Plazmové Zplyňování Odpadu: Princip a Aplikace

Plazmové zplyňování odpadu představuje inovativní metodu zpracování odpadu, která si získává stále větší pozornost díky svým ekologickým a ekonomickým výhodám. Tato technologie, vyvíjená a testovaná například společností Millenium Technologies, nabízí efektivní řešení pro likvidaci širokého spektra odpadů, včetně těch, které jsou obtížně recyklovatelné běžnými metodami.

Princip Plazmového Zplyňování

Plazmové zplyňování odpadu je postaveno na principu vysokoteplotního rozkladu hmoty. Nejedná se přitom o spalování. Zjednodušeně řečeno se při teplotách několika tisíc stupňů Celsia za nedostatku vzduchu vstupní látka rozkládá na atomy a z nich se pak zpátky tvoří jednoduché sloučeniny v plynné a pevné fázi.

Celý proces je umožněn intenzivním přenosem energie generované zdrojem plazmatu, takzvaným plazmatronem. Plazmový hořák neboli plazmatron vznikl před půl stoletím pro testy vesmírných lodí měsíčního programu Apollo.

V reaktoru se nachází plazmový hořák, který se skládá z grafitových elektrod. Na elektrody je přiveden proud a vzniká mezi nimi oblouk, do kterého se pouští plazmový plyn (např. argon, dusík nebo vzduch). Nejčastěji používaný je díky své dostupnosti vzduch, který se v elektrickém poli vysoké intenzity transformuje na plazmu. Teplota v okolí oblouku se pohybuje v rozsahu 2 000-10 000 °C.

„To, co proudí z plazmatronu, není plamen, ale ionizovaný plyn, takzvané plazma, které je naším zdrojem tepelné energie. Vstupní surovinou je většinou nějaká organická sloučenina. Následně se začíná formovat syntézní plyn, což je oxid uhelnatý, vodík, voda…“ popisuje Milan Křikava, technologický ředitel společnosti Millenium Technologies.

Čtěte také: Aplikace plazmového spalování odpadu

V místě, kde plazmatron generuje nejvyšší teplotu, se podle Milana Křikavy dá naměřit až 5000 °C. Se vzdáleností od zdroje ale plazma velmi rychle chladne a na špičce zdánlivého plamene je teplota kolem 1500 °C.

Produkty Plazmového Zplyňování

Hlavním produktem, který je takto získáván, je syntézní plyn. A ten je dále energeticky nebo materiálově využíván.

Výsledkem tohoto procesu je syntézní plyn, který se skládá především z vodíku a oxidu uhelnatého (v nepatrném množství mohou být přítomny oxid siřičitý, chlorovodík a vodní pára). Složky odpadu, které se netransformují v plyn jsou roztaveny a na dně reaktoru vytvoří kovovou slitinu a strusku. Struska se následně vitrifikuje.

Vitrifikace (zeskelnění) je totiž jednou z nejlepších metod fixace toxických odpadů. Při tomto technologickém procesu se ze vstupních surovin tepelným zpracováním vytvoří skelná fáze.

Využití Produktů

• Syntézní plyn: Může sloužit jako zdroj energie, nebo být použit k výrobě chemických produktů, například vodíku či amoniaku. Dále se dá použít jako palivo do kotle pro výrobu elektřiny a tepla.
• Struska: Lze využít jako složku stavebních materiálů. Tavenina na rozdíl od popele není potencionálním zdrojem kontaminace, jelikož veškeré nebezpečné látky jsou vázány uvnitř její krystalické mřížky. Testy prokázaly, že struska je mnohem méně vyluhovatelná než sklo a lze jí použít např.

Výhody a Nevýhody Plazmového Zplyňování

Plazmové zplyňování nabízí řadu výhod oproti tradičním metodám zpracování odpadu, ale má i své limity.

