Energetické využití odpadu ve spalovnách

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

Produkce a definice odpadu

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 materiál, které chrání a prodávají výrobky a především komunální odpad generovaný obyvatelstvem. 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“.

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.

Hierarchie nakládání s odpady a energetické využití

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) nebo jiné využití.

Čtěte také: Recenze Bref Power

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.

Odpad jako palivo - složení a vlastnosti

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.

• 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.

Čtěte také: Výjimka pro Počerady vyvolala konflikt

Výkyvy ve složení odpadu mají vliv především na jeho výhřevnost.

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.

Výhody a nevýhody 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. Toto pozitivum má jedno úskalí - je třeba, aby spalovna byla součástí sítě centrálního zásobování teplem, vlastněna stejným majitelem nebo měla smluvně zajištěný odběr tepla.

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.

Čtěte také: BREF a dopad na Elektrárnu Chvaletice

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.

BREF - referenční dokument pro nakládání s odpady

V únoru 2003 byl vydán Evropskou komisí referenční dokument (BREF) pro nakládání s odpady. Přípravu a zpracování referenčních dokumentů (BREF) o nejlepších dostupných technikách (BAT) pro jednotlivé průmyslové kategorie zajišťuje Evropská kancelář IPPC (European IPPC Bureau).

BREF pro jednotlivé průmyslové sektory připravují technické pracovní skupiny (TWG), jejichž členy jsou zástupci členských států, průmyslu, Evropské komise a kandidátských zemí. Příprava jednoho dokumentu trvá přibližně 2 roky a předpokládá se aktualizace po 4-5 letech. Podobné pracovní skupiny fungují i na národních úrovních. I v České republice jsou složeny ze zástupců státní správy, průmyslu, výzkumných ústavů, jsou však otevřené pro další odborníky z jednotlivých sektorů.

Samostatný BREF zahrnuje spalování odpadů (BREF WTI - waste incineration) a některé termické úpravy odpadů jako je pyrolýza nebo zplyňování. Bod 5.4 přílohy č. 1 zahrnuje skládky odpadů (pro skládky odpadů se BREF na úrovni EU nepřipravuje, BAT jsou definovány směrnicí 1999/31/ES). BREF WTI je zaměřen na následující body přílohy č. 1 Směrnice IPPC 1996/31 nakládání s odpady (stejné znění má také příloha č. 1 zákona č. Materiál se týká zařízení, definovaných v příloze č. 1.

Množství činností v oblasti nakládání s odpady je značné a přesahuje rámec směrnice o IPPC. Vyžaduje také strategická rozhodnutí o zvolení způsobu dalšího zpracování jednotlivých druhů odpadů, které závisí na možnostech zpracování odpadu na lokální, regionální, národní nebo mezinárodní úrovni, i na místě vzniku odpadu.

V tomto BREFu jsou zahrnuty postupy úpravy odpadu k použití jako paliva, ne však spalování odpadů - tato problematika je řešena v jiných BREFech, kde jsou popsány spalovací procesy (např. velká spalovací zařízení, cementářské pece atd.). Dále tento BREF zahrnuje procesy, které mohou zajistit zpětné využití odpadu, nevěnuje se však technologickým postupům při opětovném využití odpadu bez předúpravy (např. BREF WTI uvádí, že vedlejší produkty/zbytky vznikají při veškerých průmyslových procesech a nelze se jim vyhnout. Tyto druhy materiálů lze označit za typicky neobchodovatelné, a ani nemohou být opětovně využitelné jiným způsobem. Jsou pak běžně předávány třetí straně k další úpravě.

Důvod pro úpravu odpadu není pouze jeden a zahrnuje mnoho hledisek v závislosti na typu odpadu a způsobu následného použití. S nakládáním s odpady jsou spojeny další činnosti, jako např. příjem a skladování odpadů, odstranění odpadu tzv. v in-situ nebo odtěžení znečištěného odpadu a odstranění tzv. Operací vedoucích k úpravě nebo odstranění odpadu se účastní zařízení pro nakládání s odpady, která neposkytují běžné produkty jako jiná průmyslová zařízení.

Všeobecné techniky - nejsou specifické pro určitý typ nakládání s odpady, např. biologické procesy a některé mechanicko-biologické procesy, např. V dokumentu BREF je stručně popsána podstata každé z uvedených technologií v jednotlivých sekcích. Dále následuje podrobný popis emisí a úrovně spotřeby energie a surovin u jednotlivých procesů.

V této části dokumentu jsou také uvedeny druhy sekundárních odpadů, tzn. odpadů vznikajících během procesu úpravy odpadu primárního. Dále jsou zde uvedeny emise a spotřeby energie a surovin tzv. koncových technologií. Další rozsáhlá kapitola dokumentu je věnována propagaci postupů, které jsou považovány za BAT (= nejlepší dostupná technika, best available techniques). Tento soubor doporučení zastřešuje celou oblast nakládání s odpadem od managementu přes know-how až po zcela konkrétní technické postupy při zpracování jednotlivých druhů odpadu. Cílem je zlepšit organizaci celého procesu úpravy odpadu tak, aby vznikalo co nejméně emisí a spotřeba energie a surovin byla co nejmenší.

Tento návrh BREFu pro nakládání s odpady je první pracovní verzí a očekávají se jeho obměny, které povedou k vytvoření komplexního dokumentu, zahrnujícího charakteristiku nejdůležitějších postupů v oblasti nakládání s odpady. Dokument by pak měl poskytovat potenciálnímu uživateli optimální informace ke konkrétním problémům.

tags: #bref #spalovani #odpadu

Oblíbené příspěvky:

• Zážitky s Malou liškou
• Příčiny a následky bakteriálního znečištění vody
• Zápach a znečištění ovzduší v ČR
• Článek o beatboxu
• Mercia Chrudim - emise a služby