Energetické využití odpadu - alternativa za fosilní paliva

Českou republiku v několika následujících letech čeká velká změna ohledně nakládání s odpadem, konkrétněji omezení nebo zakázání skládkování odpadu.

Co tedy s odpadem? Jedna z možností je elegantní vyřešení problému – spalovat ho a při tom vyrábět elektřinu a teplo. Do budoucna takto mohou být částečně nahrazena fosilní paliva.

Směsný komunální odpad z domácností má průměrnou výhřevnost 10 GJ/t. Pro srovnání, výhřevnost hnědého uhlí dosahuje hodnoty 17 GJ/t a výhřevnost černého uhlí potom až 31 GJ/t. Dá se tedy říci, že 3 tuny odpadu poskytnou stejné množství energie jako 1 tuna černého uhlí.

V České republice je tato metoda nakládání s odpadem brána velmi negativně. Obyvatelé často nejsou seznámeni s technologií a spalovnu, nebo-li zařízení pro energetické využití odpadu (ZEVO), nechtějí poblíž svého bydliště. Spalovny přitom mají nejpřísnější emisní limity ze všech energetických zařízení vypouštějící emise.

Jak se má správně zacházet s komunálním odpadem? První možností je odpad zbytečně nevyprodukovat. Při vytvoření odpadu se recykluje ten odpad, který lze recyklovat. Teprve až potom se nerecyklovatelný odpad odveze do spalovny, kde se spálením vyprodukuje teplo a elektřina, které se vrací zpátky do domácností. Ze strusky a popela se vyseparují kovy, které se opět recyklují. Teprve až teď lze dále nezpracovatelný odpad odvést na skládku. Z energetického pohledu se šetří touto metodou fosilní paliva, kterých je na Zemi omezené množství. Z ekologického hlediska se sníží objemově na třetinu a váhově na desetinu z původního množství odpadu ukládané na skládku.

Čištění spalin

Odpadními látkami ze spaloven jsou plynné a pevné látky. Spalovny komunálního odpadu produkují asi 4500 – 6000 m³ spalin na tunu spáleného odpadu. Při plně oxidačním spalování jsou dominantní složky spalin vodní pára, CO₂ a kyslík. Do vzduchu se také můžou dostat podle složení odpadu HCl (chlorovodík), HF (fluorovodík), HBr (kyselina bromovodíková), HI (kyselina jodovodíková), NO_X (oxidy dusíku), SO₂ (oxid siřičitý) a sloučeniny těžkých kovů. Vznik CO lze ovlivnit řízeným přívodem kyslíku.

Čištění spalin je většinou třístupňové a metody se dělí podle používaných chemických reagentů na:

• Suché metody

Jako hlavní složka se používá hydroxid vápenatý ve formě jemného prášku. Výhodou je relativně jednoduchá technologie a nízké investiční náklady, ovšem na úkor účinnosti oproti dalším metodám. Nevýhodou je i velká spotřeba sorbentu a velká produkce nebezpečného odpadu v podobě prášku.

• Polosuché metody

U této metody se nejčastěji používají látky na bázi vápenného hydrátu. Ten se rozmíchá ve vodě a rozprašuje se do proudu horkých spalin. Výhodou je vyšší účinnost než u suché metody, naopak je těžší příprava a aplikace sorbetu, náročnější technologie a s tím spojené vyšší investiční náklady. I v této metodě vzniká velké množství nebezpečného odpadu ve formě prášku.

• Mokré metody

Jako sorpční činidlo u mokré metody se používají chemické roztoky na bázi hydroxidů. Účinnost této technologie je nejvyšší, ale také nejsložitější a investičně nejnákladnější. Odpadní voda se zpracovává v čističce odpadních vod.

V dnešní době se nejvíce používá polosuchá metoda čištění spalin. Je technicky jednodušší, méně provozně i energeticky náročná a investičně a provozně levnější než mokrá metoda.

