Odborné články

Výzkum termické konverze odpadní biomasy na plynná a kapalná paliva

V článku je ve stručnosti proveden úvod do problematiky výzkumu pyrolýzy vybraných tuhých odpadů se zvláštním důrazem na odpadní biomasu. Pyrolýza je uvažována jako jedna z možností přeměny uvedených materiálů na energeticky využitelné topné plyny a oleje a současně jako metoda odstranění těchto materiálů coby odpadů. Jedním z cílů příspěvku je seznámit čtenáře s hlavními experimentálními technikami používanými na výzkumných pracovištích VŠCHT Praha.

Klíčová slova: biomasa, tuhý odpad, retorta, pyrolýza, pyrolýzní plyn

Výchozí předpoklady v souvislosti se stavem odpadového hospodářství v ČR

Základním právním předpisem v oblasti odpadového hospodářství je zákon 185/2001 Sb., v jehož § 3 je definován pojem odpad, kterým je míněna: „…každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit…“ Uvedený zákon mimo jiné stanoví: „pravidla pro předcházení vzniku odpadů a pro nakládání s nimi při dodržování ochrany životního prostředí, ochrany zdraví člověka a trvale udržitelného rozvoje,…“. Tento zákon dále důsledně rozlišuje pojmy „využívání odpadů“, tj. získávání energie, regenerace organických látek apod. a „odstraňování odpadů“, kterým se rozumí ukládání v úrovni nebo pod úrovní terénu, vypouštění do vodních těles, spalování na pevnině apod. Je zřejmé, že v současné době je třeba klást mimořádný důraz na ochranu životního prostředí a lidského zdraví, což zcela jednoznačně vyplývá např. z § 11 zmíněného zákona, kde se v odst. 1 praví: „Každý má při své činnosti nebo v rozsahu své působnosti v mezích daných tímto zákonem zajistit přednostně využití odpadů před jejich odstraněním. Materiálové využití odpadů má přednost před jiným využitím odpadů[1].“ Bohužel však praxe těmto pravidlům v řadě případů zdaleka neodpovídá, což jak bude doloženo níže, otevírá široký prostor pro výzkum a vývoj nových metod využití různých druhů odpadů.

Vzhledem k celosvětovému růstu produkce odpadů, včetně odpadních biomateriálů, je nutné vyvíjet nové metody jejich zpracování a inovovat či zefektivňovat postupy stávající. Za současného stavu a vývoje odpadového hospodářství v ČR je naprosto nezbytné urychleně hledat způsoby, které v maximální možné míře nahradí dosud převažující deponování na skládkách, kde jejich anaerobním rozkladem vzniká nezanedbatelné množství skleníkových plynů. Cílem politiky nakládání s odpady by mělo být zcela vyloučit nebo alespoň v maximální míře eliminovat skládkování biomateriálů, které mohou být využity jinými způsoby. V souladu s energetickou politikou EU je též nutné podstatně zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energie na úkor fosilních paliv. Výzkum v oblasti termického zpracování biomasy za účelem získávání energie je nezbytný především s ohledem na současné nebezpečí globálních změn klimatu souvisejících se spalováním fosilních paliv[2]. Je zřejmé, že si dosavadní nepříznivou situaci uvědomuje i státní aparát, když přiznává potřebu intenzifikace výzkumných aktivit v oblasti odpadového hospodářství včetně podpory vybraných témat 5. a 6. rámcového programu EU pro vědu a výzkum (konkurenceschopný a udržitelný růst, zachování ekosystémů)[3].

Jednou z možností omezení skládkování odpadních biomateriálů je jejich termický rozklad spojený s využitím jejich energetického obsahu, popř. aplikace nových postupů zaměřených na využití produktů vzniklých jejich termolýzou. Zde popisovaný projekt je zaměřen na získání nových dosud nepublikovaných údajů potřebných pro optimalizaci různých metod využití biomateriálů a experimentálně stanovit optimální podmínky těchto procesů. Projekt je zaměřen na kontinuální sledování různých druhů termodegradentů odpadní biomasy v oblasti teplot 100 - 1000°C. Důraz bude kladen i na získání dat využitelných ke snížení emisí nežádoucích, zvláště pak toxických látek při vlastních technologických procesech.

