Kdy se v odpadu tvoří plyn

Široce využívaným způsobem odstraňování odpadů je skládkování. V roce 2015 bylo v ČR vyprodukováno 5,3 mil. tun komunálních odpadů. Z toho bylo 36 % využito materiálově a 11 % energeticky. Na skládkách bylo uloženo 47 % komunálních odpadů [1].

Hlavním produktem skládkování odpadu jsou skládkové plyny a výluhy. Výluhy jsou kapaliny bohaté na širokou škálu znečišťujících látek, jako například organické sloučeniny a těžké kovy, které jsou pro člověka i životní prostředí jedovaté a mohou vést až k rakovině [7]. Výluhy se sbírají pomocí tzv. drenážního systému a jsou čištěny ve k tomu určených čistírnách odpadních vod, nebo použity ke zkrápění skládky, aby nedošlo ke vzniku požáru [3].

Rizika skládkování jsou spojena s dlouhodobým provozem skládek a možnými poškozeními, jejichž pravděpodobnost s časem narůstá. To může způsobit například únik různých výluhů ze skládkovaných odpadů nebo tvoření a únik skládkových plynů do ovzduší [3]. Z hlediska životního prostředí jsou moderní spalovny často považovány za lepší volbu než skládkování, zejména pokud je spalování odpadu správně řízeno a vybaveno technologiemi na snižování znečišťujících látek (emisí) ve spalinách.

Skládkový plyn vzniká samovolně anaerobním rozkladem biologicky rozložitelného odpadu působením bakterií. Množství vznikajícího plynu a jeho složení závisí na složení odpadu, jeho stáří, vlhkosti a stupni zhutnění. Dále na pH vodného prostředí ve skládce, na rychlosti zavážení odpadů a dalších faktorech [3].

Hlavními složkami skládkového plynu jsou metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2). Vedle těchto plynů obsahuje skládkový plyn ještě dusík a někdy velmi vysoké koncentrace sulfanu. Měrná hmotnost skládkového plynu je silně závislá na procentuálním zastoupení jeho hlavních složek (CH4 a CO2) a v průběhu času se může měnit. V počátečních fázích rozkladu je vyšší než měrná hmotnost vzduchu v důsledku vysokého obsahu CO2.

Čtěte také: Tlaková Myčka 14mm pro Odpady

Výbušnost a zápalnost skládkového plynu závisí na obsahu metanu ve směsi s inertními plyny a vzduchem. Výbuch je možný tehdy, pokud se koncentrace metanu ve vzduchu pohybuje v rozmezí, které je definováno dolní a horní mezí výbušnosti. Zápalná teplota metanu se vzduchem činí 540 °C [3].

V tabulce č. 1 je uvedeno typické složení skládkového plynu.

V případě, že není vhodně odčerpáván, může skládkový plyn vrstvami uložených odpadů i vrstvami podloží skládky migrovat všemi směry, a to i do vzdálenosti několika set metrů od vlastní skládky. K jednomu z těchto případů došlo v roce 1986 ve městě Loscoe, v anglickém hrabství Derbyshire, kdy byl výbuchem skládkového plynu zničen rodinný dům, a došlo k vážnému zranění tří osob.

K prvním projevům migrace skládkového plynu docházelo v okolí skládky již o dva roky dříve, kdy na zahradách rodinných domů v okolí skládky začaly usychat stromy a tráva, nicméně tyto jevy nebyly vyhodnoceny jako důsledek vyvěrání skládkového plynu. Po výbuchu bylo přistoupeno k pravidelnému měření koncentrací metanu v domech sousedících se skládkou a byla učiněna opatření k odvádění skládkového plynu pomocí horizontálních a vertikálních šachet ve skládce a jeho likvidaci spalováním.

