Seminarski PIROLIZA

Konaĉno zbrinjavanje otpada - piroliza Seminarski rad

SADRŽAJ 1.

UVOD............................................................................................................................................................................2

2.

PREGLED METODA KONAČNOG ZBRINJAVANJA OTPADA .................................................3 2.1.

RECIKLIRANJE OTPADA .........................................................................................................................3

2.2.

TERMIĈKE OBRADE OTPADA ..............................................................................................................4

2.2.1.

SPALJIVANJE OTPADA ...................................................................................................................4

2.2.2.

PIROLIZA OTPADA ............................................................................................................................4

2.2.3.

GASIFIKACIJA OTPADA .................................................................................................................5

METODA PIROLIZE ...........................................................................................................................................6

3.

3.1.

HISTORIJAT PIROLIZE ..............................................................................................................................6

3.2.

PIROLIZA KAO METODA ZBRINJAVANJA OTPADA ...............................................................6

3.3.

PREDNOSTI I NEDOSTACI PIROLIZE ................................................................................................8

3.4.

SHEME PIROLIZE ...................................................................................................................................... 10

4.

POSTROJENJA ZA PIROLIZU OTPADA ............................................................................................. 11

5.

VRSTE OTPADA KOJE PODLIJEŽU PIROLIZI............................................................................... 13 5.1.

PRERADA PLASTIKE PROCESOM PIROLIZE...................................................................... 13

5.2.

PRIMJENA PIROLIZE U PROIZVODNJI DRVENOG PLINA ................................................. 15

5.3.

PRERADA PNEUMATIKA PROCESOM PIROLIZE ................................................................ 16

5.4.

PRIMJENA PIROLIZE NA ORGANSKI OTPAD ........................................................................... 17

6.

PROBLEMI KOMERCIJALIZACIJE PIROLITIČKE TEHNOLOGIJE............................... 18

7.

PRIMJENA PIROLIZE U SVIJETU .......................................................................................................... 19 7.1.

POSTROJENJE ZA PIROLIZU BURGAU U NJEMAĈKOJ ....................................................... 24

8.

PIROLIZA SA EKONOMSKOG ASPEKTA .......................................................................................... 30

9.

UPOREDBA PIROLIZE SA DRUGIM TERMIČKIM OBRADAMA .................................. 31

10.

ZAKLJUČAK .................................................................................................................................................... 33

1


1. UVOD Otpad je jasni pokazatelj gospodarskog rasta i njegova koliĉina izravno pokazuje koliko je neko društvo razvijeno. Prema Zakonu o otpadu FBiH otpadom se smatraju sve tvari ili predmeti koje ĉovjek odbacuje, namjerava ili mora odložiti. Dok se u svakidašnjoj praksi pojam otpada može definirati kao proizvodni i tehnološki ostatak, jasni pokazatelj standardnog života ljudi. Iz toga se zakljuĉuje da otpad nije gomila neiskoristivih tvari, te ne mora biti smeće. Smećem se naziva pomiješani otpad iz domaćinstva, industrije, javnih površina i dr. Podjela otpada:  

Prema mjestu nastajanja Prema svojstvima

Prema mjestu nastajanja razlikujemo: komunalni otpad, industrijski otpad, ambalažni otpad, graĊevinski otpad, elektroniĉki otpad, otpadna vozila i gume. Prema svojstvima otpad dijelimo na: opasni neopasni inertni otpad Sav otpad koji se produkuje, treba na neki naĉin zbrinuti. U BiH je 2003. godine usvojena strategija sanitarnih deponija. Dosadašnja praksa zbrinjavanja otpada je konaĉno odlaganje na deponije. S obzirom na veliku produkciju otpada,i pomankanje raspoloživog prostora za izgradnju deponija, potrebno je primjeniti i neke druge metode zbrinjavanja otpada, odnosno uvesti prioritete u gospodarenju otpadom. Prioritetni postupci se ogledaju u: 1. Sprjeĉavanje, odnosno smanjenje nastajanja otpada 2. Recikliranje, odnosno ponovno korištenje otpada 3. Obrada otpada - Stabiliziranjem, neutaliziranjem - Termiĉke metode (spaljivanje, piroliza, gasifikacija) 4. Odlaganje otpada

2


2. PREGLED METODA KONAČNOG ZBRINJAVANJA OTPADA Zavisno o vrsti i svojstvima otpada, mogući su sljedeći postupci njegove obrade, odnosno zbrinjavanja: 1. Recikliranje 2. Biološka obrada - anaerobna biološka obrada - aerobna biološka obrada - mehaniĉko-biološka obrada 3. Spaljivanje - sa rekuperacijom energije - bez rekuperacije energije 4. Piroliza 5. Gasifikacija 6. Odlaganje na deponiju - sa proizvodnjom bioplina - bez proizvodnje bioplina Tabela 1 : Prikaz mogućnosti obrade pojedinih vrsta otpada

2.1.

RECIKLIRANJE OTPADA

Recikliranje podrazumijeva selektivno skupljanje otpada. Recikliranje je organizirani sistem sa kojim se na mjestu nastanka otpada vrši odvajanje i sakupljanje korisnih tvari u cilju njihova ponovna korištenja. Na taj naĉin se smanjuje potrošnja sirovina, uvoz sekundarnih sirovina, te potrošnja energije. Selekcija otpada se može vršiti na mjestu nastanka ili na deponiji. Veća iskoristivost otpada se dobija ako se vrši selekcija na mjestu nastanka. Na taj naĉin se osiguravaju veliki pozitivni ekološki prinosi, a ujedno smanjuju troškovi postupanja s otpadom. Recikliranju podliježu papir, karton, staklo, plastika, tekstil i razni elektroniĉki dijelovi. (1)

3


2.2.

TERMIĈKE OBRADE OTPADA

Termiĉka obrada otpada je djelotvoran, ali relativno skup naĉin obrade komunalnog otpada. Postotak termiĉke obrade u ukupnoj obradi komunalnog otpada raste u razvijenim zemljama i nerijetko se njome zbrine, odnosno obradi do 50 % ukupne koliĉine komunalnog otpada. (1) Postupke termiĉke obrade dijelimo na: a) spaljivanje b) pirolizu c) gasifikaciju (rasplinjavanje)

2.2.1. SPALJIVANJE OTPADA Spaljivanje predstavlja fiziĉko- hemijski oksidacijski proces pri kojem se oslobaĊa energija, a potreban kisik se uzima iz zraka. Dušik i ostali plinovi koji se nalaze u zraku hemijski ne regiraju s gorivom komponentom iz otpada. Sudionici u procesu sagorijevanja su gorive komponente iz otpada i zrak, a produkti sagorijevanja su dimni plinovi i pepeo. (1) Prednosti spaljivanja otpada: -

smanjenje volumena otpada

-

smanjenje reaktivnosti otpada (uslijed mineralizacije)

-

iskorištenje ogrijevne vrijednosti

-

manji uticaj na okoliš u odnosu na odlaganje neobraĊenog otpada.

Nedostaci spaljivanja otpada: -

veliki investicioni troškovi

-

emisija štetnih tvari putem dimnih plinova

-

stvaranje toksiĉnog otpada koji je potrebno odložiti na deponiju (pepeo)

-

u sluĉaju recikliranja, opada energetsko iskorištenje otpada.