Vymezení základních pojmů

Pyrolýza je fyzikálně-chemický děj, řadící se do relativně široké skupiny termických procesů. Termickými procesy jsou v praxi míněny technologie, které působí na odpad teplotou, jež přesahuje mez jeho chemické stability. Tato obecná definice zahrnuje velmi široké rozmezí teplot používaných v jednotlivých technologiích (300 - 2000°C), přičemž není brána v úvahu chemická povaha probíhajících dějů. Z tohoto důvodu mohou být termické procesy dále děleny do 2 kategorií, a to na:

  1. procesy oxidativní - v reakčním prostoru je obsah kyslíku stechiometrický nebo vyšší vzhledem ke zpracovávanému materiálu (nízkoteplotní a vysokoteplotní spalování),
  2. procesy reduktivní - v reakčním prostoru je obsah kyslíku nulový nebo substechiometrický (pyrolýza a zplyňování)[4].

K tomuto rozdělení je však třeba dodat, že některé, zejména zplyňovací, procesy nepoužívají jako oxidační médium molekulární kyslík, ale jiné oxidanty, především CO2 a H2O.

Vzhledem k tématickému zaměření zde prezentované práce bude v dalším textu řešena především problematika pyrolýzy. Výklad zaměřený na spalování a nepyrolytické reduktivní procesy bude omezen na nezbytné minimum.

Pyrolýzou je míněn termický rozklad organických materiálů za nepřístupu médií obsahujících kyslík. Podstatou pyrolýzy je ohřev materiálu nad mez termické stability přítomných organických sloučenin, což vede k jejich štěpení až na stálé nízkomolekulární produkty a tuhý zbytek. Z technologického hlediska lze pyrolýzní procesy dále rozdělit dle dosahované teploty na:

  1. nízkoteplotní (< 500°C),
  2. středněteplotní (500 - 800°C),
  3. vysokoteplotní (> 800°C)[5].

V závislosti na dosažené teplotě, lze při pyrolytickém procesu pozorovat řadu dějů, které je možné pro jednoduchost rozdělit do 3 teplotních intervalů. V oblasti teplot do 200°C dochází k sušení a tvorbě vodní páry fyzikálním odštěpením vody. Tyto procesy jsou silně endotermické. V rozmezí teplot 200 až 500°C následuje oblast tzv. suché destilace. Zde nastává ve značné míře odštěpení bočních řetězců z vysokomolekulárních organických látek a přeměna makromolekulárních struktur na plynné a kapalné organické produkty a pevný uhlík. Ve fázi tvorby plynu v oblasti teplot 500 až 1200°C jsou produkty vzniklé suchou destilací dále štěpeny a transformovány. Přitom jak z pevného uhlíku, tak i z kapalných organických látek vznikají stabilní plyny, jako je H2, CO, CO2 a CH4.

Většina v současné době provozovaných pyrolýzních systémů je založena na termickém rozkladu odpadu v rotační peci vytápěné zevně spalinami, které vznikají z následného spalování pyrolýzních plynů v tzv. termoreaktoru. Pyrolýzní jednotky bývají vhodné pro šaržovitý provoz pro odpad, který nemá příliš vysoký obsah škodlivin a nemá tendenci ke spékání. Zbytek energie ze spálení plynů, která se nespotřebuje na ohřev vsázky se využívá v kotlích na odpadní teplo k výrobě páry nebo teplé užitkové vody[6]. Jiný modernější přístup, který je uvažován mimo jiné v rámci této práce, předpokládá využití pyrolýzního plynu jako chemické suroviny nebo jako topného plynu např. pro motory kogeneračních jednotek.

