ovlivňuje klimatické změny. Metan je skleníkový plyn více než 20x škodlivější ve srovnání s CO2. Další závazky vyplývající z Kjótského protokolu směřují k cíli vyrábět do roku 2020 14 % veškeré energie z obnovitelných zdrojů. Současný podíl OZE v Česku a na Slovensku přitom je, při započítání velkých vodních elektráren, přibližně 8 %.

Při růstu nevole vůči nestabilním zdrojům, jakými jsou energie větru a slunce, zaznamenáváme zvýšený příklon k biomase. S jejím energetickým využitím nejsou spojeny závažné technologické problémy. Praxe však ukazuje, že cena kvůli nízké nabídce narůstá a předpovědi varují, že náklady na výrobu tepla z ní budou vyšší než ze zemního plynu.

Přitom existuje energonosič, jehož nabídka neúnavně roste. Je jím komunální odpad.

Uvedené tlaky vedly k vývoji nových technologií pro nakládání s odpady s přidanou hodnotou generování příjmů z výroby obnovitelné energie. Dostupné technologie pro nakládání s komunálním odpadem se dělí do dvou skupin:

- netepelné technologie, mezi které patří mechanicko-biologické zpracování, anaerobní digesce či biologické vysoušení,

- tepelné technologie zahrnující spalování (tepelná oxidace), pyrolýzu, zplyňování a plazmatické zplyňování.

Mechanicko-biologické zpracování se aplikuje na technologicky důsledně vytříděný směsný odpad až na úroveň biologického odpadu. Třídění jednotlivých druhů plastů, však přináší technologické nároky. Následně se biologický odpad zpracovává dalšími procesy.

Anaerobní digesce rozkládá biologické složky odpadu, čímž vzniká bioplyn (biometan), využitelný pro výrobu energie, a hnojivo.Pojem biologický se vztahuje také na kompostování. V tomto případě se organické složky zpracovávají aerobními organismy. Rozkládají odpad na oxid uhličitý a kompost. Tyto systémy ovšem neprodukují žádnou energii. V případě biologického vysoušení prochází odpad úseky rychlého ohřívání činností aerobních mikroorganismů. Během doby částečného kompostování se vzniklé teplo projeví vysušením odpadu. Ten lze následně použít jako palivo.

Z energetického hlediska jsou však zajímavější vyspělé technologie tepelného zpracování s označením ATT (Advanced Thermal Treatment), tedy pyrolýza a zplyňování. Poroto se v dále zaměříme právě na ně.

Vyspělé tepelné zpracování

Pyrolýza a zplyňování mění vstupní materiál (biomasu, odpad, tuhá alternativní paliva, uhlí) na syntetický plyn zahříváním za kontrolovaných podmínek. Zatímco spalování přeměňuje všechny vstupní odpady na energii a popel, pyrolýza a zplyňování takové přeměně záměrně zamezují, takže k hoření nedochází.

Pyrolýzu definujeme jako chemický rozklad kondenzované hmoty procesem jejího zahřívání. Pyrolytický proces se děje při úplné absenci kyslíku a přeměňuje vstupní materiál s uhlíkovou bází na organický uhlík a syntetický plyn syngas. Jedná se o nízkoteplotní proces, typicky probíhající v rozmezí 300-800 °C.

Odpadními produkty pyrolýzy jsou převážně uhlíkové saze. V závislosti na vstupech můžeme pyrolýzu použít na přeměnu odpadu na dřevěné uhlí (pro průmyslové využití), koks (využitelný v ocelářství), biologické uhlí (vhodné pro úpravu půdy či zachycování uhlíku) a saze a olej (komoditní chemikálie a palivo).

Zplyňování definujeme jako částečný tepelný rozklad hmoty při substechiometrických podmínkách, tedy s přístupem kyslíku, ale pouze do té míry, aby nedošlo hoření. Proces používá vysoké teploty pro rozklad odpadu jeho základní stavební prvky při kontrolovaném okysličování a produkuje syntetický plyn a popel. Jedná se o proces při vysokých teplotách, typicky nad 1000 °C.

Právě nastavení kontrolovaných oxidačních podmínek je klíčovým aspektem úspěchu jakékoli komerční instalace s kontinuálním provozem. Podmínky se liší s ohledem na daný účel instalace (využití biomasy, komunálního odpadu, uhlí, kalů) a následně se mohou měnit se změnami charakteru vstupního materiálu v době v rámci daných provozních limitů. Zatímco základní konfigurace systému musí být přizpůsobena plánovanému vstupu, zplyňování je možné regulovat, pokud se mění například energetická hodnota, velikost frakce nebo relativní vlhkost vstupů.