Účelem odplynění skládky je odvádět vznikající plněn tak, aby bylo zabráněno jejich nekontrolovatelné migraci po okolí a aby bylo zabráněno možnému výbuchu nebo vznícení plynu na tělese skládky i v jeho okolí. Pro skládky třídy I není nutno navrhovat odplyňovací systém. Pro skládky třídy II musí být navržen pasivní odplyňovací systém. Pro skládky třídy III musí být navržen odplyňovací systém, který může být aktivní nebo pasivní. Odplyňovací systém pasivní u skládek třídy III je totožný jako třídy II.

Čtěte také: Problémy se sádrou v odpadu?

Aktivní odplyňovací systém je určen pro potřeby energetického využívání skládkového plynu nebo pro jeho nucené spalování. Pro energetické využití skládkového plynu jsou využívány kogenerační jednotky, tvořené spalovacím motorem, generátorem, či kompresorem a příslušenstvím pro přívod, úpravu a regulaci tlaku plynu.

K prostorům, ve kterých lze očekávat výskyt výbušné atmosféry, patří zejména podzemní objekty skládky, jako jsou jímací studně plynu a čerpací stanice odpadních vod. S možným výskytem výbušné atmosféry je možno počítat zejména v části čerpací z důvodu výskytu velkého množství armatur, které zpravidla nejsou v trvale technicky těsném provedení ve smyslu přílohy B, ČSN EN 1127-1 ed.2 [4], tedy v provedení vylučujícím možnost výskytu výbušné atmosféry v jejich okolí.

K výbuchu skládkového plynu může dojít v případě, přijde-li výbušná plynná atmosféra do styku s dostatečně účinným iniciačním zdrojem. V prostoru skládek a jejich okolí je nutno při stavbě zařízení a budov zohlednit možné nahromadění, či silné vyvěrání skládkového plynu ze stavebních objektů, jako jsou potrubní vedení a kabelové kanály, sběrače průsakových vod, jámy, šachty, studny, vrty a sondy úrovně hladiny podzemních vod, či vodní drenáže pod skládkou a v jejím okolí. Místa, která jsou ohrožená výbuchem, musí být vyznačena.

Před vstupem do plynem ohrožených prostorů musí být provedeno měření stávající atmosféry přístroji v nevýbušném provedení. Při překročení kteréhokoliv z těchto kritérií v průběhu práce osob se okamžitě musí zahájit evakuace pracoviště. Ve zvláště zdůvodněných případech je, za nepřetržité analýzy ovzduší, možná práce osob v dýchacích přístrojích.

V případě, že v jednotlivých objektech skládky odpadů nelze vyloučit vznik výbušné atmosféry, je nutno, dle § 4 nařízení vlády č. 406/2004 Sb., zpracovat písemnou dokumentaci o ochraně před výbuchem. určení prostorů a zařízení, u kterých budou uplatňovány požadavky přílohy č. 2 nařízení vlády č. 406/2004 Sb.

Čtěte také: Kladenská skládka: Vše, co potřebujete vědět

Objekty s možností výskytu skládkového plynu musí být na základě pravděpodobnosti výskytu výbušné atmosféry zařazeny do příslušných zón. V článku byly uvedeny základní požadavky pro snížení rizika výbuchu skládkového plynu, uvedené v ČSN 83 8034, mezi které patří vhodné provedení zařízení do prostorů s nebezpečím výbuchu, či vybavení prostorů systémy detekce hořlavých plynů.

Spalovna odpadů je v české legislativě definována jako zařízení pro energetické využití odpadů, zkracované jako ZEVO [1]. Všeobecně takové zařízení sestává z místa, kde dochází k příjmu, uskladnění a kontrole obsahu odpadu, dále ze spalovacího zařízení (pece) a z centra pro distribuci získané energie.

Spalovací zařízení a technologie na nich použité se liší dle druhu odpadu, který je v nich spalován. Tyto podmínky zahrnují především dostatečný přísun kyslíku, který zajistí, že hlavními produkty spalování jsou vodní pára, dusík, oxid uhličitý a kyslík [2]. V závislosti na složení odpadů a dodržení optimálních podmínek se tvoří spaliny obsahující navíc další sloučeniny, jako oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxid siřičitý.