2.2.2. PIROLIZA OTPADA U osnovi, piroliza je proces u kojemu dolazi do destilacije organskoga dijela otpadnog materijala te kidanje hemijskih veza (krekovanje) velikih molekula materijala kao što su plastika, guma, koža i sliĉno. Procesom pirolize iz krutih materijala dobivaju se plinovita i tekuća goriva. Proces pirolize će biti detaljno obraĊen kroz seminarski rad. (2)

4


2.2.3. GASIFIKACIJA OTPADA Gasifikacija (rasplinjavanje) je proces djelomiĉnog spaljivanja uz kontrolirani dotok kisika pri temperaturama i do 1600 ºC. Dobiva se sintetski plin (CO i H2 ), koji se iskorištava kao energent. Pojava tehnologije rasplinjavanja na osnovi plazme konaĉno nudi rješenje po kome se problem rješava u cijelosti, gotovo bez negativnog utjecaja na okoliš. Ovo je bez konkurencije najbolji tehnološki postupka u procesu gospodarenja otpadom, odnosi se na sve vrste otpada osim nuklearnog. (2)

Shema 1 : Gasifikacija (rasplinjavanje)

5


3. METODA PIROLIZE

3.1. HISTORIJAT PIROLIZE Piroliza, (suha destilacija od karbonatnih materijala) je drevni proces. Proces je razvijen i / ili otkriven prije nekoliko hiljada godina u istoĉnim podruĉjima Sredozemnog mora. Ime je grĉkog porijekla, koje opisuje proces "kao vatra bez zraka". (2) Proces pirolize je najprije korišten za kuhanje i proizvodnju hrane, pri obradi drva za proizvodnju plinova i ulja, za brtvljenje šavova na brodovima u cilju postizanja vodonepropusnosti, jer je bio efikasan proces koji je davao malo dima, a puno toplotne energije. U kasnijim godinama, proces pirolize je napredovao, te je sve efikasnije iskorištavan, za obradu ruda, u nastanku procesa koksiranja gdje se i danas koristi, proizvodnja metala, za proizvodnju lijekova, boja, voska, te proizvodnju agregata za izgradnju cesta, a u novije vrijeme kao jedan od termiĉkih metoda konaĉnog zbrinjavanja otpada.

3.2. PIROLIZA KAO METODA ZBRINJAVANJA OTPADA Piroliza je termiĉka razgradnja komponenti otpada na visokoj temperaturi, bez prisutnosti kisika i vode, pri ĉemu se dobivaju ĉisti ostaci ugljika. U praksi, nije moguće da se postigne potpuno odstranjivanje kisika, zbog toga dolazi do oksidacije, sagorijevanja, dijela materijala. Velike molekule se razgraĊuju na male i tako se metan na temperaturi od 1300 do 1400 ºC raspada na vodik i ugljik, dok se drugi plinovi, alkani, razgraĊuju na nižim temperaturama oko 400 do 600 ºC. Prilikom zagrijavanja, organske komponente otpada postaju nestabilne i razlažu se u jednostavne produkte izgaranja. Povećanjem vremena trajanja reakcija i temperature preko 500 ºC hemijski elementi u otpadu nalaze se u stabilnim spojevima kao što su: voda, ugljenmonoksid, ugljendioksid i metan. Za provoĊenje pirolize potrebna je visoka temperatura i ona se dovodi na slijedeće naĉine: · indirektnim zagrijavanjem metalnim ili vatrostalnim zidovima, · direktnim odvojenim zagrijavanjem, · direktno elektriĉnom energijom.

Tokom procesa pirolize organske ĉestice se tranformišu u gasove, male koliĉine teĉnosti, i ĉvrste ostatke koji sadrže ugljik i pepeo. Gasovi koji se ispuštaju, uglavnom se tretiraju u sekundarnoj jedinici za termiĉku oksidaciju. Oprema, kao što su elektrostatiĉki taložnici, takoĊe se upotrebljava za uklanjanje ĉvrstih ĉestica.

6


Pirolizom nastaju tri proizvoda: 1. gas (smjesa H2, CH4, CO, CO2 i drugih gasova), 2. tečna frakcija (katran koji sadrži sirćetnu kiselinu, aceton, metanol i kompleksne oksidugljovodonike), 3. čaĎ (skoro ĉisti ugljik i sav inertni, nesagorljivi materijal, prisutan u otpadu koji se preraĊuje).

Procesom pirolize prvo se dobija prirodni gas koji se koristi za grijanje. Teĉna goriva se dobijaju kondenzacijom i to teški i laki derivati ulja. Po sastavu su sliĉna lož ulju, taĉka paljenja je na 65 °C, sadržaj ĉaĊi iznosi od 1,5% do 3,0%, sadržaj sumpora iznosi oko 0,6% i ima toplotnu moć 49500 KJ/kg, pa se vrlo ĉesto mogu koristiti i za dalju preradu. Ugljeniĉni prah sadrži primjese metala i ostalih soli, ali se može koristiti kao aktivni ugalj u filterima, kao zamjena u gumarskoj industriji za ĉaĊ N-220, N-330 ili za dalju preradu u hemijskoj industriji. (3)

Pri temperaturama od 550 ºC odvija se nisko temperaturna piroliza, kod koje se stvaraju ulje i katran. Na temperaturama od 550 do 800 ºC odvija se srednje temperaturna piroliza gdje se razvijaju plinovi niske temperaturne moći i male koliĉine ulja i katrana. Kod temperature od 800 do 1100 ºC odvija se visoko temperaturna piroliza gdje se razvijaju plinovi visoke temperaturne moći. A kod temperature koja je veća od 1400 ºC, za razgradnju otpada visoke toplinske moći omogućuje se prevoĊenje ĉvrstog ostatka u rastopljeno stanje i na taj naĉin omogućuje se jednostavno odvoĊenje šljake. (2)

Slika 1: Sastav gasa kao posljedice pirolize

7


Mora se napomenuti da prilkom procesa pirolize dolazi do produkcije odreĊenih nusproizvoda (ostaci nastali samim tretmanom i ostaci prilikom preĉišćavanja gasova) koji se moraju odložiti na kontrolisanim deponijama. Otpadna voda koje se produkuje takoĊe se mora tetirati prije ispuštanja u kanalizacione sisteme. Iz jedne tone smeća pirolizom se može dobiti: 1. 2. 3. 4.

70-90 kg koksa toplotne moći 19000-30000 kJ/kg, 5-8 kg ulja toplotne moći 3800-4200 kJ/kg, 300-500 m3 gasa toplotne moći 12000-20000 kJ/m3, 300-350 kg kondenzata (gasne vode). (4)

3.3.

PREDNOSTI I NEDOSTACI PIROLIZE

Prednosti pirolize: -

Produkcije gasova niske toplotne vrijednosti (8 MJ/kg (10 – 12 MJ/Nm3 ) koji se dalje može iskoristi za proizvodnju energije,

-

Nizak stepen curenja teških metala iz ĉvrstih ostataka,

-

Prednosti pirolize u odnosu na spaljivanje je u manjoj koliĉini izlaznih plinova, te manje ispuštanje plinova u atmosferu. Pirolizom dobijamo regenerativni gorivi materijal koji se može ponovo koristiti na nekom drugom mjestu,

-

Ne dolazi do formiranja dioksina u furana,

-

Proces je pogodan za teške frakcije otpada,

-

Produkti koji nastaju (klinker i ostali ostaci) su sterilni ,

-

Niže temperature u odnosu na spalionice i gasifikaciju,

-

Ekološka razgradnja biomase: biomasa se ne spaljuje nego se razlaže,

-

Jednostavnost u pogledu ulaznih materija, održavanja i usluga,

-

Omogućava se odvajanje krutog ostatka u stanju rastopa , i time oduzimanje šljake, koja je sa boljim karakteristikama ponovo upotrebljiva,

-

Fleksibilnije voĊenje procesa. 8


Nedostaci pirolize: -

Otpad se mora usitniti (isjeckati) prije ulaska u jedinicu za pirolizu radi sprijeĉavanja zagušenja transportnog i dozirnog sistema,

-

Ĉvrsti ostaci sadrže 20-30% toplotne vrijednosti primarnog goriva,

-

Visoki troškovi,

-

Potrebno je pomoćno gorivo,

-

Loše energetsko iskorištenje zbog povećanog sadržaja koksa i nesagorjelog ugljika,

-

Povećan sadržaj teških metala i toksiĉnih organskih kopmonenata zbog nižih temperatura reakcija.

9


3.4. SHEME PIROLIZE

Slika 2: Shema pirolize 10


4. POSTROJENJA ZA PIROLIZU OTPADA Postoji nekoliko varijacija ureĊaja za sprovoĊenje pirolize: -

rotaciona peć (smeće)

-

peć sa rotirajućom osnovom i

-

peć sa fluidizovanim slojem (plastika i stare gume).

