Fáze spalování odpadu a minimalizace jeho dopadů

Článek je zaměřen na problematiku ilegálního pálení odpadu. Spalování nekvalitního uhlí a odpadů v domácnostech je považováno za největší plošný (!) zdroj dioxinů i polyaromatických uhlovodíků. Proto spalujte jen to, co do kamen patří.

Odpad je ekologičtější a ohleduplnější třídit, recyklovat a bioodpady kompostovat. Nejlépe přímo u Vás doma. Domácí kamna, krby a kotle nelze vybavit drahou technologií na čištění spalin a tak záleží na každém z nás, kolik jedů vypustíme do vzduchu.

Nebezpečné látky vznikající při spalování odpadů

Při spalování odpadů vzniká řada nebezpečných látek, které unikají do ovzduší - k těm známějším patří dioxiny, polyaromatické uhlovodíky, formaldehyd, kyselina chlorovodíková, benzen či styreny. Při spalování vzniká také zápach obtěžující Vás i Vaše sousedy.

Dioxiny a furany jsou nejen rakovinotvorné, ale poškozují také hormonální a imunitní systém a ovlivňují nervovou soustavu. V místnostech, kde se topí, byly naměřeny jejich vyšší koncentrace. V důsledku nedokonalého spalování vznikají polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), jejichž vliv lze nejlépe připodobnit vlivu kouření cigaret.

Formaldehyd je rakovinotvorný a spolu s ostatními aldehydy a kyselinou chlorovodíkovou dráždí oči a plíce. Benzen je látka rakovinotvorná. Styren je karcinogenní, jeho vlivem dochází při vysokých hladinách k poškození očí a sliznice, dlouhodobá expozice ovlivňuje nervový systém a je příčinou bolestí hlavy, únavy, slabosti a deprese.

Čtěte také: Fáze skládkování odpadu

Na jedy ve vzduchu jsou citlivější děti, těhotné ženy, starší osoby a lidé trpící astmatickým či jiným respiračním onemocněním. Mějme k nim ohled. Nejen sami sebe a své děti, ale také své nejbližší okolí.

Co nepatří do kamen

• Plasty: Pálením PVC vzniká velké množství dioxinů, tím více čím je obsah PVC v odpadu vyšší. Použití PVC je nutno omezovat, výrobky z PVC je nejlépe nekupovat. I když ho nespalujete, během jeho použití se z něho mohou uvolňovat škodlivé ftaláty. K naprosté většině výrobků z PVC existují alternativní náhrady. Pálením polystyrenu (PS) vzniká mimo jiné jedovatý styren.
• Celobarevné letáky a časopisy: Při jejich spalování se do ovzduší mohou uvolnit těžké kovy z barev, které způsobují vrozené vady a rakovinu. Letáky a časopisy patří do tříděné sběru - do kontejnerů na papír. Nálepkou na schránce se můžete bránit proti vhazování reklamních letáků do schránky.
• Tetrapak: Jde o šestivrstvý obal z papíru, hliníku a plastu. Jeho spalováním se mohou uvolňovat chlororganické látky a těžké kovy.
• Nebezpečné odpady: (jako jsou baterie, barvy, léky) - spálením je nezničíte, ale jedovaté látky, které obsahují, se dostanou do vzduchu a následně do půdy.

Legislativa a možnosti ovlivnění situace

Podle zákonů je pálení odpadu v domácnostech zakázáno. Podle zákona o odpadech (č. 185/2001 Sb.) jsou fyzické osoby povinny nakládat s odpadem podle systému stanoveného obcí. Obce musí zajistit pro své obyvatele systém sběru nebezpečných odpadů a dle svých možností i třídění komunálního odpadu.

Podle zákona o ovzduší (č. 86/2002 Sb.) jsou fyzické osoby povinny jako palivo pro ohniště, grily a krby používat pouze dřevěné uhlí, čisté dřevo, suché rostlinné materiály nebo plynné palivo, předepsané výrobcem. Obec může podmínky spalování zpřísnit vlastní vyhláškou.

Pokud se odpady ve Vaší obci převážně skládkují nebo končí ve spalovně, je to ten nejhorší způsob, jak s nimi nakládat. Vy se můžete se pokusit ovlivnit obec, aby usilovala o vyšší míru jejich třídění a recyklace.

