Složení chromového odpadu a jeho recyklace v České republice

Vlivem lidské činnosti, výroby a spotřeby vzniká mimo využitelných produktů také odpad. Jsou to především odpady ze zemědělské, průmyslové i energetické výroby, sutě z demolic, odpady produkované poskytováním služeb, obalové materiály, které chrání a prodávají výrobky a především komunální odpad generovaný obyvatelstvem.

Problematika energetického využití odpadů a s ní spojená výstavba nových zařízení je velice aktuálním tématem. Článek se věnuje především trendům nakládání s odpady, posuzuje možnost energetického využití z různých hledisek. Nemalá část článku se také zabývá popisem odpadů jako paliva, tedy jeho složením a vlastnostmi.

Podle zákona o odpadech (Zákon č. 185/2001 Sb.) je odpad definován jako „každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit“ [1]. Stejný zákon také definuje tzv. Katalog odpadů, který slouží k jasnému vydefinování konkrétních odpadů. Způsobů, jak s odpady nakládat je několik a záleží na každé osobě, který způsob si vybere. V chování nakládání s odpady se také promítá odpadová politika státu.

Množství odpadu produkovaného na území ČR dlouhodobě mírně roste. Množstvím produkovaného komunálního odpadu se v posledních letech se pohybujeme nad 300 kg na obyvatele za rok. Mírný pokles zaznamenaly jen průmyslové odpady a odpady z demolic, což je bohužel vlivem probíhající hospodářské krize, nikoli našim počínáním v oblasti produkce odpadů. Česká republika vyprodukuje za rok přibližně 30 mil. tun odpadů.

Brusné kaly jako specifický druh odpadu

Brusné kaly patří mezi nebezpečné odpady a většinou se skládkují. Tyto materiály vznikají při broušení nejrůznějších ocelí (nástrojových, rychlořezných, ložiskových). Ekologicky i ekonomicky prospěšnější by však byla jejich recyklace v metalurgické výrobě. Roční produkce brusných kalů dosahuje u nás několik tisíc tun ročně (databáze ISOH udávala v roce 2006 hodnotu 5300 tun). Nejde tedy o zanedbatelný zdroj metalických surovin.

Čtěte také: Podrobnosti o stanovisku k exekuci

Obsahují více než 70 % kovu, převážně v metalické podobě, což je více, než u řady importovaných rud. Při opracování legovaných ocelí je zajímavý také obsah prvků, jako jsou wolfram, molybden, kobalt, vanad, nikl a chrom.

Přímé využití těchto kalů v hutnictví však není možné, neboť jsou znečištěny řeznými a chladicími kapalinami a ropnými látkami. Překážkou je také jejich polymetaličnost, vznikající v důsledku smíchání kalů různých druhů a jakostí oceli a granulometrie.

Podle výzkumné zprávy Ing. Jaromíra Honse (VÚHŽ, a. s., Dobrá) třídění kalů podle Katalogu odpadů nevyhovuje potřebám jejich recyklace a na místech jejich vzniku není vůbec respektováno. Je nahrazeno účelově výhodnějším způsobem - vytvořením skupin podle chemického složení a vytěžení maxima legujících prvků.

Možnosti recyklace brusných kalů

Z celkového množství 5300 tun brusných kalů pocházelo 1500 tun kalů z vysoce legovaných ocelí. Zbytek pocházel z ocelí uhlíkových a ložiskových. Při výzkumném projektu ve VÚHŽ se experimentálně ověřovaly možnosti a dostupné technologie pro recyklaci těchto kalů. Zejména se zkoumalo odstraňování zbytků chladicího média. Testovány byly extrakce pomocí roztoků, odmísení gravitačními silami, aplikace odstředivé síly, filtrace pod nízkým i vysokým tlakem. Mezi teplotními procesy bylo testováno sušení a desorpce za různých teplot.

Ze závěrů projektu vyplynulo, že kovová substance obsažená v brusných kalech je za jistých předpokladů využitelná jako druhotná surovina, nicméně náklady s tím spojené jsou poměrně vysoké. Jako vysoce rentabilní se jeví u kalů z ocelí chromniklových a rychlořezných, zejména díky obsahu molybdenu, kobaltu a niklu.

Čtěte také: AFIZ: Pohled Aleše Nováčka

Rozdělení brusných kalů podle typu oceli (data z roku 2006)

Zdroj: Ing. VÚHŽ, a. s.