Čtěte také: Využití 3D projekce plazmové emise

Výhody

• Široká škála zpracovatelného odpadu: Zásadní předností tohoto způsobu zpracování je, že do reaktoru mohou přijít téměř jakékoliv směsné odpady, organické i anorganické, i odpady nebezpečné. Hlavní síla technologie plazmového zplyňování odpadu tkví ve schopnosti zpracovat směsné materiály, u kterých ostatní technologie selhávají. Uplatnění tu ale najde zejména takový, s nímž si běžné metody neporadí. Vedle jinak nevyužitelného odpadu sem patří třeba čistírenské kaly nebo také nebezpečný nemocniční materiál.
• Ekologická šetrnost: Plazmové zpracování odpadu je šetrnější k životnímu prostředí v porovnání s klasickým spalováním, protože neprodukuje popel. Jedná se o systém konečné a permanentní likvidace, díky čemuž odpadá nutnost další manipulace se zbytkovým odpadem (např. popel nebo nespalitelné zbytky) a jeho přepravy a není potřeba jeho dodatečná likvidace. Technologie má nulovou uhlíkovou stopu.
• Využití odpadu jako zdroje: Dokáže přetvořit nevyužitelné složky odpadu, které by za normálních okolností skončily na skládkách a vedly k ekonomické ztrátě v podobě plýtvání materiály i zbytečným emisím.
• Efektivita: Tato technologie je navíc vysoce efektivní.
• Decentralizace: To jde i vstříc snahám o decentralizaci zpracování a využití odpadu, čímž by se v krajích zejména snížila dopravní zátěž vyplývající z přesunu velkého množství odpadů z místa jejich původu do místa jejich zpracování.
• Menší rozměry zařízení: Díky tomu jsou reaktory na plazmové zplyňování řádově menší než běžná ZEVO - zařízení pro energetické využití odpadu.

Nevýhody

• Vyšší náklady: Současné technologie spalování komunálního odpadu jsou výrazně levnější. Plazmové zplyňování patří v odpadářském oboru mezi nové technologie a příliš rozšířené není zatím ani ve světě.
• Legislativní překážky: Plazmové zplyňování je sice už nyní zařazeno v odpadovém zákoně, ale české právo ho stále neumí posuzovat samostatně - a tedy správně.
• Obavy veřejnosti: Velkým problémem pro plazmové zplyňování je také obava veřejnosti z produkce škodlivých látek při zpracování odpadu.

Aplikace a Příklady z Praxe

První komerční reaktory se začaly stavět v Japonsku na začátku 21. století. Zatím jich ale ve světě moc nenajdeme, přestože mají nesporné výhody z hlediska ekologického zpracování odpadů.

Nejvíce zkušeností s touto technologií mají v Japonsku, kde nejprve na přelomu tisíciletí úspěšně otestovali plazmové zplyňování na pilotním projektu v Yoshii, který zpracovával 151 tun odpadu denně. Následně byly zkušenosti využity při provozu dalších dvou na plazmové technologii založených zařízení zpracovávajících odpad. První zařízení bylo spuštěno v lokalitě Mihama-Mikata, bylo uvedeno do provozu v roce 2002 a zpracovává 24 tun odpadu denně.

V britském Swindonu zpracovávají touto technologií 150 tun odpadu za den. Dalšími zeměmi, kde již plazmové zplyňování úspěšně funguje, jsou Indie a Čína.

Od roku 2008 běží technologie plazmového zplyňování ve společnosti Safina ve Vestci u Prahy. Plazmové zplyňování se v Safině používá při zpracování průmyslových katalyzátorů a použitých baterií. Jedná se o bezodpadovou technologii, při níž dochází ke zplynování nemetalických složek zpracovaného materiálu. Takto získaný syntetický plyn je použit na výrobu tepelné a elektrické energie, jež je následně využívána ve výrobním závodě.

Budoucnost Plazmového Zplyňování

Technologie plazmového zplyňování se neustále vyvíjí a zdokonaluje. Společnost Millenium Technologies například vyvinula mobilní jednotku Microplasma, určenou k odstraňování nebezpečných odpadů. Aktuálně instaluje ve svém vědecko-technickém parku prototyp reaktoru s kapacitou 500 kg za hodinu, který bude umět zpracovávat např. kaly z čistíren odpadních vod.

Čtěte také: Tlaková Myčka 14mm pro Odpady

Karel Ciahotný, vedoucí Ústavu plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší Vysoké školy chemicko‑technologické v Praze, hodnotí metodu plazmového zplyňování odpadu jako nadějnou cestu, jak si poradit s těžko recyklovatelným odpadem.

tags: #plazmové #zplyňování #odpadu #princip

Oblíbené příspěvky:

• Průkopník větrné energetiky v Jindřichovicích
• Informace o odpadkovém koši Dinova
• Více o Poustevníkovi ubíhajícího přírody
• Biologický odpad Jablonec nad Nisou
• Grafické znázornění optimální úrovně znečištění