Slika 3: Shema pirolitičkog spaljivanja otpada

UreĊaji su po konstrukciji sliĉni insineratorima, ali se postupak odvija pri vrlo malim koliĉinama vazduha. Rotaciona peć je obložena vatrostalnim materijalom, postavljena je pod odreĊenim nagibom, a rotacioni cilindar ima ulogu grejne komore. Rotacione peći su ĉesto opremljene gorionikom na komori za dogorijevanje, komorom za brzo hlaĊenje i sistemom za kontrolu zagaĊenja vazduha. Rotaciona peć ima ulogu komore za sagorijevanje koja radi na temperaturi do 980˚ C, a obiĉno se temperatura kreće izmeĊu700-800 °C. Gasovi iz insineratora moraju se tretirati sistemom za kontrolu zagaĊenja vazduha radi uklanjaja ĉvrstih ĉestica i neutralisanja i uklanjanja kiselih gasova (HCl, NOx, i SOx). Kućišta vrećastog filtra, venturi skruberi, i elektrostatiĉki taložnici sa mokrim postupkom uklanjaju ĉvrste ĉestice; dok skruberi sa zbijenim slojem ( packed-bed ) i spray driers uklanjaju kisele gasove. Protoĉni/cikulacioni fluidizovani sloj (CFB) koristi vazduh velike brzine za cirkulisanje i suspendovanje otpadnih ĉestica u toplotnoj petlji (heating loop). Radi na temperaturi do 430˚C. CFB koristi vazduh velike brzine za cirkulisanje i suspendovanje otpadnih ĉestica u okviru zatvorenog ciklusa sagorijevanja. Radna temperatura je do 870˚C.

Eksperimentalno postrojenje, infracrveno, koristi elektrootporne grejne elemente ili indirektno zapaljene radiantne U cijevi za zagrijavanje materijala prolazeći kroz komoru na pokretnoj traci. Otpad se dozira u primarnu komoru i izlaže infracrvenom zraĉenju (temperatura do 11


1010˚C) koje se obezbjeĊuje uz pomoć štapova silicijum karbida iznad prenosne trake. Vazduh pod pritiskom ubacuje se duhaljkama na odabranim lokacijama duž trake radi kontrolisanja stepena oksidacije doziranog otpada. Glavne primjene procesa pirolize su za tretiranje i destrukciju poluisparljivih organskih komponenti, goriva i pesticida u zemljištu. Proces se može primjenjivati za tretiranje organskih komponenata iz otpada iz rafinerija, uglja i katrana, zemljišta zagaĊenog kreozotom, ugljenvodonika, isparljivih organskih jedinjenja (VOCs). Mogućnosti pirolize su ograniĉene kada je u pitanju tretiranje opasnog otpada koji sadrži PCB, dioksine, i ostale organske zagaĊujuće materije. (5)

Glavne faze procesa pirolize: -

Temperatura 100 do 150 0C - sušenje

-

Temperatura 200 do 550 0C - destilacija i krekovanje

-

Temperatura 600 do 700 0C - uplinjavanje

-

Temperaura 800 do 1200 0C- izgaranje (nepotpuno u manjak kisika)

Na slici 3 data je shema postrojenja za obradu kućnog i muljevitog otpada postupkom pirolize.

Slika 4: Shema postrojenja za pirolizu kućnog i muljevitog otpada 1-prijemni bunker, 2-usitnjivač, 3- dodavač, PS-ohlaĎeni sagorjeli gasovi, PP-gas pirolize, DGdodatno gorivo, ZS-vazduh za sagorijevanje, VP-vodena para, DP-dimni gasovi

12


5. VRSTE OTPADA KOJE PODLIJEŽU PIROLIZI 5.1.

PRERADA PLASTIKE PROCESOM PIROLIZE

Udio plastike u sveukupnosti otpada je jako velik, stoga i predstavlja veliki problem, te je potrebno uvesti efikasne mjere u obradi otpadne plastike. U Europi 2008.godine potrošnja plastike je bila 35 miliona tona, a 2009. ĉak 39 miliona tona. Polimerni materijali imaju veoma veliku primjenu u razliĉitim granama industrije i u svakodnevnom životu. Razlozi za široku primjenu polimernih materijala su prednosti, koje imaju u odnosu na druge materijale, a neke od njih su: mala masa, niska cijena sirovine, mali utrošak energije, razliĉite mogućnosti prerade i reciklaže. Kad je rijeĉ o upotrebi pirolize za preradu plastiĉnog otpada, bitno je naglasiti da bi prije samog procesa trebalo smanjiti udio PVC u plastici koja će se podvrgavati tretmanu pirolize. Polimeri plastike se pirolizom razgraĊuju do monomera, oligomera i petrohemikalija. Kao efikasan postupak u pirolizi plastike se pokazao „Hamburger postupak“ . Temperature se kreću izmeĊu 600 0C i 900 0C, piroliza se odvija u vrtložnom sloju. (6) Kao produkti se dobiju: -

Plin (nositelj energije) Mineralna ulja ĈaĊ za industriju boja Ĉelik

15-20% 20-30% 30-40% 5-20%

Slika 5 : Hamburger postupak pirolize plastičnog otpada

13


Osim „Hamburger postupka“ veoma efikasno je i korištenje BASF postupka termolize, gdje je piroliza zastupljena kao kljuĉni proces. Kapacitet BASF postupkom je 15000 t/god. plastiĉnog otpada. Na naredom dijagramu je prikazan BASF postupak.

Shema 2: BASF postupak

TakoĊer veoma koristan naĉin prerade otpadne plastike jeste dobijanje goriva. Londonska kompanija Cynar, koja je razvila tehnologiju prerade otpadne plastike u gorivo sastoji se u topljenju otpadne plastike do razine tekućine, pirolizi i zatim destilaciji. Proces može preraditi gotovo svu otpadnu plastiku koja se inaĉe sada odvozi na odlagališta. Glavna prednost ovog procesa vrlo visoka uĉinkovitost, koja svakom postrojenju omogućava da od 20000 t otpadne plastike proizvede i do 19000 litara goriva. Proces se sastoji od sistema za dobavu uskladištene otpadne plastike, cilindriĉne komore za pirolizu (termiĉku degradaciju materijala bez prisustva kisika koja se odvija pri temperaturi od 370 - 420 °C), preĉišćavanja plinova, kondenzacije, destilacije tekuće faze - odvajanja komponenti dobivenog gorivog ulja te povrata sintetskog plina nazad u proces. Otpadna se plastika nakon pranja, sušenja i usitnjavanja preko sistema za rastapanje, dozira direktno u komoru za pirolizu gdje se najprije miješa i zagrijava kako bi se postigla jednaka temperatura rastopljene smjese. Sama piroliza zapoĉinje kada se postigne temperatura od najmanje 370 °C kada zapoĉinje isparavanje tekuće smjese. Neplastiĉni materijal ostaje na dnu komore. (7)

14


Slika 6 : Radni dijagram Cynar postrojenja za pirolizu

5.2.

