Plazmové Zplyňování Odpadu: Moderní Přístup k Energetickému Využití a Recyklaci

Bakalářská práce Ing. Tomáše Sedláčka z roku 2019/2020 se zabývá problematikou zplyňování odpadu. Práce obsahuje 46 stran a je přehledně rozdělena do 5 kapitol. V úvodní části autor popisuje odpad jako palivo, jeho vlastnosti a možné energetické využití. Druhá kapitola se věnuje samotnému procesu zplyňování se zaměřením na fáze zplyňování a metody čištění generovaného plynu. První část zahrnuje definici odpadu se zaměřením na komunální odpad, jeho zhodnocení jako palivo na základě jeho složení a vlastností, v tomto případě výhřevnosti. Nakonec je odpad porovnán s dalšími běžně užívanými tuhými palivy. Ve druhé části jsou uvedeny a popsány termické procesy aplikované na technologie energetického využití odpadu, kde je podrobněji rozveden proces zplyňování, jeho výsledné produkty, obsah znečišťujících látek v těchto produktech a jejich odstranění. V další části jsou popsány technologie používané na zplyňování odpadu. V poslední části je rozebrána problematika zplyňování odpadů na území České republiky.

Co je Plazmové Zplyňování?

Plazmové zplyňování je proces, při kterém se odpad vystavuje extrémně vysokým teplotám, až 10 000 až 20 000 °C, což je několikanásobně více než teplota hoření klasického plynu či teplota povrchu Slunce. Využívá se tzv. termické (rovnovážné) plazma, využívané v průmyslových aplikacích, které se nejčastěji vytvářejí pomocí elektrického oblouku mezi elektrodami, pomocí mikrovln, rádiových vln, rázových vln. Díky termické reakci na bázi vysoké pracovní teploty, která je v reaktoru dosahována, dojde k rozštěpení komunálního odpadu na prvky organické, které přejdou do plynné části, a prvky anorganické, které se shlukují do vitrifikátu - sklovité inertní hmoty podobné sklovině. Tento proces tedy nezpůsobuje likvidaci vstupní suroviny, nýbrž její termické štěpení.

Rozdíl Oproti Klasickým Metodám

Klasickým postupem je nejčastěji míněno spalování, které je zdrojem energie pro následnou gasifikaci a pyrolýzu. Plazma naopak má v sobě ohromnou energii, aniž by v něm cokoliv hořelo. Energii do plazmatu vytvořeného lidmi dodává zpravidla elektřina. Plazmová technologie je transformační, kdežto technologie klasického spalovacího procesu je primárně likvidační. Klasické spalování má komín a něco vypouští do ovzduší. Z chemického hlediska v reaktoru dochází k termickému rozkladu odpadu, ne aby shořel, spálil se, zničil, ale naopak se zachová jak jeho materie, tak obsažená energie.

Při plazmové pyrolýze a zplyňování, kromě extrémní teploty, působí na materiál i iontové bombardování a intenzivní ultrafialové záření (UV), které má zásadní vliv na štěpení chemických vazeb. Tato kombinace teploty, iontového nárazu a UV záření dělá z plazmového prostředí výjimečně efektivní „chemický reaktor“ - rozkládá i stabilní látky, které by v peci přežily bez úhony.

Produkty Zplyňování

Při zplyňování žádné „vedlejší produkty” nevznikají. Vedlejší produkt u nás neexistuje, u nás jsou jen produkty hlavní a to dvojího typu: vitrifikát, který je plnohodnotně využitelným ve formě umělého kamene například ve stavebnictví. Pro ty, kdo zpracovávají vzniklý syntetický plyn, je toto rovněž základní vstupní surovina pro vznik dalších výrobků.

Čtěte také: Dopad OZE na životní prostředí

Komunální odpad se zde rozpadne na anorganickou a organickou část. Anorganická část je vlastně hmota, kterou je komunální odpad vizuálně vytvářen. Organická část je energie, která je v hmotě nějakým způsobem chemicky vázána.