Z hlediska celkového vlivu na globální oteplování je spalování odpadu považováno za srovnatelné s použitím zemního plynu [3]. Vedle spalin se při spalování tvoří popílek, který je lehký a musí být ze spalin oddělen kvůli případným negativním dopadům na zdraví při vdechnutí, a tuhý (ložový) popel, který je bohatý především na těžké kovy, ale i železo, které může být dále využito v metalurgickém průmyslu [2, 5].

Hlavním principem spalování odpadů ovšem zůstává využití odpadů k zisku elektrické energie a tepla při současném zmenšení celkového objemu a hmotnosti odpadu. Biologicky rozložitelný odpad, tzv. bioodpad, tvoří nejvýznamnější složkou komunálního odpadu. Podíl rostlinného odpadu a odpadu z kuchyní (tzv. gastroodpadu) může ve směsném odpadu dosahovat 30 až 40 procent. Ani tyto odpady však není vhodné skládkovat a kvůli obsahu vyššího množství vody nejsou vhodné ani pro přímé spalování v zařízeních pro energetické využití odpadů (ZEVO), protože snižují efektivitu spalování.

Hlavní město Praha už úspěšně zavedlo celoplošný sběr rostlinného bioodpadu. Vlastníci objektů si v Praze objednali do letošního srpna už celkem 43 070 kusů sběrných nádob na bioodpad. A počet zájemců o ně stále roste. Poslední data ukazují, že díky zavedení plošného sběru bioodpadu v uplynulých třech letech pokleslo množství směsného komunálního odpadu odloženého do černých popelnic. V roce 2021 činil podíl bioodpadu v černých popelnicích v některých částech Prahy až 38 % jejich objemu, v loňském roce se podíl zelené složky a dalších využitelných složek snížil na 27 %.

Hlavní město Praha se snaží obecní systém nakládání s komunálními odpady neustále rozvíjet, zejména s ohledem na plánované cíle v míře třídění, které má město stanovené odpadovou legislativou. Proto svůj zájem nově zaměřuje i na třídění bioodpadu z kuchyní s podílem živočišné složky - tzv. Zároveň se jedná o nezbytný krok ke splnění požadavků nového zákona o odpadech pro třídění a recyklaci komunálního odpadu. Do roku 2030 podle něj Praha musí více než zdvojnásobit množství vytříděného a využitého komunálního odpadu.

V současné době probíhá na území Prahy pilotní projekt sběru kuchyňských zbytků, který by měl probíhat do května příštího roku. Ke sběru gastroodpadů slouží hnědé nádoby s oranžovým víkem. Do těchto nádob patří kuchyňské zbytky jak rostlinného, tak i živočišného původu. Do nádob na gastroodpad ale nepatří sklo, kovové předměty (např. Svoz gastroodpadu probíhá i ze školních jídelen a domovů pro seniory. Zapojit se do něj mohou také soukromé subjekty, které provozují jídelny, restaurace nebo kavárny. Ani gastroodpad není pro vysoký obsah vody vhodný k přímému energetickému využití v ZEVO. A kvůli obsahu živočišných složek se nehodí ani pro kompostování.

Bioplyn je využíván jako „čistý“ zdroj energie. Jako palivo může topit, pohánět auta nebo ohřívat vodu. Z jedné tuny gastroodpadu lze získat asi 381 kWh elektřiny, což je množství, se kterým vystačí průměrná domácnost na necelé dva měsíce. Dalším produktem zpracování gastroodpadu v bioplynové stanici je tzv. digestát.