PRIMJENA PIROLIZE U PROIZVODNJI DRVENOG PLINA

Piroliza je svoju primjenu našla i pri proizvodnji drvnog plina, koji nastaje izgraranjem drva, biomase ili drvenog uglja, a predstavlja ustvari vrstu sintetskog plina koji se sastoji od ugljenmonoksida i vodika, sa malim koliĉinama oneĉišćenja u vidu CO2, N2, CH4 i O2. Drveni plin nastaje u postrojenju koje se naziva pirolitički kotao, a današnja primjena mu se ogleda uglavnom u zagrijavanju stambenih prostorija, dok je za vrijeme Drugog svjetskog rata bio veoma popularan kao pogon za motorna vozila. Pirolitiĉki kotlovi ili generatori drvnog plina su se ugraĊivali na kamione, autobuse, traktore, motocikle, brodove i vozove. Takva vozila su bila popularna u Njemaĉkoj Švedskoj, Finskoj, Francuskoj, dok se i danas mogu naći u Kini, Singapuru,Švedskoj i Finskoj. Piroliza je jedna od tri osnovne faze procesa izgaranja drva, dok pirolitiĉki kotlovi u sebi provode proces rasplinjavanja drveta, izgaranja drveta, te kasnije izgaranja rasplinutog drvnog plina uz konaĉni visoki stupanj djelovanja. Piroliza je toplinsko raspadanje drveta kroz promjenu njegovog agregatnog stanja. Na temperaturama iznad 100°C toplinskim zagrijavanjem iz drva se poĉinju oslobaĊati plinovi. (8)

15


5.3. PRERADA PNEUMATIKA PROCESOM PIROLIZE Spaliti 1 tonu otpadnih guma znaĉi proizvesti oko 450 kilograma otrovnih plinova. Šteta za okoliš je oĉita. Piroliza se zasniva na toplotnom razdvajanju makromolekula sa oĉuvanjem ugljenvodoniĉnih veza. Procesi se ostvaruju na višim temperaturama u reaktoru (rotacione peći) i u vakumu (slika 6). OdreĊeni sastojci odvajaju se kondenzacijom dok se drugi dobijaju fiziĉkohemijskim procesima. Kvalitet i koliĉina izlaznih proizvoda zavisi od tipa tehnologije i uslova pirolize. U nekim sluĉajevima se pirolitiĉki preraĊuje smjesa otpadnih pneumatika i otpadne plastike. Usitnjeni otpadni pneumatici u rotacionim kružnim pećima prelaze u gasovito stanje pod dejstvom visoke temperature i u vakumu. Ovako dobijen gas prelazi u slijedeći dio sistema, gdje se izdvajaju ĉvrste frakcije. Gas se postepeno hladi, dolazi do promjene pritiska i prelazi u teĉno stanje. Pirolitiĉki gas koji pritom nastaje se koristi kao izvor toplotne energije, a u sluĉaju realizacije kogeneracione jedinice, i kao izvor elektriĉne energije, pa praktiĉno postrojenje samo proizvodi odreĊenu koliĉinu neophodne energije. (9)

Slika 7 : Shema procesa pirolize

16


5.4. PRIMJENA PIROLIZE NA ORGANSKI OTPAD Pirolizom se organske materije bez prisustva kisika, dakle anaerobno, brzo zagrijavaju na temperaturi od oko 400 - 600 0C. Ova temperatura nadmašuje granicu hemijske stabilnosti ovog materijala, ali ovim procesom se dati materijal ne spaljuje, već se razlaže na proste isparljive produkte i koks. To je proces razlaganja makromolekularnih hemijskih jedinjenja na niskomolekularne proizvode i ĉvrste ostatke. Kod temperature 500 0C piroliza daje najveće iskorištenje teĉnih produkata razgradnje kao ulja i katran, a pri većim temperaturama (zagrijavanjem preko 1400 0C) uglavnom se radi o plinovima sa velikom kaloriĉnom vrijednošću. Procesom pirolize se mogu obraĊivati bilo kakve materije koje sadrže organsku komponentu, ali efikasnost ovog procesa zavisi od osobina materije:  

biorazgradiv komunalni otpad: voće, povrće, ostaci jela, papir, karton, trava, lišće, piljevina, stoĉni izmet, ambalaža za pakovanje hrane, folija, tekstil... biomasa: poljoprivredni otpad (biljna ili stoĉna proizvodnja), otpad iz drvne industrije, otpad iz prehrambene industrije, organski otpad iz domaćinstava, mulj iz postrojenja za tretman otpadnih voda.

PKA je pirolitiĉki postupak prikladan za tretman komunalnog otpada. Odvija se u rotirajućem bubnju, na temperaturi 500-600 0C. Razlikujemo 3 faze PKA postupka: 1. priprema otpada (usitnjavanje, razvrstavanje, sušenje, homogenizacija) 2. obrada i vrednovanje pirolitiĉkog plina (krekiranje, pranje, filtriranje) 3. obrada, vrednovanje i zbrinjavanje ĉvrtsih ostataka i otpadnih voda

Slika 8 : PKA piroliza 17


Problem predstavljaju otpadne vode koje mogu sadržati NH3, cijanide, kloride i sulfate, što ubrajamo u opasan otpad. Piroliza je perspektivna tehnologija u tretiranju organskih kontaminanata u zemljištima i uljevitim/naftnim muljevima. Hemijski kontaminanti za koje postoje podaci su PCB, dioksini, PAH-ovi, i mnoge druge organske zagaĊujuće materije. Piroliza nije efikasna u uništavanju ili fiziĉkom odvajanju neorganskih hemikalija iz zagaĊenog medijuma. Isparljivi metali mogu se uklanjati kao rezultat viših temperatura povezanih sa procesom, ali ipak ne dolazi do njihovog neutralisanja. Tehnologija je po svoj prilici ekonomiĉnija kada su u pitanju manji uĉinci, kao što je tretiranje odreĊenih vrsta zagaĊenih zemljišta. MeĊutim, kada su u pitanju primjene za komunalni otpad, a u nekim sluĉajevima i industrijski, troškovi primjene ove tehnologije su viši nego za druge. (10)

6. PROBLEMI KOMERCIJALIZACIJE PIROLITIČKE TEHNOLOGIJE Problemi u komercijalizaciji pirolize mogu se podijeliti na ekonomske i tehniĉke. S obzirom na prvobitnu svrhu pirolize koja se ogledala u prozvodnji ulja iz otpadne plastike, može se zakljuĉiti da meĊunarodna cijena nafte utiĉe na komercijalizaciju pirolize, to jeste ako pirolizna ulja nemaju konkurentnu snagu u odnosu na lož ulje iz sirove nafte, onda pirolizna tehnologija ne može biti komercijalna. Stoga se jedno vrijeme komercijalizacija pirolize smatrala nemogućom, pa su neke kompanije pokušavale da dobiju pirolizna ulja iz kontamnirane plastike pomješane sa zemljom, metalom i sliĉno. MeĊutim takvi pokušaji su stvorili ozbiljne tehniĉke probleme. No danas se sve ĉešće povlaĉi pitanje proizvodnje pirolitiĉkih ulja zbog cijene koja definitivno jeste isplativa, uzimajući u obzir da se od jednog kilograma otpadne plastike dobija jedna litra ulja. Ako se sagledaju troškovi poĉetnog ulaganja i rada, onda ovakva tehnologija još uvijek nema konkurentnu moć. MeĊutim, iako proces pirolize ima nepovoljan položaj u ekonomskom aspektu, tržišna cijena pirolitiĉkog ulja je stabilnija od cijene reciklirane plastike, tako da se komercijalizacija pirolize oĉekuje u sluĉaju korelativnog upravljanja reciklažom plastike i povećanjem poĉetnog ulaganja od strane vlade. Još jedan problem u komercijalizaciji pirolize jeste tehniĉka pouzdanost. Trenutno je poznato da su glavni tehniĉki problemi pikupljanje plastike, selekcija, i redovne koliĉine koje postrojenje za pirolizu zahtjeva. Proces sakupljanja i selekcije plastike su razvijeni za potrebe reciklaže, a oĉekuje se da koliĉine plastike potrebne za pirolizu neće stvarati probleme, s obzirom na veliku potrošnju plastike od strane današnjeg ĉovjeka. Tehnologija rafiniranja piroliznog ulja je takoĊe interesantna sa ekonomskog aspekta, jer ulje koje se dobija pirolizom, po svom sastavu odgovara industrijskom lož ulju, meĊutim rafiniranjem se mogu dobiti benzin i dizel ulja, no ona nemaju isti odnos na tržištu kao naftna ulja. Za velika pirolitiĉka postrojenja se mogu primjeniti iste tehnologije kao pri obradi nafte, ako će se ostvariti efikasna optimizacija potrošnje energije. 18


7. PRIMJENA PIROLIZE U SVIJETU Njemaĉka je država koja je prva razvila pirolitiĉki proces u komercijalne svrhe, ali se ovaj proces stihijski odvija u Njemaĉkoj jer je još uvijek veoma aktivan postupka reciklaže. Trenutno je poznato da Japan ima dobru prednost u tehnologiji pirolize. Naredna tabela pokazuje komercijanu svrhu pirolize otpadne plastike u svijetu : Tabela 2: Komercijalna svrha pirolize otpadne plastike u svijetu DRAŽAVA

JAPAN

NJEMAČKA SAD KINA

PROCES CENTAR 1 CENTAR 2 PLASTIK CENTAR FUJI CENTAR POSTROJENJE 1 POSTROJENJE KPY BASF PROCES DBA PROCES OTTO NOEL PROCES TOSCO II PROCES ROYCO PROCES

KAPACITET 6000 t/god. 6000 t/god. 400 kg/dan 5000 t/god. 3000 t/god. 500 t/god. 15000 t/god. 40000 t/god. 40000 t/god. Pilot postrojenje 1000-3000 t/god.