Dříve relativně skeptický pohled na možnosti materiálového a energetického využití pyrolýzních produktů se v posledních letech dosti podstatně mění. Příkladem může být velký rozvoj technologií zpracovávajících převážně odpadní biomasu v USA. Rozvíjí se mimo jiné zpracování odpadního dřeva a dalších substrátů dříve skládkovaných, čímž se rozšiřuje rozsah užitých zdrojů. Stoupá též zájem o energetické využívání chlévské mrvy a kejdy, protože se zpřísňují předpisy zajišťující ochranu zemského povrchu a spodních vod před znečištěním. Technologie, které na základě rychlé pyrolýzy vyrábějí vysoce kvalitní pyrolýzní olej (většinou z dřevních pilin), se už dostaly v posledních létech na komerční úroveň. Ačkoli hlavní upotřebení kvalitního dřevního oleje je v oblasti biochemie, probíhá výzkum jeho užití i jako náhradního paliva, např. po úpravě pro pohon pomaloběžných lodních a podobných velkoobsahových dieselových motorů nebo spalovacích turbin. Některé společnosti dodávají na trh malé agregáty na využívání zplynované práškové biomasy s výkonem 12 až 400 kW určené především pro rozvojové země. Několik výrobců dodává malé spalovací turbiny s výkony o rozsahu 30 až 75 kW. Tyto mikroturbiny jsou miniaturními spalovacími turbinami, jejichž rychloběžná rotační součást - vlastní turbina - se ve vysokých otáčkách pohybuje na vzduchových ložiskách[7].

Následující odstavce jsou věnovány stručnému popisu některých významných stávajících pyrolýzních nebo kombinovaných jednotek, které byly do současnosti realizovány jako provozní či alespoň pilotní. Je třeba uvést, že zastoupení pyrolýzních technologií je ve srovnání se spalováním dosud stále ještě okrajovým fenoménem, což se projevuje i na relativně malém počtu ve světě provozovaných zařízení.

Pyrolýzní systém Babcock

Systém byl navržen pro odstraňování směsného odpadu typu TKO, čistírenských kalů apod. Proces Babcock je schématicky znázorněn na obr. 1. Do současnosti byly vybudovány 3 provozní jednotky a jedna zkušební.

Obr. 1: Schéma pyrolýzní jednotky Babcock

Technologický proces je kombinací pyrolýzy a řízeného spalování neupravovaného surového plynu. Pyrolýza probíhá v nepřímo otápěném bubnu při teplotách 500 - 600°C. Plyn z pyrolýzní pece je v cyklonech zbaven většinového podílu tuhých částic a vstupuje do spalovací komory, kde shoří za teplot okolo 1200°C. Vznikajících spalin je využíváno dvojím způsobem. Především slouží k vlastnímu vytápění válcové pyrolýzní pece, které probíhá nepřímým způsobem. Zbytková entalpie spalin je pak využívána v kotli na odpadní teplo. Za tímto kotlem je zařazen tkaninový filtr na finální jemné odprášení. Plyny jsou čištěny suchou cestou za pomoci vápna, které je přidáváno jednak do samotného vstupujícího odpadu a dále vháněno do proudu spalin před tkaninovým filtrem[8].

Systém RCP ( Recycled Clean Products)

Systém byl navržen pro zpracovávání TKO. Schéma zařízení je uvedeno na obr. 2. Jednotka o tepelném výkonu 17,5 MW s hmotnostním tokem odpadu 6 t.h-1 je v provozu od roku 1997 v Bremerhavenu.

Základem zařízení je vnitřně vyhřívaná pyrolýzní komora, v níž probíhá kontrolované odplynění odpadu. Doba zdržení odpadu v komoře je regulována v závislosti na složení odpadu roštem typu Von Roll. Bezprostředně za pyrolýzním blokem je zařazena tavicí pec, kde za teplot přes 1400°C probíhá současné spalování plynu a tavení strusky. Struska je následně zušlechťována technologií HSR (Hochtemperatur-Schmelz-Redox) a upravována v granulační lázni na parametry umožňující její použití jako přísady do portlandských cementů.