• Syntézní plyn: Směs vodíku a oxidu uhelnatého, využitelná pro výrobu elektřiny, tepla, nebo jako surovina pro chemický průmysl.
• Vitrifikát: Sklovitá inertní hmota, využitelná ve stavebnictví jako kamenivo.

Do vitrifikátu hmotnostně přejde kolem 25 % hmotnosti původního odpadního vstupního materiálu. Tedy přičitatelných + 25% ke splnění budoucích recyklačních cílů doložitelným vznikem reálného produktu.

Výhody Plazmového Zplyňování

Plazmové zplyňování odpadu se proti klasickému spalování odpadu liší v jedné klíčové věci − teplotě. Celkově plazmové zplyňování představuje následující výhody:

• Různorodá vsázka: Zpracování heterogenní vsázky při její minimální přípravě.
• Vysoká konverze: Téměř 100% konverze uhlíku.
• Ekologická šetrnost: Sklovitá struska − vitrifikát je inertní, nevyluhovatelná, nekontaminuje půdu ani vodu. Spalování syntetického plynu po jeho vyčištění má obdobné dopady na životní prostředí jako spalování zemního plynu.
• Podpora recyklace: Podporuje tzv. zásadu 3R pro nakládání s odpady − omezit (reduce), využít (reuse), recyklovat (recycle).
• Univerzálnost: Jednou z výjimečných vlastností plazmové pyrolýzy a plazmového zplyňování je materiálová univerzálnost.

Plazmové Zplyňování v České Republice

V České republice však vzniká možnost, že odklonem od skládkování se vytvoří prostor pro přesun nemalého množství odpadu do environmentálně čistého termického procesu, který ještě navíc napomáhá plnění recyklačních cílů de facto bez vynucených investičních nákladů. V České republice máme dnes již řadu smluvních partnerů, s kterými určitou formou postupujeme v přípravě projektu.

Předpokládáme, že bychom teoreticky a prakticky uměli oslovit každý kraj, protože naše zpracovatelská kapacita by měla být někde v optimální nabídce od 50 až do 100 tisíc tun odpadu ročně. Umíme nabídnout i vyšší kapacitu, avšak ukazuje se, že kapacity výrazně nad hranicí 100 tisíc tun nemají problém technologický, ale jak vidíme např. v lokalitě Mělník, v rovině dopravního integrovaného systému.

Čtěte také: Studium ruštiny v Česku

Plány do Budoucna

Ano a v roce 2024/25, kdy jsme schopni proces výstavby zařízení dokončit, si troufám tvrdit, že budeme naprosto konkurenceschopní, a to obecně komukoli. V každé smysluplné lokalitě máme zmapované toky odpadů a víme, kde a v kterém místě bychom byli schopni nabídnout, a taky nabízet budeme a nabízíme naši technologii, samozřejmě s negativními a pozitivními reakcemi, které tato naše nabídka přináší.

Chtěli bychom být součástí koncepčního řešení v různých lokalitách, s různou hustotou obyvatel a s různou mírou produkce odpadu. Případná výstavba bude vždy vyplývat ze skutečné potřeby dané lokality vzhledem k odpadu, který zůstane k dispozici v černé popelnici po občanském primárním třídění a recyklaci odpadů v barevných popelnicích.

Porovnání Emisí: Plazmové Zplyňování vs. Tradiční Spalovny

Hodnoty emisí při plazmovém zplyňování komunálních odpadů předčí špičkové parametry současných spalovacích procesů. A v kombinaci s KVET přinášejí provozovatelům i velmi dobré provozní výsledky. Co se týká inkriminovaných dioxinů, zatímco v tradičních spalovnách nutno předem pamatovat na jejich eliminaci v rámci výstupních spalin, technologie plazmového zplyňování jejich tvorbě de facto předchází.

Čtěte také: Efektivita obnovitelných zdrojů

tags: #diplomova #prace #plazmove #zplynovani #odpadu

Oblíbené příspěvky:

• Metody pro žáky ohrožené neúspěchem
• Prezentace o živé přírodě ke stažení
• Kam s papírovými kelímky od zmrzliny?
• Výlety v Budějovicku
• Správné zařazení asfaltového odpadu