Energetické využití odpadů

Jak již bylo napsáno výše, způsobů nakládání s odpady je několik. V roce 2008 přijala Evropská komise směrnici 2008/98/ES, která je hlavní dokumentem o nakládání s odpady v EU. Hlavní počin směrnice je vymezení pětistupňové hierarchie nakládání s odpady. Státy EU jsou povinny zajistit, aby odpady prošly nějakým stupněm využití (materiálové, energetické). jiné využití (např. Dalším záměrem směrnice je podpora recyklace, kdy stanovuje pro recyklování cíl recyklovat 50 % běžného komunálního odpadu, včetně plastů, skla, papíru a kovů a 70 % odpadu ze stavebnictví do roku 2020.

Pro Českou republiku je závazek snížení množství ukládaného odpadu na skládku poměrně těžký úkol. Podle hierarchie nakládání s odpady je třeba dbát především na snížení množství odpadů a jejich opětovné využití a především recyklace, ve které jsou velké rezervy. Hlavním způsobem snížení množství skládkovaného odpadu se ale jeví jeho energetické využití, tedy využití ve spalovnách.

V současné době máme na našem území 3 spalovny komunálního odpadu, více než dvacet zařízení, která využívají odpad k získávání tepla, a další zdroje jsou ve výstavbě.

Specifika odpadu jako paliva

Hlavní problematikou při návrhu a provozování spalovenských kotlů je jasná definice paliva. Odpad jako palivo je sice dosti výhřevný, ale jeho prvkové složení, obsah vody a celková struktura jsou velice kolísavé. Složení kolísá podle toho odkud je odpad svážen (lokality s bytovými domy, příměstské osídlení RD či menší obce) a podle roční doby.

Čtěte také: Greenpeace a energetická koncepce

V lokalitách sídlištního typu je v odpadu velký podíl kompostovatelného odpadu s vysokou vlhkostí, menší podíl sutí a popelovin, vyšší podíl spalitelného odpadu, většinou se zde i odpad více třídí. V lokalitách příměstského typu (rodinné domky) se zvyšuje podíl nespalitelného odpadu (více suti, popele a zeminy) a ubývá hořlavých složek (papír, dřevo) a kompostovatelného odpadu.

Odpad z menších obcí pak mívá jiný charakter. Je zde minimální obsah rozložitelného odpadu (lidé sami kompostují) a hořlavých složek (dřevo, papír, bohužel i plasty a textil), které lidé spálí sami, roste podíl jemných frakcí a nespalitelného odpadu (suť, popel). Často je tu větší podíl tříditelného odpadu.

Další výkyvy ve složení komunálního odpadu by se daly nazvat sezónními. V létě a na podzim se vlivem vyšší konzumace ovoce a zeleniny zvyšuje podíl biologicky rozložitelného komunálního odpadu (BRKO) a zvyšuje vlhkost odpadu, okolo Vánoc je pak vyšší obsah hořlavých složek (obaloviny, dřevo), v časech, které vedou k vyšší konzumaci (Vánoce, Velikonoce atp.) je pak odpadu více, v době letních prázdnin pak méně, protože tráví více času mimo domovy. Výkyvy ve složení odpadu mají vliv především na jeho výhřevnost.

V Tab. 2 jsou uvedeny přibližné rozptyly prvkového složení komunálního odpadu a přehled základních vlastností je uveden v Tab. 3. Z těchto tabulek vyplývají velké nároky, které jsou kladeny na spalovenský kotel, způsob homogenizace paliva, jeho zavádění do kotle a regulaci provozu kotle.

Jak je také patrné z Tab. 2, odpad mimo hořlavých složek obsahuje podíl složek nebezpečných. Jedná se především o síru, chlór, fluor, polychlorované bifenyly a další těžko rozložitelné organické látky a těžké kovy. Jsou to všechno látky, které (až na síru) v klasických palivech nejsou obsaženy nebo jen ve stopových množstvích.

Pozitiva a negativa spalování odpadu

Spálením odpadu zmenšujeme prostor, který tento odpad zabírá. Odpad má velice nízkou sypnou hmotnost a to i při hutnění na skládkách. Velký význam má spalování paliva z hlediska trvalé udržitelnosti. Energetickým využitím odpadu uspoříme u nás hojně využívaná fosilní paliva.

Z jednoho kilogramu hnědého mosteckého uhlí vznikne přibližně 1,4 kWh elektrické energie nebo 13 GJ tepla. Z kilogramu spáleného komunálního odpadu vznikne 0,75 kWh elektřiny nebo 7 GJ tepelné energie. Spálením tuny odpadu ušetříme tedy přibližně 0,6 tuny hnědého uhlí. (Čísla jsou samozřejmě přibližná v závislosti na konkrétních výhřevnostech a účinnostech transformace na elektrickou a tepelnou energii).

Toto pozitivum má jedno úskalí - je třeba, aby spalovna byla součástí sítě centrálního zásobování teplem, vlastněna stejným majitelem nebo měla smluvně zajištěný odběr tepla. Jinak mohou nastat situace podobné situaci v Brně v 90. letech, kdy obecní spalovna sice prodávala teplo do SCZT, ale nepravidelně a za nevýhodných podmínek.