Postup čištění spalin

Spaliny z kotle mají 230 – 270°C. Nejdříve jsou prudce schlazeny sprchováním vodou (tzv. quenching), aby se zabránilo nežádoucím reakcím probíhajícím tzv. novosyntézou rekombinací fragmentů vzniklých při rozkladu chlorovaných látek v odpadu.

V prvním stupni se využije elektrostatických nebo tkaninových filtrů. Ty odstraní pevné částice (popílek) a částečně i těžké kovy, které na prachu kondenzují. Emisní limit 10 mg.Nm^-3 vyžaduje odlučivost vyšší než 99 %. Plyny nadále ale obsahují škodlivé látky.

Ve druhém stupni se odstraní kyselé anorganické plyny (např. oxid siřičitý) pomocí suché, polosuché nebo mokré metody. Teplota spalin zde dosahuje 60 – 80°C podle použité metody. Oxidy dusíku NOx se odstraňují nejčastěji močovinou.

Ve třetím stupni se odstraňují organické látky (zejména dioxiny), nejčastěji se používá aktivní uhlí.

Energetické využití odpadu v ČR

Podle Českého statistického úřadu obce, respektive obyvatelé v obcích, vyprodukovali v roce 2013 3 228 232 tun komunálního odpadu. V přepočtu na obyvatele produkce činí průměrně okolo 300 kg odpadu na osobu za rok. Více než polovina tohoto odpadu byla uložena na skládku, pouze pětina byla energeticky využita a další pětina recyklována.

Ke dni 8. 10. 2011 bylo 237 provozovaných skládek v České republice, z toho 178 jsou skládky ostatního (komunálního) odpadu.

V současné době je v České republice v provozu 31 spaloven nebezpečného odpadu a 3 spalovny komunálního odpadu, v Praze (ZEVO), Brně (SAKO) a v Liberci (Termizo). Čtvrtá se staví v Chotíkově u Plzně.

Další možností energetického využití odpadu je v cementárnách. Je to málo známá varianta využití odpadu. Cementárny pro výrobu cementu potřebují výhřevná paliva, která navíc obsahují uhlík nebo železo. Tuhé alternativní palivo se drtí na drobné kousky a přimíchává se v určitém poměru k primárnímu palivu.

Každá várka odpadu je v laboratoři testována na výhřevnost, jelikož je potřeba vysoce výhřevné palivo. Škodlivé spaliny se vážou do struktury cementu. V cementárnách ovšem není možné energeticky využít všechny druhy odpadu. V ČR má povolení spoluspalovat odpad 5 cementáren, ročně to je okolo 160 000 t odpadu, který je tvořen plasty, pneumatikami a průmyslovými odpady.

Porovnání se západními sousedy

Jak už bylo zmíněno, v ČR se energeticky využije pouze 20 % komunálního odpadu ve 3 spalovnách. V Německu se do roku 2012 postavilo 69 spaloven odpadu, jejichž celková kapacita je větší než produkce odpadu v zemi. Proto se ročně dováží okolo 2 milionů tun odpadu pro energetické využití. V Rakousku je v provozu 9 spaloven, z toho 3 ve Vídni. V Německu i v Rakousku je od roku 2006 zakázáno sládkování odpadu.

Podle návrhu Evropské komise mají členské státy v roce 2025 zakázat skládkování recyklovatelných odpadů a v roce 2030 zakázat úplně skládkování neupraveného odpadu. V současnosti kromě schválené Aktualizované státní energetické koncepce (ASEK) není v ČR strategie pro energetické využití odpadu.

Jedna z možností, jak podpořit výstavbu nového ZEVO je přestavět úhelné teplárny, které nesplní emisní normy vstupující v platnost v roce 2016, na ZEVO. Výhodou této možnosti je kromě jiného využití stávající soustavy centrálního zásobování teplem ve městech.

Úvodní fotografie: Spalovna ve Vídni. Zdroj: http://mmspektrum.com/