Česká republika se na základě směrnice 1999/31/ES zavázala odklonit do roku 2020 75 % biodegradabilního materiálu obsaženého ve směsném komunálním odpadu (BRKO) ze skládek.
Znamená to naložit s 2850 tisíc tun za rok, jinak než skládkováním. Směsné komunální odpady (SKO) přitom představují nezanedbatelný a dosud nedostatečně využitý zdroj energie. Jednou z diskutovaných možností, jak odklonit BRKO od skládkování a zároveň využít (je nutné podotknout, že pouze částečně) energii ve směsném komunálním odpadu (SKO), jsou procesy mechanicko-biologické úpravy (MBÚ) s následným energetickým využitím lehké frakce (dále LF).
Účelem technologie MBÚ je rozdělení vstupního toku SKO obvykle na tři frakce: podsítnou (obsahuje většinu biologicky rozložitelných složek), těžkou (cihly, kameny, hlína) a lehkou (papír, plasty, dřevo, textil. Řazení jednotlivých dílčích operací pak ovlivňuje schopnost technologie produkovat jednotlivé frakce a definuje zaměření jednotky na produkci konkrétních výstupů. V případě záměru produkování LF pro účely energetického využití tvoří jádro MBÚ primární drtič a sítový separátor. Toto jádro je zpravidla doplněno separátorem TF a sekundárním drtičem, jehož úkolem je konečná úprava granulometrie vystupující LF.
ZÁKLADEM JE VÝHŘEVNOST
Z hlediska potenciálu energetické využitelnosti odpadů nebo jejich směsí v teplárenství je základním předpokladem dostatečná výhřevnost. LF vyrobená výhradně z SKO, na rozdíl od standardních paliv má celou řadu vlastností, které neodpovídají možnostem použití v běžných teplárenských zařízeních (výhřevnost, konzistence, velikosti částic, obsah chlóru, těžkých kovů atd.). Prakticky veškeré "problematické" složky SKO jsou vázány na výhřevné složky a tedy na LF. Chemické složení LF je možné ovlivnit do jisté míry separací určitých frakcí (např. chlorovaných plastů). Drcením nebo gravitačním tříděním lze palivo upravit tak, aby jej bylo možné použít např. fluidním kotli. Každá taková operace však znamená dodatečné investiční a provozní náklady, a je tedy vždy nezbytné zhodnotit ekonomickou bilanci.
Z hlediska chemického složení paliva lze mechanickými úpravami ovlivnit obsah pouze určitých typů nežádoucích složek. U některých typů však ontaminanty zůstávají v odpadu a přecházejí do spalin, což zásadním způsobem limituje použití LF na klasických teplárenských zařízeních.
S ohledem na platnou směrnici 2000/76/EHS, která definuje podmínky pro spalování nebo spoluspalování odpadů či jejich směsí, je základním problémem současných teplárenských zařízení uzel čištění spalin, který je obvykle koncipován na odstraňování polutantů ze spalin pocházejících z primárního paliva (zpravidla hnědé uhlí), a není tak vybaven na odstraňování typů kontaminantů obsažených v odpadech anebo na jejich odstraňování s požadovanou účinností.
V současné době jsou produkovány různé druhy alternativních certifikovaných paliv (TAP) z výhřevných, převážně průmyslových odpadů (nikoli z SKO), které jsou zpracovávány čistě mechanicky. Tato paliva jsou využívána pro výrobu tepelné energie i pro technologické účely průmyslových podniků. J
Udržení stálé kvality (parametrů) náhradního paliva vyrobeného ze SKO je vzhledem k nehomogenitě vstupu (kolísání složení v průběhu roku, typ zástavby) velmi problematické. Zásadním způsobem se bude lišit kvalita TAP vyrobeného převážně z jednodruhového průmyslového odpadu, a kvalita LF vyrobené v procesu MBÚ z SKO. Ani u certifikovaných paliv pocházejících z podstatně homogennějších vstupů, než je SKO, není často dodržováno deklarované složení a obsahy polutantů.
LF pocházející z SKO může najít potenciální uplatnění jako náhradní palivo v cementárnách. Ty již dnes běžně spalují různé druhy odpadů - např. pneumatiky (výhřevnost 25 MJ/kg; obsah Cl 0,1-0,3 % hm.). Dále je spalována celá škála druhotných paliv na bázi "čistých" odpadů z průmyslové výroby. Požadavek na vysokou měrnou hustotu energie ve spoluspalovaných palivech a jejich dlouhodobě stabilní základní charakteristiky rozhodné pro bezproblémové vedení vlastního termického procesu s minimálním negativním vlivem na kvalitu výsledného produktu jsou zřejmým důvodem, proč se doposud v cementárnách výraznějším způsobem neprosadila paliva z MBÚ SKO.
POTENCIÁLNÍ ZDROJE
Existující elektrárny a teplárny jsou dalšími potencionálními zdroji pro využívání LF. Potenciální energetické využití je ale spojeno s komplikacemi především v oblasti legislativy. Implementace legislativních požadavků vyžaduje vcelku radikální zásahy do současné technologie dané nutností dodatečné instalace technologií čištění kouřových plynů, pokud má být dosaženo využití LF za podmínek daných současnou legislativou.
Nezanedbatelná jsou také čistě technologická a provozní omezení. Z pohledu dosažitelných parametrů páry je limitující koroze vyvolaná přítomností prvků typických pro SKO a tedy i LF. Míra koroze ve spalovacích komorách pro komunální odpad je výrazně vyšší než pro konvenční kotle na uhlí. To je dáno právě vysokým a proměnlivým obsahem sloučenin chlóru. Chloridy jsou agresivní ve vysokoteplotních částech kotlů (přehříváky) při teplotách nad 700 °C a na trubkových stěnách při teplotách vyšších než 400 °C. Dominantním zdrojem chlóru jsou zejména plasty a vzhledem k vysokému zastoupení v SKO rovněž papír. Právě tyto složky mají vysokou výhřevnost a jsou tedy žádoucí z pohledu energetického využívání a zastoupení v LF vystupující z MBU. Dosavadní znalosti z oblasti sloučenin chlóru a jevů způsobujících korozi jsou zatím na relativně nízké úrovni. Současný výzkum se zaměřuje na problematiku chování chlóru z organických a anorganických solí kvůli rozdílnému tepelnému chování a korozivnímu potenciálu a vytvoření on-line standardizovaných metod pro stanovení chlóru v SKO a LF.
Ekonomická výhodnost spalování produktů z procesů MBÚ je přímo svázána s cenou základního paliva - uhlí. Při současných cenách hnědého uhlí (HÚ) se cena LF z MBÚ pomalu stává pozitivní, tj. provozovatelé energetických celků jsou za ni ochotni platit. Ekonomická výhodnost spalování LF poroste s očekávanou zvyšující se cenou HÚ a vzrůstající potřebou nákupu emisních povolenek.
Vladimír Ucekaj
Marek Šarlej
EVECO Brno, s. r. o.
Martin Pavlas
Ústav procesního a ekologického inženýrství, VUT Brno