Broj kompanija veoma aktivno radi na promovisanju komercijalnog tretmana otpada metodom pirolize. Te kompanije su u rasponu od velikih korporacija do nekih malih privatni tvrtki. Posmatrajući objekte i dizajn, neke tehnologije su već komercijalno dostupne dok su druge u fazi razvoja. Generalno, većina procesa pirolize otpada je aktivna za postrojenja manja od 117 000 tona godišnjeg kapaciteta. Iako je razvoj pirolize u tijeku u cijelom svijetu, primjena piroliznog procesa tretmana otpada ima težište razvoja u Japanu i Europi. Japan je trenutno lider u korištenju sistema pirolize komunalnog krutog otpada. Mitsui Backbock i Takuma su i primijenjeni sistemi pirolize izvorno razvijenog od strane Siemens-a na japanskom tržištu. (11) Mitsui Backbock je poĉeo izgradnju 6 objekata koristeći svoj Mitsui R21 proces od 2000 god. Sa kapacitetom obrade 58 500 - 175 500 tona godišnje. Najveće pirolizno postrojenje komunalnog krutog otpada u radu je postrojenje Toyohashi City u Japanu, obradi ukupno 400 tona/dan komunalnog krutog otpada. Broj postrojenja koji koriste proces pirolize komunalnog krutog otpada takoĊer je brojan i u Europi, iako je stupanj komercijalizacije manji nego u Japanu. (12)

19


Kompanija Thide Environnement u Francuskoj, razvila je spor proces pirolize koji se zove EDDITh. Ovaj proces se temelji na korištenju rotacijskih peći reaktora i tu je jedan komercijalni ureĊaj koji radi u Francuskoj i dva u Japanu, izgraĊena po Thide licenci, Hitachi korporacije. Svi objekti su većinom za obradu komunalnog krutog otpada s malom koliĉinom industrijskog otpada i kanalizacijskog mulja. (13)

Shema 2: Prikaz EDDITh proces Prvo se otpad sortira (plava kutija), a zatim osuši prije nego se pirolizira u rotacijskoj peći. Peć za sušenje sirovine podiže temperaturu izmeĊu 400 i 700 °C s vremenom zadržavanja tvari izmeĊu 30 i 60 minuta. Brzine grijanja su od 10 do 50 °C/minuti. Sintetski plin se obiĉno koristi da se osuši sirovina i osigura proces grijanja piroliznog ureĊaja kao što je prikazano u ovom toku. Višak se obiĉno koristi za podizanje pare. Na kraju se kao produkt dobija ĉaĊ, pod nazivom Carbor, koji se obiĉno koristi kao gorivo u drugim procesima, kao što su cementne peći. Punila, sol i metali su pranjem uklonjeni iz ĉaĊi.(13) Prvo komercijalno postrojenje na podruĉju Francuske je izgraĊeno u Arrasu, 2003 godine, obraĊujući 50 000 tona godišnje komunalnog krutog otpada, industrijskog otpada i kanalizacijskog mulja. Iznos sintetskog plina je 49%, a rafineriranog gasa je 31%. Kompanija Thide ukazuje na trošak kapitala ovog postrojenja koji iznosi 22.000.000 €, a operativni troškovi su 85 €/t. (13) Dva postrojenja koja rade u Japanu u Itiogawa kapaciteta 25 000 tona godišnje i u Izuma ĉiji je kapacitet 70000 tona godišnje obraĊuju pretežno komunalni kruti otpad.

20


Slika 9: Rotacijska peć u Izumo postrojenju WasteGen Ltd iz Velike Britanije i njihova Njemaĉka kompanija Tech Trade GmbH je napravila mnogo piroliznih postrojenja komunalnog otpada koji se temelje na korištenju rotacijske peći. Jedano od najpoznatijih je njihovo postrojenje koje posluje u njemaĉkom gradu Burgau od 1987 godine, koje će u nastavku seminarskog rada biti detaljno opisano. U 2001.godini WasteGen je izgradio mnogo veće postrojenje pirolize komunalnog krutog otpada u Njemaĉkom gradu Hammu. Ovo postrojenje djeluje u dvije linije pirolize, svaka sa vlastitom rotacijskom peći. Postrojenje ima projektovani kapacitet 100 000 tona godišnje i trošak 60 000 000 €. Na postrojenje ulazi 13 TPH i izlazi 10,3 TPH sintetskog plina i 2,5 TPH ĉaĊi. Sintetski plin izgara i struja se proizvodi preko parnih turbina. Elektriĉna snaga je 8,3 MW. Ovo postrojenje je u vlasništvu njemaĉke tvrtka RWE. (14) Compact Power ima pirolizno postrojenje na Avonmouth u Velikoj Britaniji, obraĊuje uglavnom kliniĉki otpad. Njihov postupak ukljuĉuje pirolizu u cjevasti reaktor sa pokretnom trakom koja premješta materijal duž reaktora. ĈaĊ i sintetski plin su gasificirani, a zatim iskorišteni za proizvodnju pare, koja se zatim pretvara u elektriĉnu energiju u parnoj turbini

Slika 10: Shematski prikaz Compact Power postrojenja 21


Sa obzirom da nakon pirolize ostaju mulj i otpadna voda koja se moraju zbrinuti na trajnim deponijama, svako postrojenje mora raspolagati informacijama gdje da deponuje takav ostatak. ZWT Wasser und Abwassertechnik (ZWT) GmbH je relativno mala njemaĉka tvrtka specijalizirana za obradu otpadnih voda i upravljanje mulj. (15) Ĉeste su pojave razvoja manjih postrojenja, kapaciteta 300-700 t/god. koja su se pokazala kao veoma efikasna. Takvo postrojenje je razvijenu na Nacionalnom univerzitetu za keramiĉko inžinjerstvo i tehnologiju 2000-te godine koje je namjenjeno za generiranje plastiĉnog otpada u razliĉitim industrijama. U tehniĉkom smislu ovo postrojenje koristi princip cirkulacije plastike u reaktoru. U ovom postrojenje za razliku od ustaljenih postrojenja za pirolizu je korišten drugaĉiji tip reaktora, metod grijanja i metod eliminacije koksa. Pirolitiĉko ulje se dobije hlaĊenjem degradirane plastike. (16)

Slika 11: Pirolitički reaktor

Slika 12: Peć za pirolizu

22


Bio Oil Holding NV, sa sjedištem u gradu Tessenderlo, Belgija, vodeća je kompanija u razvoju tehnologije za komercijalno obnovljivu energiju. Kompanija je specijalizovana za pretvaranje biomase u teĉno gorivo (BTL), primjenom procesa brze pirolize. Ovo bioulje je ĉist, obnovljiv izvor energije, koji može da zamjeni tradicionalna goriva za proizvodnju elektriĉne energije i toplote, u industrijskim kotlovima i gasnim turbinama. Oni su vodeća kompanija na svjetskom tržištu u pogledu tehnike brze pirolize i prva koja će pokrenuti proizvodnu liniju za preradu 5 tona biomase na sat. Nastavljaju da ulažu u dalje unapreĊenje i optimizaciju ove tehnologije i na taj naĉin znatno doprinesu globalnom razvoju snažnog sektora obnovljive energije. Prednosti pretvaranja bio mase u teĉno gorivo (BTL) primjenom procesa brze pirolize: • Lako za integrisanje u raznovrsne postojeće industrijske i poljoprivredne lance vrijednosti, • Modularni dizajn, lak za proširenje kapaciteta uz relativno malo poĉetno ulaganje, • Može da preraĊuje raznovrsne sirovine biomase, od poljoprivrednog otpada do razvrstanog kućnog otpada, • Može da preraĊuje sirovine krupnijeg sastava, • Na raspolaganju je višak toplote za jeftino sušenje sirovine, • Nema ugrožavanja proizvodnje hrane, • Bioulje može da se skladišti itransportuje, što mu omogućava korištenje u razliĉito vrijeme i na razliĉitom mjestu od stvarnog mjesta konverzije biomase, uvećavajući tako potencijal prihoda, • Bioulje može da u velikoj mjeri zamjeni prirodni gas u elektranama s mogućnošću za proizvodnju struje u vrijeme vršne potrošnje, • Bioulje može da zamjeni fosilna goriva u sistemima sa kombinacijom toplote i elektriĉne energije, • Snažan poslovni model: višestruki prihodi su protuteža promjenama cijena primarnih izvora energije, • Najbolji u klasi smanjenja CO2 po uloženom euru. (17)

Slika 13: Proizvodna jedinica postrojenja izgraĎenog u Belgiji 23


7.1.