Jak snížit množství odpadu a správně topit

Chcete-li nám i sobě pomoci, můžete se inspirovat následujícími radami. Nejlépe je odpad nevytvářet, myslete na to již při nákupu. Snižujte množství odpadu. Darujte nepotřebné ošacení, hračky či nábytek příbuzným, přátelům či charitativním organizacím. Knihy a časopisy dejte do antikvariátu, ale můžete je zkusit nabídnout i domovům důchodců, knihovnám a dalším institucím.

Čtěte také: Cyklus v Gibsonově teorii

Máte-li zahradu, kompostujte bioodpady. Získáte tak živiny pro půdu, snížíte množství odpadu a s ním spojené poplatky za jeho likvidaci. Ušetříte i tím, že si nebudete muset kupovat zemina v zahradnictví pro svou zahradu. Do kompostu dávejte i rostlinný odpad z kuchyně. Doplní ho o výživné látky.

Snažte se odpad třídit - základem je třídění papíru, skla a plastů, a to již přímo u Vás doma. Třídit můžete i kovy, hliník a textil. Zjistěte si ve Sběrných surovinách v místě Vašeho bydliště, které vytříděné odpady vykupují.

Používejte do kamen pouze schválené palivo. Pálíte-li dřevo, dbejte na to, aby bylo pořádně vyschlé. S jeho vlhkostí klesá výhřevnost a rostou emise škodlivin. Určitě jste již slyšeli o dehtování kamen. Dřevo dostatečně vyschne přes 2 zimy. Nespalujte chemicky ošetřené ani průmyslové dřevo. Popel z kamen, pokud jste pálili něco jiného než čisté suché dřevo, může obsahovat poměrně hodně toxických látek. Proto ho nepoužívejte na zahradě.

Technologie spalování odpadu

Spalovna komunálního odpadu TERMIZO a.s. se většinou jako hlavní řešitel aktivně podílí od roku 2004 na projektech s různou tématikou, vždy však související s minimalizací vlivu zařízení na životní prostředí nebo s optimalizací využití vystupujících proudů. Všechny tyto úspěšné projekty souvisí především s kvalitní prací týmu renomovaných výzkumných pracovišť a velké provozní společnosti s jasnou vizí výsledků spolupráce.

Projekty společnosti TERMIZO a.s.

• Získávání solí a kovů z technologických proudů ZEVO (2021-2024): V rámci Termizo vzniká ročně cca 3000 tun popílků, které jsou extrahované pomocí kyselé vody z prvního stupně mokré pračky. V současné době není potenciál této technologie zcela využit a dochází k náročnému čištění kyselého extraktu za vzniku filtračního koláče, který je skladován jako nebezpečný odpad, dalším výstupem je pak vyčištěná voda s vysokou solností.
• Elektrochemické metody čištění odpadních vod z energetického využití odpadů (2018-2020): Projekt byl zaměřen na vývoj pokročilých elektrochemických metod pro zpracování odpadních vod z energetického využití odpadů (ZEVO) s mokrým čištěním spalin. Aplikace elektrokoagulace umožní pokles produkce nebezpečných odpadů a úsporu použitých chemikálií. Elektrodepozicí může být dosaženo efektivního získání cenných kovů (zejména zinku) z popílků po jejich kyselé extrakci technologickou vodou z čištění spalin.
• EUREKA DIOXIN (2004 - 2006): První projekt spalovny byl zaměřen na stanovení podrobných technologických postupů a algoritmů řízení provozu technologie katalytické filtrace REMEDIA D/F umístěné poprvé na světě jen v částečně vyčištěných spalinách.
• EUREKA BIOFIX (2006 - 2009): V rámci tohoto projektu se úspěšně ověřila možnost využití odpadního oxidu uhličitého z kvalitně vyčištěných spalin v TERMIZO a.s. pro transformaci do rychle rostoucí kultury řas vybraného kmene Chlorella. Byla prokázána i vyšší rychlost produkce těchto řas v porovnání s modelovými plyny obsahujícími čistý CO2, zejména v důsledku nízkého obsahu kyslíku, spotřebovaného na spalování, na rychlost fotosyntézy.
• EUREKA ALGANOL (2009 - 2012): Nový projekt ALGANOL navazuje na předchozí BIOFIX a věnuje se již výhradně modifikaci způsobu růstu řas tak, aby obsahovaly vysoké obsahy škrobů (nyní již více než 50% sušiny) a lipidů. Potom je zde reálná varianta produkce biopaliv 2. generace (bioetanolu a biodieselu). Využívají se originální české technologie a aparáty a úkol má mimořádnou odbornou odezvu v zahraničí. V roce 2010 byly provedeny experimenty na provozních modulech zařazených přímo do technologie velké farmy skotu na zpracování spalin vystupujících ze spalování bioplynu z fermentace kejdy.
• MPO TIP (2009 - 2012): Výzkum odolnosti difuzních nanopovlaků na bázi hliníku proti vysokoteplotní korozi v podmínkách spaloven komunálního odpadu i kotlů pro spalování biomasy. Práce jsou zaměřeny na snížení korozivní rychlosti kotlů a ověření nových technologií úprav teplosměnných ploch kotlů spalujících komunální odpad a biomasu.