Horké spaliny z tavicí pece vstupují do fluidní dopalovací komory s cirkulující vrstvou, kde jsou zároveň chlazeny pomocí písku na teplotu nižší než 1000°C. Za fluidní komorou je zařazen cyklonový odlučovač úletu. Zbytkové teplo spalin je využíváno prostřednictvím kotle na odpadní teplo. Snaha o minimalizaci objemu spalin k čištění vedla k náhradě spalovacího vzduchu ve všech stupních čistým kyslíkem. Spaliny jsou denitrifikovány selektivní nekatalytickou redukcí. Odsíření je prováděno suchou vápencovou metodou a těžké kovy jsou odlučovány v kyselých pračkách. Díky přítomnosti vysokoteplotní tavicí pece štěpící cyklické uhlovodíky není výrobcem předpokládán vznik PCDD a PCDF.

Obr. 2: Schéma jednotky RCP

Technologie S-B-V firmy Siemens-KWU

Na obr. 3 je náčrt základní části zařízení S-B-V (Schwel-Brenn-Verfahren) v podobě, v jaké bylo realizováno roku 1988 v pilotní jednotce v Ulm-Wiblingenu a poté v provozním měřítku ve Fürthu. Kapacita provozního zařízení je deklarována na 100 000 t/r drceného odpadu a čistírenských kalů.

Obr. 3: Schéma jednotky S-B-V

Směsný odpad je spolu s kalem z ČOV kontinuálně přiváděn do rotační pyrolýzní komory, kde je po dobu přibližně 1 hodiny zahříván na teplotu 450°C. Z tuhého zbytku je poté na sítech oddělena hrubá frakce tvořená převážně sklem, kamením a kovy. Takto vyčištěný karbonizovaný zbytek je spolu s pyrolýzním plynem veden do spalovacího prostoru, kde probíhá dokonalé spalování při teplotách 1200 - 1300°C. Vznikající struska je chlazena ve vodní granulační lázni a poté může být používána ve stavebnictví nebo deponována na skládkách. Spaliny se dále po odprášení odsiřují, denitrifikují a adsorpčně zbavují PCDD/PCDF. Firma Siemens uvádí, že z 1 t TKO lze takto získat 1470 kWh užitečného tepla[11].

Pyrolýzní reaktor Vortex-Solar Energy Research Institute

Systém Vortex je určen pro konverzi tuhých organických látek a biomasy především na kapalné produkty. Schématický náčrt zařízení vyvinutého SERI (Solar Energy Research Institute) v Coloradu (USA) je uvedeno na obr. 4.

Obr. 4: Schéma pyrolýzní jednotky Vortex-SERI

Proud zpracovávaného materiálu je veden tangenciálně do reakčního prostoru, kde kontaktem s horkou stěnou pyrolyzéru a díky obvodové rychlosti přes 350 m.s-1 dochází k rychlé pyrolýze za teploty stěny 625°C. Zatímco postup tuhých částic reaktorem je zpomalován intenzivním třením o jeho stěny, vznikající pyrolýzní plyn odchází středem zařízení s velmi krátkou dobou zdržení. Systém byl testován na měkkém suchém dřevu a na měkkých předdrcených peletách RDF (Refuse Derived Fuel).

Z dřeva bylo při hmotnostním toku suroviny 10,6 kg.h-1 vyprodukováno 10 - 12 % tuhých zbytků, 13 - 16 % vody a reálně 54 % kapalného organického produktu. Z RDF bylo obdobným způsobem vyrobeno 44,1 - 41,6 % kondenzátu. Převedení zařízení do provozního měřítka dosud naráží na problémy spojené se zanášením reaktoru částicemi s vysokou hustotou a s vysokou abrazí způsobenou tvrdými anorganickými komponentami přítomnými zejména v RDF[12].

Shrnutí základních vytyčených cílů

Program laboratorních zkoušek pyrolýzy tuhých odpadních materiálů byl navržen s ohledem na dostupné literární prameny, pojednávající o výzkumných aktivitách v tomto oboru prováděných ve světě. Na základě dosud uveřejněných závěrů z výzkumu pyrolýzy byly určeny experimentální postupy a vytipována vzorková základna tak, aby byly získány nové a dosud nepublikované údaje.