POSTROJENJE ZA PIROLIZU BURGAU U NJEMAĈKOJ

Postrojenje pirolize komunalnog krutog otpada se nalazi dvije milje izvan grada Burgau u Njemaĉkoj. Ovo postrojenje procesuira otpad za oko 120 000 stanovnika, 36 000 tona na godinu za ĉitavu opštinu Günzburg (294 kvadratni milja). Postrojenje se nalazi na 12 000 kvadratnih metara koje je u susjedstvu opštinskog odlagališta (zatvoreno odlagalište). Poljoprivredno zemljište okružuje mjesto unutar jedne milje radijusa. Postrojenje je zapoĉelo s radom u 1984, a 1987-e objekt je preuzela opština Günzburg, i trenutno postrojenje radi u punom kapacitetu. Datum zapoĉinjanja: • Poĉetna proba 1983.godine, • Puštanje u rad sredinom 1984 godine, • Jedna godina probnog rada od strane dobavljaĉa prostrojenja 1986 godine, • Opštinsko preuzimanje prostrojenja 1987 godine.

Slika 14: Pirolizno postrojenje Burgau, Njemačka. Postrojenje obradi oko 38.580 t / god komunalnog krutog otpada, koji ukljuĉuje; zaostali kućni otpad, komercijalni otpad, glomazni otpad, i kanalizacijski mulj (sirovina je 25% vlažna, 45% organska, 30% anorganska). Predsegregacija sirovine komunalnog krutog otpada je osigurana, meĊutim, svi materijali moraju biti isjeckani u maksimalnu veliĉinu 30cm. Ogrijevna vrijednost sirovine: • prosječna 3.662 Btu / lb • max 6033 BTU / lb • min 2.155 Btu / lb

24


Slika 15: Shema postrojenja; 1-Prijemni bunker, 2-Usitnjivač, 3-Povlačno sidro, 4-Dodavač, 5Pužni dozator, 6-Ostatak, 7-Pokretna traka, 8-Magnetski separator, 9-Mali kontejneri s ugljeničnim ostacima, 10-Ciklon, 11-Komora za izgaranje sintetskog plina, 12-Kotao za otpadnu toplotu, 13Parna turbine generator, 14-Filter vreća, 15-Plinski generator (ventilator), 16-Dimnjak, 17-Sistem upravljanja (kontrolna soba), 18-Vodena para, PS-ohlaĊeni sagorjeli gasovi, PP-gas pirolize,

DG-dodatno gorivo, ZS-vazduh za sagorijevanje, VP-vodena para, DP-dimni gasovi NeobraĊen komunalni kruti otpad se dostavlja do postrojenja od strane opštinskog odjela kanalizacije. GraĊani takoĊer mogu donijeti otpad iz kućanstva (bijela tehnika, veliki namještaj, i reciklažni otpad) na samo postrojenje. Kamioni koji skupljaju otpad, odlažu prikupljen otpad u odgovarajući bunker,ĉiji je kapacitet do 7 dana. Kanalizacijski mulj se dovozi do tanker - kamiona svake 2-3 sedmice, i odlaže u otpadnom bunkeru. (18) Slika 16: Kontejneri s otpadom

25


Prikupljeni otpad se povlaĉnim sidrom stavlja u bunker za sjeckanje. Postoje dva 33ton/h sjekaĉa (jedan operativni / jedan u pripravnosti). Drobilica smanjuje otpad u 300mm maksimalnu veliĉinu. Isjeckan otpad se zatim odlaže u skladište. Povlaĉno sidro se zatim koristi da se spusti isjeckan otpad u pirolizni kosi drveni kanal. Za uklanjanje SO 2 u sintetskom plinu, koristi se vapno (£ 16 / tona komunaln og krutog otpada) . Klizna vrata se koriste za dodavanje otpada u pužni dozator i da zadrži dolazeći vazduh iz kiseonika. (18) Rezervni vijak se drži na licu mjesta. Dozator premješta otpad od ulaza u peć (ali ostaje van toplote). Otpad ulazi u dvije 2,64 tona / h rotacijske peći pirolize, koji se okreću na 1,5 okretaja u minuti. Svaka peć je promjera 18 x 183 cm duga, s debljinom zida od 2.54 cm. Materijal gradnje je AC66. Ĉeliĉna peć rotira unutar izolovane obloge od metala. Dio toplih dimnih plinova iz ložišta (oko 1260 °C) teĉe stijenkom peći. Na vanjskim zidovima peći se zatim zagrijava indirektno od vrućeg dimnog gasa za sagorijevanje u komori. Izvan peći dostignu se temperature 700 °C, a unutar peći se dostigne 496 °C, što rezultira pirolizom organskog dijela komunalnog krutog otpada i proizvodnju sintetskog plina. Vrijeme zadržavanja u peći je 1 sat.(18)

Slika 17: Rotacijska peć

OhlaĊeni dimni gas izlazi na vrh peći kroz izolovane cijevi, pa se vrati na vrh kotla gdje se mješa sa toplim dimnim gasom iz komore za sagorjevanje. Krute tvari iz peći (ugljiĉni gas, minerali, staklo) ispuštaju se kroz vodenu kupelju, koja pruža otpor vazduha koji ulazi u peć i ispušta vruće ostatatke. Klip se koristi za guranje ĉaĊne smjese dolje u vodenoj kupelji. ĈaĊ i pepeo se uklanjaju mokrom šljakom otapala. ĈaĊna mješavina se propušta pokretnom trakom. (18)

Slika 18: Ostatak 26


Obojeni metali sadržani u krutom ostatku se izvade sa magnetskim separatorom i prenesu u male kontejnere. Metali su pohranjeni na licu mjesta za podizanje od strane korisnika. Nakon premještanja metala, transporter preostale tvari ispušta u grupu polja. Ovaj materijal se odlaže kao inertni otpad na deponiji susjednog opštinskog odlagališta. (18) Glavne karakteristike i inertni materijal od ostatka pirolize (ĉaĊ / pepeo) su: Glavne karakteristike: Izgled / Boja: crna Miris: bez mirisa Gustoća: 37,5 lb/ft 3 Kalorijska vrijednost: 3.706 Btu / lb Koliĉina: £ 600 / tona komunalnog krutog otpada

Inertni Materijali: aluminijum oksid silicijske kiseline kalcijev oksid željezni oksid ugljik anjoni (sulfata, karbonata, itd.). Piroliza plina takoĊer sadrži 40-60% paru i oko 15% proizvoda organskih kondenzacija (katran i ulje). Vrući, prljavi sintetski plin prolazi kroz vrući plin ciklona, koji uklanja većinu ĉestica materije (PM). Ĉvrste materije se uklanjaju kroz dvostruki ventil da se osigur a da se topli sintetski plin nije pojavio. PM prikupljeni vrućim plinom ciklona se ispušta na kruti ostatak transportera za odlaganje na deponiju.