Další způsoby spalování odpadů

Dalším často používaným způsobem spalování odpadů je spalování v rotační peci. Pohyb spalovaných odpadů pecí je zde zajištěn pomalým otáčením rotační pece podpořeným mírným sklonem pece (cca 7°). po pootočení, kdy se zahřátá část vyzdívky dostane pod odpadové lože, toto teplo předává kondukcí odpadům. Spaliny jsou zpravidla vedeny v souproudu se směrem pohybu odpadu do prostoru dodatečného spalování, kde jsou dospáleny nespálené podíly procesu hoření.

Čtěte také: Rekultivace řízené skládky

Zpracování odpadů

První fáze zpracování odpadů probíhá vždy u producenta. Tato střediska provádějí komplexní zpracování průmyslových odpadů za úplatu. Komplexností zpracování se liší od přepracovatelských závodů. po převzetí odpadů veškerou zodpovědnost za jejich odstranění.

Základní kroky zpracování odpadů

• separace recyklovatelných a druhotných surovin
• detoxikace rozkladem toxických složek (např. chlorovaných uhlovodíků)
• stabilizace/solidifikace

Příklady zpracování odpadů

• kontaminovaná organická rozpouštědla - regenerovat fyzikálně chemickými metodami (např. destilací), použít např. k výrobě barev.
• odpadní vody obsahující těžké kovy - srážení - odstranění rozpustných látek ve formě nerozpustných kalů. Kyanidové odpady se např. rozkládají chemickými reakcemi.
• odpady, u kterých je z důvodů bezpečnosti (únik spalin, nebezpečí exploze) odstranění spálením, je třeba stabilizovat a řízeně skládkovat.

Solidifikace odpadů

Solidifikace/stabilizace, někdy označovaná jako S/S technologie. nutné pokládat za mezní řešení otázky nakládání s odpady. Podstatou je, že nebezpečný odpad je pevně zasazen v solidifikované matrici.

Typy pojiv

• hydraulická pojiva, která tuhnou na vzduchu i pod vodou. Patří sem cementy, struskoportlandské a struskové cementy a speciální rychlovazné cementy. Nevýhodou je zvýšení původního objemu odpadu až na dvojnásobek.
• nehydraulická pojiva, která tuhnou pouze na vzduchu. Patří sem jemné bílé vápno a vápenný hydrát.
• puzzolanová pojiva - využívají se materiály, které mají schopnost v přítomnosti vody a hydroxidu vápenatého vytvářet stabilní hydratované silikáty a hlinitany. Používají se různé materiály jako je popílek ze spalovacích procesů a odvodněné kaly z čistíren.
• bitumenace spočívá ve smísení odpadu s roztavenou hmotou, jako je např. bitumenová (asfaltová) živice, kamenouhelný dehet, síra apod. Tato metoda je vhodná pro fixaci kalů nebo kapalných koncentrátů.

Sklotvorba - při vysokých teplotách se toxické kovy vážou v matrici taveniny. Po ochlazení vzniká sklovitá hmota s vysokou odolností proti působení vody a výrazně se zmenšuje objem odpadů. Pokud popel neobsahuje dostatek sklotvorných složek, nutno přidat sklotvorné látky, např.odpadové sklo.

Biologické metody zpracování odpadů

Biologické metody využívají schopnosti mikroorganismů rozkládat organické látky. Patří sem kompostování a biodegradace.