Další nespornou výhodou oproti skládkování je snížení emisí skládkových plynů, které unikají i ze zabezpečených skládek (podle kvality skládek takto může unikat 20-50 % generovaného plynu). Jedná se především o CO2 a metan (příp. další lehké uhlovodíky a další stopové prvky) vznikající rozkladem biologicky rozložitelného odpadu i dalších složek.

Ve spalovnách odpadů dochází i k další separaci využitelných složek odpadů. Převážnou část zbytků po spálení, tedy škváru zbavenou kovů, lze dále využít ke stavebním účelům, nejčastěji jako podkladové materiály při stavbě komunikací, rekultivaci krajiny či jako materiál pro budování ochranných vrstev skládek. Materiál je srovnatelný s běžnými těženými materiály, jen nemá filtrační vlastnosti. Materiál není kontaminován žádnými škodlivinami, protože těch byl zbaven při procesu spalování.

Velkou slabinou spaloven je jejich cena. Jak je již uvedeno výše, je odpad jako palivo velice různorodý a na to musí být celá technologie připravena. Jde především o stabilní výkon a dodržování emisních limitů, které jsou pro spalovny obzvláště přísné. Všechna tato opatření jak pro regulaci, tak (a to zejména) pro čištění spalin, technologii velice prodražují, že se dostává za hranici rentabilnosti.

K najíždění kotle a stabilizaci hoření je navíc třeba podpůrného paliva, aby byla zajištěna ekologie provozu. Další nevýhodou spalovenských provozů je samotná manipulace s odpady, tedy jejich svoz a skládkování na jednom místě před samotným spálením. Vzhledem k velkému podílu biologického (rozložitelného) odpadu není zejména v letních měsících v okolí spaloven úplně příjemné ovzduší, a to i přes to, že technologie je na toto připravena - bunkr pro skládkování paliva je uzavřený a v trvalém podtlaku, odváděný vzduch je zaváděn do spalovacího procesu.

Jedním z negativních důsledků je zvýšený pohyb nákladních automobilů v okolí spalovny. Tomu je třeba přizpůsobit infrastrukturu a především spalovnu citlivě umístit do stávající nebo plánované zástavby. Tato problematika se dá vyřešit i integrací železničních cest do logistiky spalovny, jak je tomu např. u některých spaloven v Bavorsku.

Nespornou zátěží pro životní prostředí jsou plynné emise. Jsou sice přísně regulovány, ale i minimální množství těžkých kovů či dioxinů a furanů má na živočichy výrazné dopady - těžké kovy i PCDD a PCDF jsou toxické, karcinogenní a některé mají i mutagenní účinky. Zde se právě dostáváme k technologiím, které jsou energeticky a finančně nejnáročnější na celé spalovně. Právě čištění spalin od těchto nebezpečných látek celý provoz velice prodražuje.

Provozování spalovny odpadů s sebou nese ještě jedno velké riziko, a tím je snížení množství tříděného odpadu pro recyklaci. Je třeba si uvědomit, že separací je odpad ochuzován o složky s nejvyšší výhřevností (PET, igelit, papír) či hořlavé složky vůbec (bioodpad). Navíc, čím více má provozovatel odpadu, tím více tepla či elektřiny vyrobí (a tím více prodá), a to jej nikterak nemotivuje k provozování třídicí linky a další separaci odpadů.

Spalování odpadu je v současné době aktuální téma, článek se snaží vnést základní vhled do problematiky spalování odpadů a to především charakterizací odpadu jako paliva a posouzení výhod a nevýhod zařízení pro spalování odpadů.

Odpad lze jako palivo využít bez větších problémů, pokud se přihlédne k jeho specifickým vlastnostem (výhřevnost, vlhkost, složení a jejich výkyvy) a jejich změnám (v čase i podle svozů). Spalovny mají pozitivní i negativní dopady na využití odpadů a jeho možné jiné využití. Přímo ovlivňují životní prostředí ať už svými emisemi nebo tím, že díky nim není odpad skládkován, a nejsou spalována fosilní paliva.

Článek vznikl za podpory projektu Specifického výzkumu FSI VUT v Brně FSI-S-14-2403 a NETME Centre, regionálního výzkumného a vývojového centra vybudovaného z finančních prostředků Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace v rámci projektu NETME Centre, Reg.

tags: #chrom #odpadu #složení #a #recyklace

Oblíbené příspěvky:

• Bio zemědělství: Český pohled
• Ekologická farma v ČR
• Odpad z domu a kanalizace
• Velikost kompostéru
• Trendy ve vývoji ekologie