Zplyňovací technologie potřebují jako vstupní materiál palivo z odpadu (RDF - Refuse Derived Fuel), které vzniká primární přípravou. Při tomto procesu se ze směsného komunálního odpadu musí odseparovat recyklovatelné složky (sklo, kovy) a inertní materiály jako kameny apod. Následně se odpad rozemele a vysuší. Výsledné palivo je suché, relativně bez patogenních složek a zápachu, snadno přepravitelné a skladovatelné. Kalorifická hodnota RDF je v rozmezí 10-20 MJ/kg podle míry ponechaných plastů. RDF představuje 70-75 % původní hmotnosti odpadu. Jeho průměrná výhřevnost je cca 13 MJ/kg.

Provozní praxe ukazuje relativně konstantní složení směsného komunálního odpadu s ohledem na sezónní změny spotřebitelských návyků. Následující tabulka ilustruje hodnoty jednotlivých komponentů v odpadech a v RDF.

Druhotným produktem zplyňování je popel, který lze využít při výrobě cementu a stavebních tvárnic, jako plnivo pro silniční spodky nebo stavební a průmyslové plnivo. Při zplyňování RDF tvoří popel v průměru 15 % původní hmotnosti paliva. V případě plazmatického zplyňování, které se děje při teplotách nad 2000 °C, vzniká inertní sklovitá struska využitelná rovněž ve stavebnictví.

Výhody nových technologií

Při tepelném zpracování nehoří vstupní materiál, takže je reálné dosáhnout zlomkových hodnot povolených emisních limitů. Systém zplyňování je uzavřeným cyklem, v rámci kterého vzniká syntetický plyn, ochlazuje se, filtruje a neutralizuje. Jediným zdrojem emisí je výfuk z plynového motoru (hybridní plynové turbíny), ve kterém se syngas spaluje. Kromě počáteční energie nutné k nastartování procesu plynovým nebo naftovým generátorem jsou systémy autonomní a nepotřebují další externí zdroj energie.

Vyrobený syntetický plyn může být odveden přímo do plynových motorů nebo hybridních plynových turbín a při jeho spalování se dosahuje vyšších elektrických výkonů než při obyčejném spalování s následnou výrobou páry. Provozní praxe při zplyňování paliva z komunálního odpadu ukazuje celkovou 49% účinnost výroby elektřiny při použití plynového motoru proti 25% v případě, že se syngas spaluje v peci za produkci páry.

Syngas

Pokud má být syngas použit jako palivo, nejčastěji se vyrábí z uhlí. Nejprve pyrolýzou na koks (nečistý uhlík), která se také nazývá destruktivní destilací a následně střídavým náporem páry a vzduchu, popřípadě z biomasy nebo komunálního odpadu. Jeho vznik lze znázornit následujícími rovnicemi:

C + H2O -> CO + H2

ΔH°298 = 323,1 kJ/mol

C + O2 -> CO2

ΔH°298 = -394 kJ/mol

CO2 + C -> 2CO

ΔH°298 = 282,1 kJ/mol

Výhodou procesu zplyňování je, že výroba energie ze syntetického plynu má větší potenciál než přímé spalování původního paliva. Tento proces nepřeměňuje veškerou chemickou energii v palivu na teplo, ale ponechává část chemické energie v syntetickém plynu a v pevných složkách. Syntetický plyn může být přímo spalován za účelem výroby elektřiny, použit k výrobě methanolu a vodíku, nebo je možné ho pomocí Fischer-Tropschovy syntézy přeměnit na biopalivo druhé generace. Typická energetická hodnota plynu ze zplyňování je 10 až 15 MJ/Nm3 (pro srovnání: zemní plyn má energetický obsah 38 MJ/Nm3). Složení syntetického plynu se mění s ohledem na vstupní materiál a druh zplyňování. Pro ilustraci uvádíme v tabulce reálné hodnoty z komerčních instalací v USA a EU.

ATT v praxi

Momentálně existuje více než 30 evropských provozů zplyňování odpadů, z nichž nejstarší fungují více než 11 let ve Skandinávii, Německu, UK, Itálii a Francii. Podle velikosti spádové oblasti mají systémy charakter buď tovární, nebo modulární, jak ilustrují obrázky.

Finanční aspekty

Region velikosti 120 000 obyvatel vyprodukuje ročně zhruba 60 000 tun odpadu, z nichž 30 000 tun je zpracovatelných ve formě RDF. Toto množství vygeneruje cca 3 MW elektřiny a 3 MW tepla. Investice si vyžádá přibližně 15 milionů EUR. Systém dokáže dramaticky snížit poplatek za zpracování odpadu (skládkování) na přibližně 25 EUR/t.

Ve Slovenské republice od 1. 1. 2011 činí cena elektřiny vyrobené vysoce účinnou kombinovanou výrobou v protitlaké parní turbíně nebo v kondenzační parní turbíně s odběrem tepla, při využití plynu vyrobeného termochemickým zplyňováním odpadu ve zplyňovacím generátoru, 114,71 EUR/MWh.


Boris Baňas
Waste-Tec Systems

ZDROJ: Energetika


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
Asekol s.r.o.ELEKTROWIN a.s.EKOLAMP s.r.o.Inisoft s.r.o.EKO-KOM a.s.
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist