Spalovny odpadů jsou stále prezentovány jako stroje na zpracování odpadů. Lidé postavení před rozhodnutí, co dělat s odpady (politici či úředníci), často po spalovně sáhnou jako po jednoduchém řešení pro ně složitého problému.
Rozvoj průmyslu a konzumní způsob života společnosti je bohužel spojen s narůstající produkcí odpadů. Odpady produkuje zejména:
I po využití všech způsobů recyklace zůstává poměrně široké spektrum odpadů (např. z chemického průmyslu, zpracování kovů, zdravotnictví), u kterých přichází v úvahu jediné řešení pro jejich bezpečnou likvidaci ‑ energetické využití ve spalovnách odpadu.
Každý odpad v sobě skrývá potenciál ve formě chemicky vázané energie, která se dá vhodnými postupy proměnit na energii elektrickou a tepelnou. Díky moderním technologiím je takovéto zpracování odpadů vůči okolnímu životnímu prostředí šetrné a bezpečné.
Samotný technologický proces energetického využití odpadů je složitý a probíhá v několika etapách:
Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově
Výstupem energetického zpracování odpadů je:
Formy přijímaných odpadů: Do zařízení je přijímán průmyslový a nebezpečný odpad v různé formě - od kusového, pastovitého až po odpad v kapalném stavu. Odpady jsou dodávány v obalech a nádobách odpovídajících fyzikálnímu stavu a druhu odpadu.
Spalování a energetické využívání nebezpečných a průmyslových odpadů lze bez obav pokládat za jeden z nejbezpečnějších způsobů odstraňování odpadů. Působnost dokumentu není omezena velikostí zařízení, ani definicemi nakládání s odpady, tj. jejich využitím nebo odstraněním. Vychází z oddílů 5.1 a 5.2 přílohy č. 1 směrnice Rady 96/61/ES. Referenční dokument pojednává jen o účelovém spalování odpadu, a nikoliv o jiných činnostech, při kterých je odpad tepelně upravován, např. o procesech spoluspalování v cementárnách nebo velkých spalovacích zařízeních. Ačkoliv hlavním zaměřením dokumentu je spalování odpadu, obsahuje také informace o pyrolýze odpadu a systémech zplyňování.
Naopak se nezabývá otázkou výběru spalování jako možnosti úpravy, využití, resp.:
Spalování je používáno jako metoda úpravy odpadů pro velmi široký okruh druhů odpadů a samo o sobě je obecně pouze jednou částí komplexního systému úpravy odpadů. Cílem spalování odpadů je upravovat odpady tak, aby se snížil jejich objem a nebezpečné vlastnosti, a současně byly zachyceny (a tím koncentrovány) nebo zničeny potenciálně škodlivé látky, které se uvolňují nebo mohou uvolnit v průběhu spalování.
Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace
V zásadě je spalování odpadů oxidací hořlavých materiálů, které odpad osahuje (odpad je obecně vysoce heterogenní materiál složený vedle organických látek z minerálů, kovů a vody). Organické látky v odpadu budou hořet, pokud dosáhnou nezbytné teploty pro vznícení a dostanou se do kontaktu s kyslíkem. Skutečný proces hoření proběhne v plynné fázi ve zlomku sekundy a současně se uvolňuje energie. Je-li dostačující výhřevnost odpadu i množství přiváděného kyslíku, může to vést k tepelné řetězové reakci a samospalování, tzn.
Proces spalování probíhá ve třech základních stupních: Sušení+odplynění, pyrolýza+ zplyňování a oxidace. Jednotlivé stupně procesu spalování se obecně překrývají a navzájem ovlivňují, což znamená, že prostorové a časové oddělení těchto stupňů během spalování odpadů bude možné pouze v omezeném rozsahu. Při plně oxidačním spalování jsou hlavními složkami spalin vodní pára, oxid uhličitý a kyslík. Podle složení spalovaného materiálu a v závislosti na provozních podmínkách vzniká nebo zbývá malé množství CO, HCl, HF, HBr, HI, NOx, SO2, TOL, PCDD/F, PCB a sloučenin těžkých kovů (kromě jiných). Vzniká minerální zbytkový popílek (prach) a těžší tuhý popel (pecní popel).
Ve spalovnách komunálního odpadu je obsah pecního popela přibližně 10 obj. % a kolem 20-30 % hmotnostních ze vstupujícího tuhého odpadu. Spalovny obvykle zahrnují komplexní sestavu interakčních technických procesů, které jsou posuzovány společně, a které ovlivňují celkovou úpravu odpadů. Emise HCl, HF, SO2, NOx a těžkých kovů závisejí zejména na skladbě odpadu a na kvalitě zařízení na čištění spalin. Emise CO a těkavých organických látek jsou určeny technickými parametry pece a stupněm heterogenity odpadu v okamžiku, kdy vstupuje do procesu spalování. Konstrukce a účinnost pece také do značné míry ovlivňují NOx. Emise prachu velmi závisí na výkonu zařízení k čištění spalin.
Spalovny komunálního odpadu obecně vytvářejí 4500 až 6000 m3 spalin množství spalin (při 11 % kyslíku) na tunu spalovaného odpadu. Pro spalovny nebezpečného odpadu je tato hodnota obecně mezi 6500 až 10 000 m3, a to především v závislosti na průměrné výhřevnosti odpadu. Podle typu čištění spalin se vyskytují zpravidla také emise do povrchových vod. Použitá konstrukce systému na výrobu elektřiny je často ovlivněna tržbami z prodeje dodané elektřiny.
Kapitola 4 referenčního dokumentu popisuje metody, které jsou obecně považovány za důležité pro dosažení vysokého stupně ochrany životního prostředí. Kdykoliv je to možné, poskytuje tato kapitola informace o současných aktivitách, které jsou nebo mohou být použity, včetně aktuálních přidružených nákladů. Popis technik, opatření nebo činností, považovaných za BAT je uveden v kapitole 5 dokumentu. Techniky vycházejí ze zásadních požadavků ochrany životního prostředí, kterými je snižování emisí do ovzduší a půdy, ze skladování a manipulace s kapalinami a úlety prachu ze skladování a manipulace s pevnými látkami, a to při běžném provozu.
Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice
BAT jsou rozděleny na všeobecné a specifické. Všeobecné BAT jsou takové technologie, které jsou aplikovatelné obecně pro všechny druhy spaloven odpadů. Technologie spalování odpadů se neustále vyvíjejí, a proto je nezbytné zajistit informace o připravovaných technologiích. Ty jsou uvedeny v kapitole 6 a v době sestavení referenčního dokumentu nebyly na komerčním základě zavedeny. Všechny připomínky a návrhy nových a v dokumentu nezohledněných řešení budou prostřednictvím Technické pracovní skupiny "Spalování odpadů" podány Evropské kanceláři IPPC.
Českou verzi překladu připravila CENIA, česká informační agentura životního prostředí. Bc.:
Spalování odpadů se dělí na nízkoteplotní (do 1000 °C) a vysokoteplotní (nad 1000 °C). Spalovat je možno komunální odpad, průmyslový odpad, čístírenské kaly apod.
I. II. Solidifikace - odpadní produkt z II. Emisní limity jsou legislativně určeny pro tuhé znečišťující látky, celkový organický uhlík, HCl, HF, SO2, NOx, CO, Cd + Tl, Hg, Sb + As + Pb + Cr + Co + Cu + Mn + Ni + V, dioxiny a furany. Spalováním se redukuje původní hmotnost odpadu na 25 % a objem na 10 %.
Pravidla upravuje Směrnice Evropského parlamentu a rady 2000/76/ES o spalování odpadů, u nás vydané v nařízení vlády č. 354/2002 Sb. ČHMÚ ve spolupráci s ČIŽP zpracovává databázi spaloven odpadů v ČR. V ČR se nachází 3 spalovny komunálního odpadu (Pražské služby a.s., Termizo a.s. v Liberci, SAKO Brno a.s.).
Spalovny odpadů zatěžují životní prostředí celou řadou škodlivin. K nejčastěji skloňovaným patří dioxiny. Vznikají mimo jiné při spalování chlorovaných látek (např. PVC, halogenovaných rozpouštědel atd.). Poškozují imunitní a hormonální systém člověka a nejtoxičtější z nich je dokonce rakovinotvorný.
Pro ilustraci toho, jak spalovny odpadů zatěžují své okolí dioxiny, nám může posloužit naše nejmladší spalovna, ZEVO Chotíkov, která začala fungovat "teprve" v roce 2016 (v plném provozu od roku 2019) a má tudíž k dispozici nejmodernější technologie a splňuje zároveň všechny zákonem dané podmínky, včetně limitů pro vypouštění dioxinů do ovzduší. V roce 2021 proběhl v několikakilometrovém okolí spalovny odpadů v Chotíkově biomonitoring, při kterém bylo zjištěno, že vejce v okolí spalovny překračují v 6 z 9 lokalit limity pro látky PCB s dioxinovým efektem (dl-PCB) pro bezpečnou konzumaci a ve 4 z 9 lokalit překračují limity Evropské unie pro bezpečnou spotřebu vajec. Jinými slovy, pokud by tato vejce byla určena pro komerční trh, musela by z něj být stažena.
Dioxiny jsou však jen špičkou ledovce. Američtí vědci K. Jay a L. Stieglitz identifikovali ve studii publikované v roce 1995 v odborném časopise Chemosphere v emisích ze spaloven odpadů 192 škodlivých organických látek. Řada z nich je přitom rakovinotvorná, patří mezi ně třeba dimetylftalát, bromdichlorfenol, benzen, hexachlorbenzen a celá řada dalších. Čím chemicky složitější je odpad na vstupu do spalovny, tím větší škálu škodlivin můžeme očekávat na jejích výstupech.