Kompostování

Kompostování je aerobní biologický proces, při kterém dochází k rozkladu organických látek za účasti mikroorganismů za přístupu kyslíku, který slouží jako živina a zdroj energie. Dochází k hydrolýze bílkovin, sacharidů a tuků.

V 1. fázi mezofilní nastává rychlé množení mikroorganismů a zvyšování okolní teploty. Ve 2. fázi termofilní (přechodné) se nadále rozvíjejí bakterie a především aktinomycety. Ve 3. fázi dochází k postupnému ochlazování a stabilizaci kompostu. Vznikají stabilní humusové látky podobné půdnímu humusu, které jsou prospěšné rostlinám.

Kompostováním lze upravit obsah živin, minerálních látek a hodnotu pH. Zavedením separovaného sběru se sníží riziko kontaminace kompostu těžkými kovy, PCB a ropných derivátů v odpadech. Všem těmto procesům napomáhá i zvýšená teplota kompostů. Xenobiotické látky ztrácejí svou účinnost a tedy i toxicitu.

Optimální podmínky pro kompostování jsou dostatek vody a kyslíku, vhodná teplota a přítomnost mikroorganismů. Pro urychlení a optimalizaci kompostování se používají různé technologie, např. kompostování v tepelně izolovaných boxech, kontejnerech, tunelech, věžích nebo bubnech. Tyto systémy umožňují regulaci teploty a biofiltry na čištění odpadních plynů.

Biodegradace

Biodegradace je biologický proces, při kterém dochází k rozkladu organických látek pomocí mikroorganismů. Používá se pro zpracování vod obsahujících značné množství organických látek. Využívá se také pro zapracování nebezpečných odpadů do půdy a enzymatické systémy. Mikroorganismy produkují enzymy a jejich produkty umožňujících detoxikovat nebo rozložit nebezpečné chemikálie. Xenobiotické látky jsou degradovány, transformovány nebo imobilizovány.

Vznikající nebuněčné enzymy lze použít pro detoxikaci vody a půdy. Enzymatické extrakty získané z mikroorganismů mohou např. transformovat toxické organické látky na méně toxické a vůči rozkladu méně odolné produkty.

Mechanicko-biologická úprava (MBÚ)

Mechanicko-biologické úprava (MBÚ) směsných komunálních odpadů se používá pro snížení obsahu organického uhlíku na minimum. Cílem je zakoncentrovat těžké kovy v zachycovaném popílku.

Spalování odpadů

Pro spalování se používají tekuté kaly, tuhé odpady a plynné odpady. Odpady patří mezi méněhodnotná paliva a při spalování vznikají problémy, protože mají proměnlivé složení a vlastnostmi. Spalování je možné jen tehdy, je-li v odpadu obsaženo určité minimální množství hořlavin. Spalitelné jsou odpady s výhřevností dosahuje-li jejich výhřevnost nejméně 5 000 kJ.kg-1.

Většina spaloven má ohniště vybavené rošty, na nichž se odpady spalují. V rotačních pecích se odpady spalují za pomoci válců, které se pomalu otáčejí a tím zajišťují míšení odpadů.

Typy spalovacích pecí

• Roštové pece: (univerzální využití).
• Rotační pece: Vhodné pro spalování zbytků barev a laků.
• Etážové pece: Pec má tvar stojatého válce, rozděleného na etáže. Vhodné pro spalování kalů a odpadů s vysokou vlhkostí.
• Pec s fluidní vrstvou: Odpad se spaluje ve vrstvě ve vznosu. Vhodný rozměr a hmotnost.

Výhody spalování odpadů

• Rychlý způsob odstranění odpadů.
• Účinnější snížení objemu odpadů než kompostováním nebo skládkováním.

Odpadní plyny se čistí v několika stupních. Prach se odstraňuje v elektrostatických odlučovačích (1.stupeň čištění). Kyselé plynné složky se odstraňují mokrými, případně polosuchými nebo suchými systémy (2.stupeň čištění). Odpady jsou nejméně čistým druhem paliva. Obsahují více těžkých kovů než uhlí.

Energetické využití odpadů

Návrh nového zákona o odpadech stanovuje jako prioritu využívání odpadů, včetně jejich energetického využití, před zneškodňováním. Rovněž specifikuje podmínky, za nichž lze spalování odpadů za energetické využití považovat.