Hlavní město Praha však před dvěma lety, prostřednictvím společnosti Pražské služby, a.s. získalo bioplynovou stanici v Chrástu u Poříčan. Ta projde v následujícím období technologickou úpravou a rekonstrukcí. Po jejím skončení bude bioplynová stanice schopna zpracovat 21 000 tun biologicky rozložitelného odpadu ročně. gastroodpad z podnikatelských subjektů všeho druhu a velikosti (restaurace, hotely, kavárny a další - tzv. gastroodpad z jídelen školních zařízení zřízených městem nebo MČ a domovů seniorů na území hl. m. V případě potřeby doplnění kapacity může být do bioplynové stanice odkloněna i část již nyní sváženého kompostovatelného zahradního bioodpadu (tzv. Z-BRKO). Zajímavostí je, že využití tohoto rostlinného bioodpadu v bioplynové stanici uspoří oproti zpracování v kompostárně další emise skleníkových plynů, asi 66-239 kg CO2eq na tunu odpadu.

Aby byl budoucí svoz bioodpadu v Praze nastavený co nejvíce efektivně, schválila Rada hlavního města Prahy svým usnesením č. 6 ze dne 8. 1. 2024 Memorandum o spolupráci v oblasti využívání biologicky rozložitelných odpadů. Uzavřely ho společně město a městské společnosti Pražské služby, a.s., Pražská vodohospodářská společnost a.s. a Pražské vodovody a kanalizace, a.s., za účelem navržení koncepce systému svozu a dalšího nakládání s bioodpadem v hl. m.

Odpad se bude v bioplynové stanici v Chrástu zpracovávat metodou tzv. anaerobní mokré termofilní fermentace. Množství a složení vyrobeného bioplynu (tedy poměr metanu a CO2 v něm) závisí na složení vstupních surovin. Nezáleží přitom jen na typu navezeného biologické materiálu, protože jeho různé složky dávají vzniknout různému množství bioplynu (m3 z 1 tuny), ale i množství nežádoucích příměsí a obalů, které budou součástí dovezeného materiálu. Proto, aby mohly být odděleny balastní složky v přivezeném odpadu, bude přivezený materiál do bioplynové stanice nejprve nadrcen drtičem. Po oddělení balastů bude substrát skladován v podzemní retenční jímce o objemu 200 m3. Digestát z fermentoru bude dále zpracováván.

V odstředivce se šnekovým lisem se oddělí jeho pevný podíl (separát), od kapalného digestátu (tzv. Separát se bude odvážet zpět do ZEVO Malešice. Fugát bude používán jako „ředidlo“ do technologického procesu provozu samotné bioplynové stanice. Při rekonstrukci bioplynové stanice bude také zastřešena vstupní jímka, aby se snížily emise pachových látek. Novou střechu dostane i sklad digestátu. Kromě prací na bioplynové stanici v Chrástu probíhá v současné době také proces modernizace kalového a energetického hospodářství na Ústřední čistírně odpadních vod (ÚČOV).

Energetické využití skládkového odpadu dává zároveň smysl ekonomicky. Odhaduje se, že organický odpad na skládkách má hodnotu přes 55 miliard dolarů, možnosti jeho využití jsou ale omezené. Jednou z výhod je i relativně jednoduchá technologie. Pro zpracování skládkových odpadů se obvykle využívá metoda anaerobní digesce. To je organický proces, v podstatě fermentace bez přístupu vzduchu.

V ekonomicky vyspělých zemích představuje produkce skládkového plynu asi 5 % celkové spotřeby plynu, řada států by ale ráda rozšířila jeho využití. Například Slovinsko plánuje zvýšení jeho produkce o 25 % do roku 2030. Potenciál tak mají nové přístupy a technologie v obou směrech. Jednak v samotném využití skládkového odpadu pro energetickou výrobu, tak v nakládání s odpady a v managementu skládek jako takových.

Energetickým využíváním směsného komunálního odpadu, tedy zbytkových komunálních odpadů, které nelze látkově využívat, vyhovuje všestranným nárokům kladeným na ochranu životního prostředí.

tags: #kdy #se #v #odpadu #tvoří #plyn

Oblíbené příspěvky:

• Beetroot and climate change adaptation
• Inovace recyklovaného betonu
• Dřevěné brikety: ekologická volba
• Lisy na komunální odpad - technické specifikace
• Rizika pro životní prostředí v elektroprůmyslu