Toxické látky se ze spaloven do životního prostředí dostávají nejen v emisích do ovzduší, ale obsahují je i odpadní vody anebo odpad produkovaný spalovnou. Popílek zachycený na filtrech kouřových plynů, o kterém už jsme psali, je většinou toxickým odpadem a představuje zhruba tři procenta z původní hmotnosti tuhých odpadů, které projdou pecí spalovny. Dohromady s popelem a struskou je to pak zhruba třetina původní hmotnosti odpadů zpracovaných spalovnou.
Dnešní spalovny jsou označovány termínem "zařízení na energetické využívání odpadů" (zkráceně "ZEVO") nebo anglicky "waste to energy". To však musíme brát s rezervou. Ačkoliv je určitá část energie uvolněné při spalování dále využita, jde o poměrně neefektivní cestu jak nakládání s materiálem, tak výroby energie. Spálením materiálu se definitivně zbavujeme možnosti ho znovu využít, recyklovat či kompostovat. A pokud bychom chtěli spálený materiál nahradit, tak spotřebujeme větší množství energie, než které získáme ze spalovny jeho spálením.
Do procesu spalování vstupují kromě odpadu navíc další materiály, jejichž spotřeba musí být brána v potaz. V první řadě mezi ně patří fosilní paliva napomáhající udržování potřebné (bezpečné) teploty pecí (600 - 1600 stupňů Celsia) při spouštění, vypínání či problémovém provozu spalovny.
Ve spalovně se zhodnotí 17 - 22 % energie uložené v odpadech. Účinnost moderních elektráren je 40 - 70 %. Kvalitní recyklací odpadů můžeme získat (či chcete-li ušetřit) více energie. "Mluvit o pálení směsného odpadu jako o jeho termickém využití je návratem do 19. století," říká Paul Connett, profesor chemie ze St.
Jeffrey Morris ve studii "Comparative LCAs for Curbside Recycling Versus Either Landfilling or Incineration with Energy Recovery" založenou na hodnocení životního cyklu výrobků a zveřejněnou v roce 2005 porovnal energetické úspory dosažené spalováním odpadů ve srovnání s jejich recyklací. Výsledky ukázaly, že v případě různých odpadů z papíru se recyklací získá 2,4krát až 7krát více energie než jejich spálením. V případě plastů je rozdíl ještě markantnější. Recyklace plastů ušetří 10krát až 26krát více energie než spalovny. Je to dáno především tím, že recyklace šetří energii nutnou pro výrobu surovin, které se recyklací nezničí, zatímco spálením ano.
Spálením materiálu se definitivně zbavujeme možnosti ho znovu využít, recyklovat či kompostovat. A pokud bychom chtěli spálený materiál nahradit, tak spotřebujeme větší množství energie, než které získáme ze spalovny jeho spálením.
Jsou tedy spalovny alespoň ekonomicky výhodné? Pravdou se zdá být spíš opak. Na špatný ekonomický propočet projektů často doplácejí majitelé spaloven i obyvatelé měst, která se za jejich stavbu zaručila. Například spalovna zdravotnických odpadů, která vyrostla v roce 1992 v Plzni Na Slovanech, vytvořila osmdesátimilionový dluh. Spalování odpadů se projevuje ve vyšších poplatcích obyvatel za odpady i v částkách, které na jejich provoz doplácejí města ze svých rozpočtů.
Minimálně 50 - 70 % z produkovaného množství odpadu města velikosti Liberce je snadné a ekonomicky výhodnější recyklovat. Je jen složitější takový systém vymyslet. Aby se drahá spalovna odpadů zaplatila, musí ji vlastník neustále zásobovat odpady, čím méně odpadů totiž pálí, tím je jejich likvidace dražší. Touto cestou spalovna brání recyklaci odpadů, která je ekonomicky i ekologicky šetrnější.
Ve většině měst, kde stojí předimenzované spalovny komunálních odpadů, existuje ekonomická vazba mezi městem a spalovnou - například Hlavní město Praha je majoritním akcionářem Pražských služeb provozujících malešickou spalovnu. Jinými slovy, společnost provozující spalovnu ekonomicky ovládá město a v něm rozhodující politiky - diktuje ceny za odpad, protože pro město není tak snadné najít za spalovnu náhradu. Daleko snadnější je však předejít její výstavbě.
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.
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.
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. A např.
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.
V tuzemsku je nyní v provozu asi čtyřicet zařízení, která slouží k energetickému využití odpadu. Spalováním komunálního odpadu vzniká tepelná energie, která slouží buď k vytápění objektů (centrální zásobování teplem ve městech), nebo je zdrojem pro výrobu páry a následně elektrické energie.
V tuzemsku se měsíčně spálí asi 77 tisíc tun odpadů, což představuje jen zlomek z celkové produkce odpadů. Do budoucna se ale počítá s rozšiřováním spaloven. V současné době najdeme v České republice hned několik velkých spaloven, ať už v Praze, v Brně nebo v Liberci. Vůbec první spalovna byla postavena v Brně už v roce 1905.
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.
Konkrétní spalovny v ČR:
tags: #odpad #co #to #je #spalování