Valmet Technologies OY v současnosti buduje či přestavuje ve středoevropském regionu několik kotelen pro energetické využití odpadů - mj. v Rakousku, Německu nebo České republice. Hlavní hnací silou těchto investic je odklon od uhlí s maximálním energetickým využitím odpadů.

Jednou z posledních dodávek Valmetu je nový BFB kotel pro Veolia Energie ČR a.s. o parametrech páry 42 bar(g) / 420 °C, 52 t/h. navržený pro spalování TAP v rozsahu 0 - 100 %, biomasy v témže rozsahu a čistírenských kalů do 5 % palivové směsi.

U technologie CFB cirkulující ložový materiál proudí společně se spalinami spalovací komorou, po jejímž opuštění je v cyklónu oddělen od plynu a vracen do spodní části topeniště. Tato technologie poskytuje rovnoměrný teplotní profil spalování, což je optimální pro použití široké škály paliva, lišící se výhřevností, vlhkostí, obsahem popela a složením popelovin. Technologie také zajišťuje nízké primární emise s vysokou účinností spalování a vysoké využití vápence pro odsíření.

Další možností, kterou Valmet nabízí pro energetické využití odpadů, je jejich zplyňování. Technologie zplyňování vychází z koncepce cirkulujícího fluidního lože a byla vyvinuta pro zákazníky požadující maximální účinnosti cyklu při výrobě elektrické energie a pokud možno využití stávající infastruktury závodu jako je např stávající kotel a čištění spalin. Tímto řešením je možno dosáhnout účinnost cyklu při výrobě el. energie 40 a více procent.

Závod v Lahti je největší elektrárnou založenou na zplyňování odpadů na světě. Ročně zpracuje 250 kt odpadů (TAP a kontaminované demoliční dřevo) k výrobě 50 MW elektrické energie a 90 MW tepla pro centrální vytápění.

Fáze spalování tuhých odpadů

Samotné spalování tuhých odpadů probíhá poměrně složitým způsobem. K vysušení odpadu dochází za teplot 50 řC až 150 řC. Za vyšších teplot pak v důsledku rozkladných procesů dochází k uvolnění tzv. prchavé hořlaviny. Rozumíme tím část celkové hořlaviny odpadu, která se při zahřátí uvolňuje ve formě těkavých látek. Zbývající tuhý materiál je dále zplyňován a po dosažení zápalné teploty je postupně spalován.

Emise při spalování

Lze očekávat, že pokud odpadní materiály obsahují prvky jako Cl, F, S a N ve svých hořlavých složkách, dochází při jejich spalování ke tvorbě HCl, HF, SO2 + SO3 a NO + NO2. Je zřejmé, že odpadní spaliny sestávají především z dusíku ze spalovacího vzduchu, oxidu uhličitého, vodní páry a přebytečného kyslíku.

Účinnost spalovacích pecí

Účinné zneškodnění všech škodlivin ve spalovaných odpadech bude ve značné míře záviset na zvoleném spalovacím režimu. U spalovací pece na odpad tím rozumíme průběh tepelných toků, teploty spalovaného odpadu, spalin a pece a těmto teplotám odpovídající procesy v závislosti na čase, tj. době pobytu odpadu ve spalovacím zařízení.

Při stanovení užitečného tepelného toku, potřebného pro technologický proces zneškodnění odpadu spalováním, nutno vycházet z požadavku zadaných technologicky nezbytných teplot v jednotlivých fázích procesu.

Spalování tuhých odpadů probíhá v převážné většině spalovacích pecí jako spalování ve vrstvě, představující nejméně příznivý případ spalování paliv. Z uvedených skutečností nutno vycházet i při hodnocení tepelné práce spalovacích pecí na odpad. Tento problém je v současnosti metodicky upraven normou ČSN 063090 "Zařízení pro termické zneškodňování odpadů".

Tabulka: Porovnání parametrů CFB a roštového kotle

tags: #fáze #spalování #odpadu

Oblíbené příspěvky:

• Tipy pro školu v přírodě
• Nové kotle a dotace
• Průvodce výběrem náhradních dílů pro umyvadla
• Vliv Novákova díla na umění
• Ekologie a ochrana životního prostředí