Nasazení techniky pyrolýzy bylo uvažováno jako potenciální řešení dvou základních problémů, a to především jako jedné z metod likvidace vybraných druhů odpadů a zároveň jako postupu konverze těchto tuhých materiálů na energeticky využitelná kapalná a plynná paliva. Vedlejším, avšak ne nepodstatným, cílem laboratorních experimentů bylo získat relevantní údaje popisující pyrolýzní děj, který je v řadě případů předstupněm spalování, případně zplyňování. Příkladem takového procesu je spalování ve vrstvě na roštu, kdy nejprve dochází vlivem vysoké teploty k uvolnění prchavé hořlaviny, která se následně vznítí. Pyrolýzní zkoušky pak mohou poskytnout důležité informace o teplotě, kdy dochází k uvolňování prchavé hořlaviny, o jejím složení a způsobu, jakým její uvolňování probíhá.

Veškeré laboratorní experimenty byly zaměřeny výhradně na testování jednotlivých izolovaných odpadních materiálů a nikoli směsí. Hlavním důvodem pro tuto volbu byla snaha o maximální reprodukovatelnost získaných výsledků. U těchto jednoznačně definovaných vzorků bylo předpokládáno poměrně stálé a obecně reprezentativní složení a fyzikálně-chemické vlastnosti, což je u vzorků různých odpadních směsí, jako je např. komunální odpad, prakticky vyloučeno.

Cílem výzkumu pyrolýzy odpadů bylo v první fázi určení skupiny tuhých odpadů, pro které by mohlo nasazení pyrolýzy být z ekonomického a ekologického hlediska přínosem ve srovnání s jinými metodami jejich likvidace. Dalším navazujícím cílem bylo stanovení podmínek pyrolýzního procesu, které povedou k nejlepší konverzi na dále použitelná kapalná a plynná paliva a zároveň bude za těchto podmínek co nejmenší spotřeba energie nutné pro průběh rozkladu testovaných látek. Měly by být nalezeny takové podmínky provádění termického rozkladu, které by byly v maximální míře vyhovující pokud možno pro celou skupinu testovaných odpadních surovin.

Z hlediska uvažovaného nasazování pyrolýzy do praxe by měly být podmínky procesu nastaveny tak, aby při pyrolýze různých odpadních materiálů byly získávány produkty s co nejpodobnějšími fyzikálními a chemickými vlastnostmi a zejména mající v ideálním případě stejný „energetický potenciál“ pro jejich další využití. Energetickým potenciálem je zde míněn soubor vlastností paliva, které jsou významné pro jeho použití k účelům výroby různých forem energie.

Vzhledem k tomu, že jednou z možností využívání pyrolýzou získaných produktů je jejich spalování v motoru kogenerační jednotky za účelem paralelní výroby elektrické energie a teplé užitkové vody, patří mezi významné vlastnosti produktů nejen jejich výhřevnost, ale v případě kapalných paliv také viskozita, obsah těkavých látek a v neposlední řadě destilační rozmezí, kterým je u kapalných směsí nahrazen údaj o bodu varu. Cílem tedy bylo nalézt podmínky pyrolýzy, které by splnily poměrně velmi závažné kritérium vzájemné záměnnosti vstupních surovin a z nich vznikajících produktů pro jejich následné energetické využití.

Protože pyrolýza je děj, při kterém je surovina rozkládána výhradně vlivem vysoké teploty a nikoli vlivem chemických reakcí s jiným médiem (oxidačním v případě zplyňování a spalování, hydrogenačním v případě zkapalňování apod.), je podmínkami procesu míněna především dosažená pracovní teplota a také rychlost jejího dosažení. Za významnou podmínku byla též považována celková doba působení zvolené teploty na vzorek. Bylo předpokládáno, že zejména rychlost ohřevu bude mít podstatný vliv na složení vznikajících pyrolýzních produktů, na jejich spalovací vlastnosti a také na výslednou energetickou náročnost pyrolýzního děje.

Posledním velmi významným cílem bylo tudíž co nejpodrobněji charakterizovat složení a jiné vlastnosti pyrolýzních produktů vznikajících za různých podmínek ohřevu testovaných vzorků. Získané údaje by měly být natolik komplexní, aby mohly být zdrojem cenných informací při nasazování pyrolýzních technologií do provozní praxe.