Slika 19: Postrojenje u radu 27


Komora za izgaranje sintetskog plina, zajedno uz deponijski plin, koristi vazduh izvuĉen iz deponovane hale (za kontrolu mirisa), na temperaturama većim od 1250 °C. Na vrhu komore za sagorjevanje, hladnjak dimnih plinova iz pirolizne peći se koristi kako bi se kontrolirala temperatura dimnih plinova. Otprilike 80% od vrućih dimnih plinova ide u kotao. 20% od vrućih dimnih plinova izlazi u komoru za sagorijevanje i teĉe nazad u peć za pirolizu da obezbjedi indirektnu toplotu za pirolizu. (18)

Slika 20: Kotao za otpadnu toplotu

Dimni plinovi prolaze kroz filter koji uklanja preostale PM. Natrij bikarbonat i aktivni ugljen se ubrizgava u tok dimnih plinova, apsorbujući gasovite zagaĊivaĉe (SO 2 i HCl) i živu. Pepeo pada u malu kantu i pepelasti materijal je vrlo zrnast. On se odvodi u rudnik soli za odlaganje.(18)

Slika 21: Filter 28


Ventilator stvara inducirani nacrt u sistemu i pomjera dimne gasove u dimnjak. Dimni plin se ispušta kroz dimnjak visok 93 '. U dimnim plinovima zagaĊivaĉi su (stvarne mjerene vrijednosti emisije ostvareni su niži od dozvoljenih vrijednosti): hlorovodiĉna kiselina (HCl), sumpor dioksid (SO 2 ), ugljik, kadmijum/talijum, živa, dioksini/furani. Para se generiše u kotlu i vrši pogon 2,2 MW parne turbine koja je generator za proizvodnju elektriĉne energije. Tokom posljednjih 18 godina, toplotna vrijednost ĉvrstog komunalnog otpada povećala se sa 2.600 Btu/lb na oko 4.400 Btu/lb (više plastike,itd). Kao rezultat toga, proizvodi se sintetski plin visoke toplinske vrijednosti. Kotao nije imao dovoljno površine za prijenos topline i bio je ograniĉavajući protok plina. Novi kotao je naknadno prošle godine riješio problem. Preostala para/kondenzat se proslijeĊuje cijevima do obližnjeg staklenika. U stakleniku ĉetiri usjeva krastavaca i paradajza se gaje svake godine. (18)

Slika 22: Staklenik

Proizvodi: U komori za sagorijevanje sagorijeva sintetski plin i deponijski gas, koristeći vazduh izvuĉen iz deponovane hale (za kontrolu mirisa), na temperaturama preko 1250 °C generira struju. Para se koristi za pogon parne turbine s elektriĉnim generatorom koji producira 2,2 MW . Preostala para se koristi u susjednom stakleniku u kojem raste paradajz i krastavci. Oko 22 4473 ft³/tona sintetskog plina od komunalnog krutog otpada se godišnje proizvede. Sintetski plin proizveden od pirolize komunalnog krutog otpada u peći sadrži slijedeće plinove: vodik (H 2 ), ugljenmonoksid (CO), karbondioksid (CO 2 ), metan (CH 4 ), ugljikovodik. Toplinska vrijednost je 268-376 Btu/ft³, u zavisnosti od kvalitete sirovine. (18)

29


8. PIROLIZA SA EKONOMSKOG ASPEKTA Kapitalni i operativni troškovi za proces pirolize dati su u narednoj tabeli : Tabela 3 : Pregleda troškova postrojenja za pirolizu KAPACITET POSTROJENJA

KAPITALNI TROŠKOVI

OPERATIVNI TROŠKOVI

(t /god.) 20 000 50 000 100 000 200 000

(euro) 19.05 miliona 43.75 miliona 73.20 miliona 112.10 miliona

(euro) 2.56 miliona 3.80 miliona 6.70 miliona 10.40 miliona

U prikazane kapitalne troškove su ukljuĉeni i troškovi koji se odnose na porez, projekat, dizajn, naknadu za zemljište prilagoĊeni podruĉju sjeverne Europe. U prikazane operativne troškove nisu ukljuĉeni troškovi transporta opasnog otpada koji ostaje nakon pirolize, te se treba prevesti na deponiju za trajno zbrinjavanje. U ove troškove su ukljuĉeni troškovi održavanja, plate osoblja, troškovi uprave, troškovi potrošnog materijala, neto prihodi od prodaje energije, hemijski troškovi kisika, azota, prirodnog plina. Jedno postrojenje za pirolizu sa filterima za preĉišćavaje plinova, te kombinacijom toplinske i elektriĉne energije zahtijeva izmeĊu 20 i 40 zaposlenika, ovisno o veliĉini postrojenja. Na taj broj treba dodati i upravno i servisno osoblje, te osoblje za održavanje postrojenja, što opet ovisi o veliĉini samog postrojenja. Tako da kad se sve sumira, ukupni troškovi jednog postrojenja su: KAPACITET (t/god.) 50 000 100 000 200 000

UKUPNI TROŠKOVI (eura/toni) 167 141 104

Ovi troškovi podrazumijevaju kamatnu stopu od 7.75% , razdoblje povrata investicije 22 godine, prihodi od struje 20 €/ toni, i profitna marža operatora 15%. (19)

30


9. UPOREDBA PIROLIZE SA DRUGIM TERMIČKIM OBRADAMA Tabela 4: Pregled tehnologija termiĉke obrade otpada (19)

Provjerena tehnologija, evidentirani rezultati Osnovni principi Troškovi procesa Prikladnost Zbrinjavanje otpada

Zbrinjavanje mokrog kućnog otpada Zbrinjavanje suhog kućnog otpada Zbrinjavanje otpada iz vrta i parkova Zbrinjavanje otpada od kartona i papira Izuzeti dijelovi otpada Čvrste tvari Zrak Voda Kontrola mirisa Radno okruženje Obnova energije

Ciklus ugljika Kvalitetni proizvodi za recikliranje Ostaci za skladištenje ili za kasnije korištenje

Masovno sagorijevanje sa recirkulacijom energije Da; učestalo

Piroliza

Gasifikacija

Djelomično;nekoliko

Djelomično;nekoliko

Anaerobno termohemijska konverzija Srednje-visoki Nizak-srednje Posebno pogodan za kontaminiran, dobro definiran suhi otpad Moguće ali u većini slučajeva se ne koristi

Termo-hemijska konverzija Srednje-jako visoki Zavisno od tehnologije Izvor odvojen mokrim otpadom osim ako je kombiniran sa boljom tehnologijom prečišćavanja Moguće ali u većini slučajeva se ne koristi

Da

Da

Moguće

Da

Da

Moguće

Da

Da

Moguće

Nema

Mokri kućni otpad

Mokri kućni otpad

Sagorijevanje Srednje-visoki Dobar Sav otpad poslije tehnološkog prečišćavanja zraka je dobar a čvrsti ostaci su smanjene zapremine Da

Opće kvalitete okoliša Srednje Nizak Srednje-visok Srednje-visok Visok Visok Dobar Dobar Dobar Dobar Da; Da; 7,500-10,000 oko 70% ukupnog MJ po toni otpada sagorijevanja + energija koju sadrži proizvod 1% čvrste tvari 20-30% čvrste tvari 99% zrak Ostatak je zrak 15-20% šljaka (uklj. 30-40% Ugljen(uklj. klinker,šljunak,staklo) Klinker,šljunak,staklo, 3% metal šljaka) 3% metal Pepeo i plinovi Plinovi 2-3% 2-3%

Srednje-visok Srednje-visok Srednje-visok Dobar Dobar Da; oko 50% od ukupnog sagorijevanja u procesu 2% čvrste tvari 98% zrak 15-25% šljaka (uklj. Klinker,šljunak,staklo) 3% metal Ostaci prečišćenog gasa 2-3% 31


Europska direktiva o spaljivanju otpada (2000/76/EC) propisuje ograniĉenja dozvoljenih emisija za moderna termo postrojenja. U okviru pomenute direktive su definisane sve termiĉke obrade otpada (spalionice, pirolize, gasifikacija, plazma postupak) u onoj mjeri u kojoj nastaju opasni produkti po okolinu. U narednoj tabeli daje se prikaz termiĉkih metoda sa popisom njihovih prodakata koji mogu biti opasni po ljudsko zdravlje, te dozvoljene koncentracije prema Europskoj direktivi. Tabela 5 : Dozvoljene koncentracije za pojedine postupke obrade (20)

32


10.

