Seminarski PIROLIZA

Konačno zbrinjavanje otpada - pirolizaSeminarski rad

SADRŽAJ

1. UVOD.............................................................................................................................................................................. 2

2. PREGLED METODA KONAČNOG ZBRINJAVANJA OTPADA..................................................3

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

2.2. TERMIČKE OBRADE OTPADA...............................................................................................................4

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

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

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

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

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 NJEMAČKOJ........................................................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 količina izravno pokazuje koliko je neko društvo razvijeno. Prema Zakonu o otpadu FBiH otpadom se smatraju sve tvari ili predmeti koje čovjek 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 zaključuje 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,građevinski otpad,elektronički otpad,otpadna vozila i gume.

Prema svojstvima otpad dijelimo na:

opasnineopasniinertni otpad

Sav otpad koji se produkuje, treba na neki način zbrinuti. U BiH je 2003. godine usvojena strategija sanitarnih deponija. Dosadašnja praksa zbrinjavanja otpada je konačno 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. Sprječavanje, odnosno smanjenje nastajanja otpada2. Recikliranje, odnosno ponovno korištenje otpada3. Obrada otpada

- Stabiliziranjem, neutaliziranjem- Termičke 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. Recikliranje2. Biološka obrada

- anaerobna biološka obrada- aerobna biološka obrada- mehaničko-biološka obrada

3. Spaljivanje- sa rekuperacijom energije- bez rekuperacije energije

4. Piroliza 5. Gasifikacija6. 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 način 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 način se osiguravaju veliki pozitivni ekološki prinosi, a ujedno smanjuju troškovi postupanja s otpadom. Recikliranju podliježu papir, karton, staklo, plastika, tekstil i razni elektronički dijelovi. (1)

3


2.2. TERMIČKE OBRADE OTPADA

Termička obrada otpada je djelotvoran, ali relativno skup način obrade komunalnog otpada. Postotak termičke obrade u ukupnoj obradi komunalnog otpada raste u razvijenim zemljama i nerijetko se njome zbrine, odnosno obradi do 50 % ukupne količine komunalnog otpada. (1)

Postupke termičke obrade dijelimo na:

a) spaljivanjeb) pirolizuc) gasifikaciju (rasplinjavanje)

2.2.1. SPALJIVANJE OTPADA

Spaljivanje predstavlja fizičko- hemijski oksidacijski proces pri kojem se oslobađa 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 neobrađenog otpada.

Nedostaci spaljivanja otpada:

- veliki investicioni troškovi

- emisija štetnih tvari putem dimnih plinova

- stvaranje toksičnog otpada koji je potrebno odložiti na deponiju (pepeo)

- u slučaju 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 slično. Procesom pirolize iz krutih materijala dobivaju se plinovita i tekuća goriva. Proces pirolize će biti detaljno obrađen kroz seminarski rad. (2)

4


2.2.3. GASIFIKACIJA OTPADA

Gasifikacija (rasplinjavanje) je proces djelomičnog 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 konačno 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 istočnim područjima Sredozemnog mora. Ime je grčkog 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 termičkih metoda konačnog zbrinjavanja otpada.

3.2. PIROLIZA KAO METODA ZBRINJAVANJA OTPADA

Piroliza je termička razgradnja komponenti otpada na visokoj temperaturi, bez prisutnosti kisika i vode, pri čemu se dobivaju čisti ostaci ugljika. U praksi, nije moguće da se postigne potpuno odstranjivanje kisika, zbog toga dolazi do oksidacije, sagorijevanja, dijela materijala.Velike molekule se razgrađuju na male i tako se metan na temperaturi od 1300 do 1400 ºC raspada na vodik i ugljik, dok se drugi plinovi, alkani, razgrađuju 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 provođenje pirolize potrebna je visoka temperatura i ona se dovodi na slijedeće načine:

· indirektnim zagrijavanjem metalnim ili vatrostalnim zidovima,

· direktnim odvojenim zagrijavanjem,

· direktno električnom energijom.

Tokom procesa pirolize organske čestice se tranformišu u gasove, male količine tečnosti, i čvrste ostatke koji sadrže ugljik i pepeo. Gasovi koji se ispuštaju, uglavnom se tretiraju u sekundarnoj jedinici za termičku oksidaciju. Oprema, kao što su elektrostatički taložnici, takođe se upotrebljava za uklanjanje čvrstih čestica.

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. čađ (skoro čisti ugljik i sav inertni, nesagorljivi materijal, prisutan u otpadu koji se

prerađuje).

Procesom pirolize prvo se dobija prirodni gas koji se koristi za grijanje. Tečna goriva se dobijaju kondenzacijom i to teški i laki derivati ulja. Po sastavu su slična lož ulju, tačka paljenja je na 65 °C, sadržaj čađi iznosi od 1,5% do 3,0%, sadržaj sumpora iznosi oko 0,6% i ima toplotnu moć 49500 KJ/kg, pa se vrlo često mogu koristiti i za dalju preradu. Ugljenični prah sadrži primjese metala i ostalih soli, ali se može koristiti kao aktivni ugalj u filterima, kao zamjena u gumarskoj industriji za čađ 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 količine 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 prevođenje čvrstog ostatka u rastopljeno stanje i na taj način omogućuje se jednostavno odvođenje šljake. (2)

Slika 1: Sastav gasa kao posljedice pirolize

7


Mora se napomenuti da prilkom procesa pirolize dolazi do produkcije određenih nusproizvoda (ostaci nastali samim tretmanom i ostaci prilikom prečišćavanja gasova) koji se moraju odložiti na kontrolisanim deponijama. Otpadna voda koje se produkuje takođe se mora tetirati prije ispuštanja u kanalizacione sisteme.

Iz jedne tone smeća pirolizom se može dobiti:

1. 70-90 kg koksa toplotne moći 19000-30000 kJ/kg, 2. 5-8 kg ulja toplotne moći 3800-4200 kJ/kg, 3. 300-500 m3 gasa toplotne moći 12000-20000 kJ/m3,4. 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 čvrstih ostataka,

- Prednosti pirolize u odnosu na spaljivanje je u manjoj količini 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 vođenje procesa.

8


Nedostaci pirolize:

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

- Čvrsti 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 toksičnih organskih kopmonenata zbog nižih temperatura reakcija.

9


3.4. SHEME PIROLIZE

Slika 2: Shema pirolize

10


4. POSTROJENJA ZA PIROLIZU OTPADA

Postoji nekoliko varijacija uređaja za sprovođenje pirolize:

- rotaciona peć (smeće)

- peć sa rotirajućom osnovom i

- peć sa fluidizovanim slojem (plastika i stare gume).

Slika 3: Shema pirolitičkog spaljivanja otpada

Uređaji su po konstrukciji slični insineratorima, ali se postupak odvija pri vrlo malim količinama vazduha. Rotaciona peć je obložena vatrostalnim materijalom, postavljena je pod određenim nagibom, a rotacioni cilindar ima ulogu grejne komore. Rotacione peći su često opremljene gorionikom na komori za dogorijevanje, komorom za brzo hlađenje i sistemom za kontrolu zagađenja vazduha. Rotaciona peć ima ulogu komore za sagorijevanje koja radi na temperaturi do 980˚ C, a obično se temperatura kreće između700-800 °C.Gasovi iz insineratora moraju se tretirati sistemom za kontrolu zagađenja vazduha radi uklanjaja čvrstih čestica i neutralisanja i uklanjanja kiselih gasova (HCl, NOx, i SOx). Kućišta vrećastog filtra, venturi skruberi, i elektrostatički taložnici sa mokrim postupkom uklanjaju čvrste čestice; dok skruberi sa zbijenim slojem ( packed-bed ) i spray driers uklanjaju kisele gasove. Protočni/cikulacioni fluidizovani sloj (CFB) koristi vazduh velike brzine za cirkulisanje i suspendovanje otpadnih čestica u toplotnoj petlji (heating loop). Radi na temperaturi do 430˚C. CFB koristi vazduh velike brzine za cirkulisanje i suspendovanje otpadnih čestica 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 zračenju (temperatura do 1010˚C) koje se obezbjeđuje uz pomoć štapova silicijum karbida iznad prenosne trake. Vazduh pod pritiskom ubacuje se duhaljkama na odabranim lokacijama duž trake radi

11


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 zagađenog kreozotom, ugljenvodonika, isparljivih organskih jedinjenja (VOCs). Mogućnosti pirolize su ograničene kada je u pitanju tretiranje opasnog otpada koji sadrži PCB, dioksine, i ostale organske zagađujuće 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-ohlađeni sagorjeli gasovi, PP-gas pirolize, DG-dodatno 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. čak 39 miliona tona. Polimerni materijali imaju veoma veliku primjenu u različitim 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, različite mogućnosti prerade i reciklaže.

Kad je riječ o upotrebi pirolize za preradu plastičnog 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 razgrađuju do monomera, oligomera i petrohemikalija. Kao efikasan postupak u pirolizi plastike se pokazao „Hamburger postupak“ . Temperature se kreću između 600 0C i 900 0C, piroliza se odvija u vrtložnom sloju. (6)

Kao produkti se dobiju:

- Plin (nositelj energije) 15-20%- Mineralna ulja 20-30%- Čađ za industriju boja 30-40%- Čelik 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 ključni proces. Kapacitet BASF postupkom je 15000 t/god. plastičnog otpada. Na naredom dijagramu je prikazan BASF postupak.

Shema 2: BASF postupak

Također veoma koristan način 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 inače sada odvozi na odlagališta. Glavna prednost ovog procesa vrlo visoka učinkovitost, 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, cilindrične komore za pirolizu (termičku degradaciju materijala bez prisustva kisika koja se odvija pri temperaturi od 370 - 420 °C), prečišćavanja 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 započinje kada se postigne temperatura od najmanje 370 °C kada započinje isparavanje tekuće smjese. Neplastični materijal ostaje na dnu komore. (7)

14

http://www.cynarplc.com/cynar_technology.asp


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 količinama onečišćenja 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. Pirolitički kotlovi ili generatori drvnog plina su se ugrađivali na kamione, autobuse, traktore, motocikle, brodove i vozove. Takva vozila su bila popularna u Njemačkoj 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 pirolitički kotlovi u sebi provode proces rasplinjavanja drveta, izgaranja drveta, te kasnije izgaranja rasplinutog drvnog plina uz konačni visoki stupanj djelovanja. Piroliza je toplinsko raspadanje drveta kroz promjenu njegovog agregatnog stanja. Na temperaturama iznad 100°C toplinskim zagrijavanjem iz drva se počinju oslobađati plinovi. (8)

15

http://hr.wikipedia.org/wiki/Celzijev_stupanj

http://hr.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://hr.wikipedia.org/wiki/Agregatna_stanja

http://hr.wikipedia.org/wiki/Stupanj_iskori%C5%A1tenja

http://hr.wikipedia.org/wiki/Gorenje

http://hr.wikipedia.org/wiki/Piroliza

http://hr.wikipedia.org/wiki/Brod

http://hr.wikipedia.org/wiki/Motocikl

http://hr.wikipedia.org/wiki/Traktor

http://hr.wikipedia.org/wiki/Autobus

http://hr.wikipedia.org/wiki/Kamion


5.3. PRERADA PNEUMATIKA PROCESOM PIROLIZE

Spaliti 1 tonu otpadnih guma znači proizvesti oko 450 kilograma otrovnih plinova. Šteta za okoliš je očita.Piroliza se zasniva na toplotnom razdvajanju makromolekula sa očuvanjem ugljenvodoničnih veza. Procesi se ostvaruju na višim temperaturama u reaktoru (rotacione peći) i u vakumu (slika 6). Određeni sastojci odvajaju se kondenzacijom dok se drugi dobijaju fizičko-hemijskim procesima. Kvalitet i količina izlaznih proizvoda zavisi od tipa tehnologije i uslova pirolize. U nekim slučajevima se pirolitički prerađuje 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 čvrste frakcije. Gas se postepeno hladi, dolazi do promjene pritiska i prelazi u tečno stanje. Pirolitički gas koji pritom nastaje se koristi kao izvor toplotne energije, a u slučaju realizacije kogeneracione jedinice, i kao izvor električne energije, pa praktično postrojenje samo proizvodi određenu količinu 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 čvrste ostatke. Kod temperature 500 0C piroliza daje najveće iskorištenje tečnih produkata razgradnje kao ulja i katran, a pri većim temperaturama (zagrijavanjem preko 1400 0C) uglavnom se radi o plinovima sa velikom kaloričnom vrijednošću.

Procesom pirolize se mogu obrađivati 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, stočni izmet, ambalaža za pakovanje hrane, folija, tekstil...

biomasa: poljoprivredni otpad (biljna ili stočna proizvodnja), otpad iz drvne industrije, otpad iz prehrambene industrije, organski otpad iz domaćinstava, mulj iz postrojenja za tretman otpadnih voda.

PKA je pirolitički 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 pirolitičkog plina (krekiranje, pranje, filtriranje)

3. obrada, vrednovanje i zbrinjavanje čvrtsih 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, dioksi-ni, PAH-ovi, i mnoge druge organske zagađujuće materije. Piroliza nije efikasna u uništa-vanju ili fizičkom odvajanju neorganskih hemikalija iz zagađenog 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 ekonomičnija kada su u pitanju manji učinci, kao što je tretiranje određenih vrsta zagađenih zemljišta. Međutim, kada su u pitanju primjene za komunalni otpad, a u nekim slučajevima 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 tehničke. S obzirom na prvobitnu svrhu pirolize koja se ogledala u prozvodnji ulja iz otpadne plastike, može se zaključiti da međunarodna cijena nafte utiče 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 slično. Međutim takvi pokušaji su stvorili ozbiljne tehničke probleme. No danas se sve češće povlači pitanje proizvodnje pirolitičkih 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 početnog ulaganja i rada, onda ovakva tehnologija još uvijek nema konkurentnu moć. Međutim, iako proces pirolize ima nepovoljan položaj u ekonomskom aspektu, tržišna cijena pirolitičkog ulja je stabilnija od cijene reciklirane plastike, tako da se komercijalizacija pirolize očekuje u slučaju korelativnog upravljanja reciklažom plastike i povećanjem početnog ulaganja od strane vlade. Još jedan problem u komercijalizaciji pirolize jeste tehnička pouzdanost. Trenutno je poznato da su glavni tehnički problemi pikupljanje plastike, selekcija, i redovne količine koje postrojenje za pirolizu zahtjeva. Proces sakupljanja i selekcije plastike su razvijeni za potrebe reciklaže, a očekuje se da količine plastike potrebne za pirolizu neće stvarati probleme, s obzirom na veliku potrošnju plastike od strane današnjeg čovjeka.Tehnologija rafiniranja piroliznog ulja je takođe interesantna sa ekonomskog aspekta, jer ulje koje se dobija pirolizom, po svom sastavu odgovara industrijskom lož ulju, međutim rafiniranjem se mogu dobiti benzin i dizel ulja, no ona nemaju isti odnos na tržištu kao naftna ulja. Za velika pirolitička postrojenja se mogu primjeniti iste tehnologije kao pri obradi nafte, ako će se ostvariti efikasna optimizacija potrošnje energije.

18


7. PRIMJENA PIROLIZE U SVIJETU

Njemačka je država koja je prva razvila pirolitički proces u komercijalne svrhe, ali se ovaj proces stihijski odvija u Njemačkoj 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 PROCES KAPACITET

JAPAN

CENTAR 1CENTAR 2

PLASTIK CENTARFUJI CENTAR

POSTROJENJE 1POSTROJENJE KPY

6000 t/god.6000 t/god.400 kg/dan5000 t/god.3000 t/god.500 t/god.

NJEMAČKABASF PROCESDBA PROCES

OTTO NOEL PROCES

15000 t/god.40000 t/god.40000 t/god.

SAD TOSCO II PROCES Pilot postrojenjeKINA ROYCO PROCES 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 počeo 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 također 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 uređaj koji radi u Francuskoj i dva u Japanu, izgrađena po Thide licenci, Hitachi korporacije. Svi objekti su većinom za obradu komunalnog krutog otpada s malom količinom 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 između 400 i 700 °C s vremenom zadržavanja tvari između 30 i 60 minuta. Brzine grijanja su od 10 do 50 °C/minuti. Sintetski plin se obično koristi da se osuši sirovina i osigura proces grijanja piroliznog uređaja kao što je prikazano u ovom toku. Višak se obično koristi za podizanje pare. Na kraju se kao produkt dobija čađ, pod nazivom Carbor, koji se obično koristi kao gorivo u drugim procesima, kao što su cementne peći. Punila, sol i metali su pranjem uklonjeni iz čađi.(13)

Prvo komercijalno postrojenje na području Francuske je izgrađeno u Arrasu, 2003 godine, obrađujući 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 čiji je kapacitet 70000 tona godišnje obrađuju pretežno komunalni kruti otpad.

20


Slika 9: Rotacijska peć u Izumo postrojenju

WasteGen Ltd iz Velike Britanije i njihova Njemačka 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 njemačkom 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 Njemačkom 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 čađi. Sintetski plin izgara i struja se proizvodi preko parnih turbina. Električna snaga je 8,3 MW. Ovo postrojenje je u vlasništvu njemačke tvrtka RWE. (14)

Compact Power ima pirolizno postrojenje na Avonmouth u Velikoj Britaniji, obrađuje uglavnom klinički otpad. Njihov postupak uključuje pirolizu u cjevasti reaktor sa pokretnom trakom koja premješta materijal duž reaktora. Čađ i sintetski plin su gasificirani, a zatim iskorišteni za proizvodnju pare, koja se zatim pretvara u električnu 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 njemačka tvrtka specijalizirana za obradu otpadnih voda i upravljanje mulj. (15)

Česte 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 keramičko inžinjerstvo i tehnologiju 2000-te godine koje je namjenjeno za generiranje plastičnog otpada u različitim industrijama. U tehničkom smislu ovo postrojenje koristi princip cirkulacije plastike u reaktoru. U ovom postrojenje za razliku od ustaljenih postrojenja za pirolizu je korišten drugačiji tip reaktora, metod grijanja i metod eliminacije koksa. Pirolitičko ulje se dobije hlađenjem 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 tečno gorivo (BTL), primjenom procesa brze pirolize. Ovo bioulje je čist, obnovljiv izvor energije, koji može da zamjeni tradicionalna goriva za proizvodnju električne 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 unapređenje i optimizaciju ove tehnologije i na taj način znatno doprinesu globalnom razvoju snažnog sektora obnovljive energije.

Prednosti pretvaranja bio mase u tečno 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 početno ulaganje,• Može da prerađuje raznovrsne sirovine biomase, od poljoprivrednog otpada do razvrstanog kućnog otpada,• Može da prerađuje 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 različito vrijeme i na različitom 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 električne 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 izgrađenog u Belgiji

23


7.1. POSTROJENJE ZA PIROLIZU BURGAU U NJEMAČKOJ

Postrojenje pirolize komunalnog krutog otpada se nalazi dvije milje izvan grada Burgau u Njemačkoj. Ovo postrojenje procesuira otpad za oko 120 000 stanovnika, 36 000 tona na godinu za čitavu 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 započelo s radom u 1984, a 1987-e objekt je preuzela opština Günzburg, i trenutno postrojenje radi u punom kapacitetu.

Datum započinjanja:• Početna proba 1983.godine,• Puštanje u rad sredinom 1984 godine,• Jedna godina probnog rada od strane dobavljača 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 uključuje; 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, međutim, svi materijali moraju biti isjeckani u maksimalnu veličinu 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, 5-Pužni 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, 13-Parna turbine generator, 14-Filter vreća, 15-Plinski generator (ventilator), 16-Dimnjak, 17-Sistem

upravljanja (kontrolna soba), 18-Vodena para, PS-ohlađeni sagorjeli gasovi, PP-gas pirolize, DG-dodatno gorivo, ZS-vazduh za sagorijevanje, VP-vodena para, DP-dimni gasovi

Neobrađen komunalni kruti otpad se dostavlja do postrojenja od strane opštinskog odjela kanalizacije. Građani također 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,čiji 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 povlačnim sidrom stavlja u bunker za sjeckanje. Postoje dva 33-ton/h sjekača (jedan operativni / jedan u pripravnosti). Drobilica smanjuje otpad u 300mm maksimalnu veličinu. Isjeckan otpad se zatim odlaže u skladište. Povlačno sidro se zatim koristi da se spusti isjeckan otpad u pirolizni kosi drveni kanal. Za uklanjanje SO2 u sintetskom plinu, koristi se vapno (£ 16 / tona komunalnog 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. Čelična peć rotira unutar izolovane obloge od metala. Dio toplih dimnih plinova iz ložišta (oko 1260 °C) teče 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

Ohlađeni 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 (ugljični 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 čađne smjese dolje u vodenoj kupelji. Čađ i pepeo se uklanjaju mokrom šljakom otapala. Čađna 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 (čađ / pepeo) su:

Glavne karakteristike:Izgled / Boja: crna Miris: bez mirisa Gustoća: 37,5 lb/ft3 Kalorijska vrijednost: 3.706 Btu / lb Količina: £ 600 / tona komunalnog krutog otpada

Inertni Materijali: aluminijum oksid silicijske kiseline kalcijev oksidželjezni oksid ugljik anjoni (sulfata, karbonata, itd.).

Piroliza plina također 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 čestica materije (PM).

Čvrste materije se uklanjaju kroz dvostruki ventil da se osigura 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 izvučen 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 teče 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 zagađivače (SO2 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 zagađivači su (stvarne mjerene vrijednosti emisije ostvareni su niži od dozvoljenih vrijednosti): hlorovodična 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 električne energije. Tokom posljednjih 18 godina, toplotna vrijednost čvrstog 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 ograničavajući protok plina. Novi kotao je naknadno prošle godine riješio problem.

Preostala para/kondenzat se proslijeđuje cijevima do obližnjeg staklenika. U stakleniku četiri 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 izvučen iz deponovane hale (za kontrolu mirisa), na temperaturama preko 1250 °C generira struju. Para se koristi za pogon parne turbine s električnim 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 (CO2), metan (CH4), 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(t /god.)

KAPITALNI TROŠKOVI(euro)

OPERATIVNI TROŠKOVI(euro)

20 000 19.05 miliona 2.56 miliona50 000 43.75 miliona 3.80 miliona100 000 73.20 miliona 6.70 miliona200 000 112.10 miliona 10.40 miliona

U prikazane kapitalne troškove su uključeni i troškovi koji se odnose na porez, projekat, dizajn, naknadu za zemljište prilagođeni području sjeverne Europe.

U prikazane operativne troškove nisu uključeni troškovi transporta opasnog otpada koji ostaje nakon pirolize, te se treba prevesti na deponiju za trajno zbrinjavanje. U ove troškove su uključeni 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 prečišćavaje plinova, te kombinacijom toplinske i električne energije zahtijeva između 20 i 40 zaposlenika, ovisno o veličini postrojenja. Na taj broj treba dodati i upravno i servisno osoblje, te osoblje za održavanje postrojenja, što opet ovisi o veličini samog postrojenja.

Tako da kad se sve sumira, ukupni troškovi jednog postrojenja su:

KAPACITET(t/god.)

UKUPNI TROŠKOVI(eura/toni)

50 000 167100 000 141200 000 104

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 termičke obrade otpada (19)

Masovno sagorijevanje sa recirkulacijom

energije

Piroliza Gasifikacija

Provjerena tehnologija, evidentirani

rezultati

Da; učestalo Djelomično;nekoliko Djelomično;nekoliko

Osnovni principi Sagorijevanje Anaerobno termo-hemijska konverzija

Termo-hemijska konverzija

Troškovi procesa Srednje-visoki Srednje-visoki Srednje-jako visokiPrikladnost Dobar Nizak-srednje Zavisno od tehnologije

Zbrinjavanje otpada Sav otpad poslije tehnološkog

prečišćavanja zraka je dobar a čvrsti ostaci su

smanjene zapremine

Posebno pogodan za kontaminiran, dobro definiran suhi otpad

Izvor odvojen mokrim otpadom osim ako je

kombiniran sa boljom tehnologijom prečišćavanja

Zbrinjavanje mokrog kućnog

otpada

Da Moguće ali u većini slučajeva se ne koristi

Moguće ali u većini slučajeva se ne koristi

Zbrinjavanje suhog kućnog otpada

Da Da Moguće

Zbrinjavanje otpada iz vrta i parkova

Da Da Moguće

Zbrinjavanje otpada od kartona i papira

Da Da Moguće

Izuzeti dijelovi otpada

Nema Mokri kućni otpad Mokri kućni otpad

Opće kvalitete okolišaČvrste tvari Srednje Nizak Srednje-visok

Zrak Srednje-visok Srednje-visok Srednje-visokVoda Visok Visok Srednje-visok

Kontrola mirisa Dobar Dobar DobarRadno okruženje Dobar Dobar DobarObnova energije Da;

7,500-10,000MJ po toni otpada

Da;oko 70% ukupnog

sagorijevanja + energija koju sadrži

proizvod

Da; oko 50% od ukupnog sagorijevanja

u procesu

Ciklus ugljika 1% čvrste tvari99% zrak

20-30% čvrste tvariOstatak je zrak

2% čvrste tvari98% zrak

Kvalitetni proizvodi za recikliranje

15-20% šljaka (uklj. klinker,šljunak,staklo)

3% metal

30-40% Ugljen(uklj. Klinker,šljunak,staklo,

šljaka)3% metal

15-25% šljaka (uklj. Klinker,šljunak,staklo)

3% metal

Ostaci za skladištenje ili za kasnije korištenje

Pepeo i plinovi2-3%

Plinovi2-3%

Ostaci prečišćenog gasa2-3%

31


Europska direktiva o spaljivanju otpada (2000/76/EC) propisuje ograničenja dozvoljenih emisija za moderna termo postrojenja. U okviru pomenute direktive su definisane sve termičke obrade otpada (spalionice, pirolize, gasifikacija, plazma postupak) u onoj mjeri u kojoj nastaju opasni produkti po okolinu.

U narednoj tabeli daje se prikaz termičkih 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 količina i štetnosti po okolinu, otpad se smatra jednim od najznačajnijih ekoloških problema savremenog svijeta. Čovjek je svojim aktivnostima odlučujući činilac u mijenjanju okoliša i jedino je biće na planeti Zemlji koje proizvodi otpad. Prosječni 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, uključujući i zagađenje zraka i vode.

Enormne količine 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 količine otpada tretirajući ga nekom od metoda kao što su recikliranje, kompostiranje, ili termička obrada, pri čemu se prema posljednjem trendu prednost daje upravo termičkim obradama. Razlozi za to su :

• Odlaganjem otpada na deponijama dobija se niz štetnih uticaja (emisije štetnih tvari u atmosferu, tlo i vode, emisije stakleničkih plinova);

• Prema direktivama EU otpad se više ne smije neobrađen odlagati na odlagališta (definiran udio biorazgradive tvari) u otpadu;

• Iskorištavanje energije pohranjene u otpadu (hemijska energija gorivih tvari,…);

• Troškovi recikliranja (uključujući skupljanje i transport) su previsoki ili je dosegnut praktični optimum materijalne oporabe.

Sumarno, može se reći da se osim izravne energetske koristi korištenjem otpada kao obnovljivog izvora energije mogu ostvariti i drugi korisni učinci:

• smanjenje mase (za 75%) i volumena otpada (za 90%)

• smanjenje organskog udjela u odloženom otpadu

• uništavanje organskih štetnih tvari (termičkom obradom se uništavaju patogeni

mikroorganizmi i dr.)

• smanjenje emisija stakleničkih plinova (nema CH4 s odlagališta)

• smanjenje potrošnje primarnih izvora energije (smanjenje ovisnosti o uvozu

energenata, diversifikacija energetskih izvora,…)

33


Jedna od efikasnih termičkih obrada je upravo piroliza. Proces pirolize sam po sebi nije složen, potiče još iz davnih vremena, a već u svijetu postoji dovoljno kompanija koje su ga usavršile u različitim oblastima. Piroliza predstavlja termičku obradu otpada na visokim temperaturama bez prisustva zraka i vode, a kao produkti se dobiju toplotna energija, ulja i čađ. Što se tiče 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 stakleničkih plinova (GHG).

Sa okolinskog aspekta, piroliza se ocjenjuje kao pozitivna metoda koja u velikoj mjeri,u poredbi sa drugim metodama i načinima odlaganja otpada, ne zagađuje 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 različitih 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 visokokaloričnih plinova i mnoge druge.

Problemi kod pirolize javljaju se u komercijalizaciji ovog tretmana. Naime, veoma rijetko se na području Europe mogu pronaći pirolitička 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 količine otpada koje se moraju redovno dostavljati u pirolitičko 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 proizvođača piroliznih tehnologija mogu sa stanovišta iskustva adekvatno procijeniti dugoročnu pouzdanost i iskoristivost postrojenja u duže komercijalne svrhe.

Sistem pirolize pokazuje:

- Stabilan rad u širokom rasponu kvalitete otpada, - Emisije iz sistema su daleko ispod graničnih vrijednosti,- Fleksibilnost u dizajnu i radu postižu modularni dizajni,- Učinkovito početno smanjenje volumena otpada,- Učinkovitu korist od produkata i energije iz procesa,- Niski troškovi poslovanja.

34


Danas u svijetu vlada mišljenje da se tehnologija pirolitičke obrade otpada može širiti kao ekološki pozitivna, a njeni ekonomski i tehnički problemi postaju sve manji sa porastom međunarodnih cijena nafte. Predviđa se porast postrojenja za pirolizu u svijetu.

Naime, tehnološki napredak u održivom razvoju termalne obrade otpada je uistinu glavni faktor u povećanju industrijske moći čime određuje tržište za prihvatanje ovih tehnika.

35


LITERATURA :

(1) - Aleksandar Ćorović, Upravljanje komunalnim čvrstim otpadom, Univerzitet Crne Gore, 2005.godina(2) – Internetski izvor, www.wikipedija.com(3) – Internetski izvor, www.medri.uniri.hr(4) – Internetski izvor, www.riteh.uniri.hr(5) – Internerski izvor, Pyrolysis Tehnology of Waste(6) – Internerski izvor, Pyrolysis Tehnology of Waste Plastics(7) – Internerski izvor, www.anzbiochar.org(8) – Internetski izvor, www.wikipedija.org(9) - Internetski izvor, Novel and innovative pyrolysis and gasification tehnologies for

Energy efficient and environmentally sound MSW disposal, Thomas Malkow, Institute for Energy, Netherlands,2003.

(10) – Internetski izvor, www.ieabioenergy.com(11) – Internetski izvor, www. pyrolysisplant .com (12) – Internetski izvor, www.bcura.org(13) – Internetski izvor, www.usinenouvelle.com(14) – Internetski izvor, www. wastegen .com (15) – Internetski izvor, www.slideserve.com, www.chilledfood.org(16) – Internetski izvor, qdhonest.en.made-in-china.com(17) – Internetski izvor, www. bio - oil - holding .eu (18) – Internetski izvor, http://www.lacitysan.org, http://www.ampc.com.au,

www.managewaste.ie, www.expertpc.org, www. gncre.com(19) – Internetski izvor, The Viability of Advanced Thermal Treatment of MSW in UK,

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

http://www.central2013.eu/

http://www.managewaste.ie/

http://www.ampc.com.au/

http://www.lacitysan.org/

http://www.bio-oil-holding.eu/

http://www.chilledfood.org/

http://www.slideserve.com/

http://www.wastegen.com/

http://www.usinenouvelle.com/

http://www.bcura.org/

http://www.pyrolysisplant.com/

http://www.ieabioenergy.com/

http://www.wikipedija.org/

http://www.anzbiochar.org/

http://www.riteh.uniri.hr/

http://www.medri.uniri.hr/

http://www.wikipedija.com/

Documents

Seminarski PIROLIZA