ZAKLJUČAK

Zbog sve većih koliĉina i štetnosti po okolinu, otpad se smatra jednim od najznaĉajnijih ekoloških problema savremenog svijeta. Ĉovjek je svojim aktivnostima odluĉujući ĉinilac u mijenjanju okoliša i jedino je biće na planeti Zemlji koje proizvodi otpad. Prosjeĉni Europljanin godišnje generira više od 500 kilograma komunalnog otpada. S porastom broja stanovnika i urbanizacije, iznos komunalnog krutog otpada je povećan, što uzrokuje negativan utjecaj na zdravlje ljudi i okoliš, ukljuĉujući i zagaĊenje zraka i vode. Enormne koliĉine otpada u prošlosti, a u našim krajevim još uvijek, završavaju trajno odložene na deponijama. Zbog nedostatka površina na kojim bi se trajno odlagao otpad, nastoje se smanjiti koliĉine otpada tretirajući ga nekom od metoda kao što su recikliranje, kompostiranje, ili termiĉka obrada, pri ĉemu se prema posljednjem trendu prednost daje upravo termiĉkim obradama. Razlozi za to su : • Odlaganjem otpada na deponijama dobija se niz štetnih uticaja (emisije štetnih tvari u atmosferu, tlo i vode, emisije stakleniĉkih plinova); • Prema direktivama EU otpad se više ne smije neobraĊen odlagati na odlagališta (definiran udio biorazgradive tvari) u otpadu; • Iskorištavanje energije pohranjene u otpadu (hemijska energija gorivih tvari,…); • Troškovi recikliranja (ukljuĉujući skupljanje i transport) su previsoki ili je dosegnut praktiĉni optimum materijalne oporabe. Sumarno, može se reći da se osim izravne energetske koristi korištenjem otpada kao obnovljivog izvora energije mogu ostvariti i drugi korisni uĉinci: • smanjenje mase (za 75%) i volumena otpada (za 90%) • smanjenje organskog udjela u odloženom otpadu • uništavanje organskih štetnih tvari (termiĉkom obradom se uništavaju patogeni mikroorganizmi i dr.) • smanjenje emisija stakleniĉkih plinova (nema CH4 s odlagališta) • smanjenje potrošnje primarnih izvora energije (smanjenje ovisnosti o uvozu energenata, diversifikacija energetskih izvora,…)

33


Jedna od efikasnih termiĉkih obrada je upravo piroliza. Proces pirolize sam po sebi nije složen, potiĉe još iz davnih vremena, a već u svijetu postoji dovoljno kompanija koje su ga usavršile u razliĉitim oblastima. Piroliza predstavlja termiĉku obradu otpada na visokim temperaturama bez prisustva zraka i vode, a kao produkti se dobiju toplotna energija, ulja i ĉaĊ. Što se tiĉe same primjene pirolize kao jedne od mogućih metoda zbrinjavanja otpada, svakako joj treba dati posebnu pažnju i uzeti je u razmatranje. Piroliza je osmišljena kako bi pomogla ne samo minimizirati otpad, nego da stvara gorivo za lokalnu proizvodnju energije i smanjenje emisije stakleniĉkih plinova (GHG). Sa okolinskog aspekta, piroliza se ocjenjuje kao pozitivna metoda koja u velikoj mjeri,u poredbi sa drugim metodama i naĉinima odlaganja otpada, ne zagaĊuje okolinu. Za razliku od spalionica, tokom pirolize nastaje manje plinova koji su uz to i regenerativni. Piroliza se izdvaja kao metoda koja je jako povoljna sa aspekta zbrinjavanja razliĉitih vrsta otpada, preko komunalnog do opasnog. Primjena pirolize je mnogostruka, u preradi plastike u cilju dobijanja goriva, zbrinjavanje kontaminiranog zemljišta i opasnog otpada, prerada biomase u cilju dobijanja energije za zagrijavanje, prerada organskog otpada u cilju dobijanja ulja, prerada pneumatika u cilju dobijanja visokokaloriĉnih plinova i mnoge druge. Problemi kod pirolize javljaju se u komercijalizaciji ovog tretmana. Naime, veoma rijetko se na podruĉju Europe mogu pronaći pirolitiĉka postrojenja, dok su najviše zastupljena u Japanu. Razlog manje primjene tretmana otpadom pomoću pirolize jesu veliki investicioni troškovi. Ova postrojenja su jako skupa, zahtijevaju posebnu tehnologiju, i dovoljne koliĉine otpada koje se moraju redovno dostavljati u pirolitiĉko postrojenje da bi proces bio efikasan. Ali ovim postupkom tretmana otpada u produktu se dobijaju korisni energenti koji se mogu plasirati na tržište. Preradom ulja koja se dobijaju procesom pirolize, mogu se dobiti kvalitetna goriva koja mogu konkurisati tržišnoj cijeni nafte. Da bi se pirolizni postupak popularizirao, potrebna su ulaganja i podrška od strane vlade pojedinih zemalja, jer ovaj postupak ima puno više prednosti nego mana. Samo nekoliko proizvoĊaĉa piroliznih tehnologija mogu sa stanovišta iskustva adekvatno procijeniti dugoroĉnu pouzdanost i iskoristivost postrojenja u duže komercijalne svrhe.

Sistem pirolize pokazuje: -

Stabilan rad u širokom rasponu kvalitete otpada, Emisije iz sistema su daleko ispod graniĉnih vrijednosti, Fleksibilnost u dizajnu i radu postižu modularni dizajni, Uĉinkovito poĉetno smanjenje volumena otpada, Uĉinkovitu korist od produkata i energije iz procesa, Niski troškovi poslovanja.

34


Danas u svijetu vlada mišljenje da se tehnologija pirolitiĉke obrade otpada može širiti kao ekološki pozitivna, a njeni ekonomski i tehniĉki problemi postaju sve manji sa porastom meĊunarodnih cijena nafte. PredviĊa se porast postrojenja za pirolizu u svijetu. Naime, tehnološki napredak u održivom razvoju termalne obrade otpada je uistinu glavni faktor u povećanju industrijske moći ĉime odreĊuje tržište za prihvatanje ovih tehnika.

35


LITERATURA :

(10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18)

- Aleksandar Ćorović, Upravljanje komunalnim ĉvrstim otpadom, Univerzitet Crne Gore, 2005.godina – Internetski izvor, www.wikipedija.com – Internetski izvor, www.medri.uniri.hr – Internetski izvor, www.riteh.uniri.hr – Internerski izvor, Pyrolysis Tehnology of Waste – Internerski izvor, Pyrolysis Tehnology of Waste Plastics – Internerski izvor, www.anzbiochar.org – Internetski izvor, www.wikipedija.org - Internetski izvor, Novel and innovative pyrolysis and gasification tehnologies for Energy efficient and environmentally sound MSW disposal, Thomas Malkow, Institute for Energy, Netherlands,2003. – Internetski izvor, www.ieabioenergy.com – Internetski izvor, www.pyrolysisplant.com – Internetski izvor, www.bcura.org – Internetski izvor, www.usinenouvelle.com – Internetski izvor, www.wastegen.com – Internetski izvor, www.slideserve.com, www.chilledfood.org – Internetski izvor, qdhonest.en.made-in-china.com – Internetski izvor, www.bio-oil-holding.eu – Internetski izvor, http://www.lacitysan.org, http://www.ampc.com.au,

(19)

– Internetski izvor, The Viability of Advanced Thermal Treatment of MSW in UK,

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

www.managewaste.ie, www.expertpc.org, www. gncre.com TECHNICAL AND ECONOMIC ASSESSMENT OF ENERGY CONVERSION TECHNOLOGIES FOR MSW, Waste pyrolysis review -Meat & Livestock Australia, Feasibility study of thermal treat,ent options for waste in the Limeric/Clare/Kerry region.

(20)

– Internetski izvor, European Environment Agency, www.central2013.eu

36

Seminarski PIROLIZA

Recommend Documents