Volba experimentálních metod

Experimentální postupy byly voleny tak, aby umožnily co nejzevrubnější popis pyrolytické konverze tuhých odpadních materiálů na energeticky využitelné produkty. Pro dosažení výše popsaných cílů byly voleny dva principiálně odlišné přístupy. V první řadě se jednalo o použití tří základních metod termické analýzy testujících rozklad malých navážek zkoumaných vzorků. V návaznosti na tento cyklus experimentů následovaly pyrolýzní zkoušky ve speciálně vyvinuté aparatuře s retortou, která díky o několik řádů větším navážkám měla lépe simulovat podmínky panující v reálném provozním zařízení.

Kromě těchto dvou hlavních experimentálních přístupů majících popsat vlastní pyrolýzu vzorků byla též široce využívána celá řada jiných analytických metod, a to zejména pro stanovování důležitých parametrů jednak samotných testovaných vzorků a jednak též produktů pyrolýzního děje. Jednalo se především o různé techniky chromatografické a spektrální analýzy.

Mezi základní úkoly laboratorních pyrolýzních zkoušek patřilo:

  1. stanovit, do jaké míry lze dané vzorky termickým rozkladem převést na jiné než tuhé produkty,
  2. určit teplotní rozsah rozkladného procesu, který by byl vyhovující pokud možno pro celou skupinu testovaných materiálů,
  3. zjistit, zda lze změnou podmínek ohřevu (tj. především rychlosti) zvýšit konverzi na tyto produkty a pokud ano, pak určit o kolik,
  4. stanovit kvantitativně majoritní složky zastoupené v pyrolýzním plynu produkovaném testovanými materiály,
  5. na základě proměření závislosti mezi rozkladnou teplotou, rychlostí ohřevu azastoupením jednotlivých složek v pyrolýzním plynu porovnat potenciál zvolených odpadních materiálů pro praktické nasazení pyrolýzy při nakládání s nimi,
  6. kvantitativně zhodnotit energetickou náročnost rozkladného děje a určit optimální teplotu a rychlost ohřevu zohledňující nejen konverzi, ale též entalpickou bilanci procesu.

Jak již bylo řečeno, experimenty založené na termické analýze sloužily k testování pyrolýzy v mikroměřítku. Hlavním úkolem experimentů s pyrolýzou v retortě bylo především ve větším měřítku ověřit a případně doplnit poznatky získané v průběhu pyrolýzních zkoušek prováděných s použitím termoanalytických metod.

Volba vzorkové základny

Jak bylo zmíněno výše, pyrolýzní technologie zpracovávající buď odpad komunální nebo jiné tuhé odpady, které bývají podobně nehomogenní a navíc časově proměnlivého složení, se potýkaly a dosud stále potýkají s řadou problémů především technického rázu. Materiály, jako je TKO, navíc velmi často obsahují velké procento nehořlavých komponent nebo látek, které při rozkladu uvolňují silně toxické nebo korozívní složky. Tyto faktory pak vedou ke snižování konverze, snižování výhřevnosti kapalných a plynných pyrolýzních produktů, případně k jejich chemickému znehodnocení. V průběhu i relativně velmi krátké doby dochází vlivem nehomogenity vstupních surovin ke značnému kolísání vlastností těchto produktů, což znesnadňuje jejich další využití. Proto při volbě vhodné vzorkové základny pro laboratorní zkoušky pyrolýzy byl kladen důraz na některé vlastnosti, které by zkoumané materiály měly splňovat. Kritéria, kterým by měl vzorek vyhovovat, jsou následující:

  1. Materiál by měl mít stále stejné chemické a fyzikální vlastnosti bez ohledu na místo jeho původu a dobu vzniku.
  2. Daný druh odpadu by měl být produkován v co největším množství nebo lze předpokládat, že tomu tak v budoucnosti bude.
  3. V současné době není známo nebo není v praxi zavedeno či rozšířeno další materiálové nebo energetické využití dané odpadní suroviny.
  4. U uvažovaného vzorku odpadu lze předpokládat, že obsahuje jen malé množství popelovin a naproti tomu co největší podíl prchavé hořlaviny ve vztahu k hořlavině celkové. Tyto vlastnosti by měly zajistit dobrou konverzi na plynné a kapalné produkty při pyrolýze.
  5. Materiál by neměl obsahovat příliš vysoký podíl vlhkosti, která by vlivem své velké výparné entalpie výrazně zhoršovala energetickou bilanci pyrolýzního procesu.
  6. U vzorku lze též předpokládat, že jeho chemické složení bude takové, aby při pyrolýze nedocházelo ke vzniku vysoce toxických a korozívních složek nebo jiných látek ohrožujících významně životní prostředí.

Na základě uvedených předpokladů byla vytvořena skupina deseti základních materiálů, které tvořily vzorkovou základnu pro testy pyrolýzy. Z důvodu dobré reprodukovatelnosti experimentálních dat byly ze vzorkové základny předem vyloučeny blíže nespecifikovatelné směsi různých odpadních materiálů, jejichž typickým příkladem může být tuhý komunální odpad. Přehled testovaných vzorků je uveden v následující tabulce 1.

Tab. 1: Základní soubor testovaných vzorků

Druh materiálu Vzorek
Odpadní biomasa Odpad ze zpracování amarantu
  Borové piliny
  Bukové piliny
  Ječné plevy
  Kakaové slupky
  Kokosové vlákno
  Kukuřičné plevy
Jiné druhy biomateriálů Energo-šťovík(Uteuša)
  Odvodněný čistírenský kal
Polymerní odpad Polyethylentereftalát

Vzorky různých druhů odpadní biomasy byly záměrně voleny tak, aby co nejlépe pokrývaly škálu tohoto typu odpadních materiálů vyskytujících se v ČR nebo zde produkovaných jako odpad z různých např. potravinářských technologií. Vzorky polyethylentereftalátu a energo-šťovíku lze chápat jako vzorky srovnávací. Polyethylentereftalát se řadí mezi odpad polymerní a byl do pokusné skupiny vybrán proto, že se řadí mezi plasty nejvíce zastoupené v tuhém komunálním odpadu. Předpokládá se, že pyrolýzní zkoušky provedené s odpadním PET přinesou cenné informace porovnávající průběh rozkladu a vlastnosti pyrolýzních produktů materiálu syntetického s materiály přírodního původu. Energetický šťovík nebo též energo-šťovík sice spadá svým původem do první skupiny zkoumaných vzorků, tedy do biomasy rostlinného původu, ale nejde o materiál odpadní. Vzhledem k tomu, že je pěstován speciálně pro účely výroby paliva, může být opět srovnání jeho pyrolýzy s pyrolýzou biomasy odpadní velmi důležitým vodítkem při posuzování aplikovatelnosti pyrolýzního postupu na různé druhy materiálů.

Uvedená základní skupina testovaných vzorků, která byla podrobována pyrolýzním zkouškám v plném rozsahu byla posléze rozšířena o další vzorky odpadní biomasy, které však byly uvažovány jen jako doplňkové a ověřovací. Jejich testování se omezilo pouze na zpracování za použití metod termické analýzy, po kterém již nenásledovaly pyrolýzní zkoušky v retortové aparatuře. Z těchto doplňkových materiálů lze uvést vzorky stonků a listů orobince, arašídové a rýžové slupky. O výsledcích jednotlivých fází výzkumu bude pojednáno v samostatných statích.

Použitá literatura

  1. Zákon o odpadech a o změně některých dalších zákonů; 185/2001 Sb.
  2. Směrnice 1999/31/EC o skládkování odpadu
  3. Informační centrum o odpadech, Český ekologický ústav: Koncepce odpadového hospodářství České republiky; Praha 2001
  4. Straka, F.: Metody likvidace a energetického využití odpadů. C.A. Publishing, Sdružení Koneko, Vuste Apis, Praha 1991
  5. Obroučka, K.: ČSN 06 3090. Zařízení pro termické zneškodňování odpadů. Český normalizační institut, Praha 1997
  6. Kuraš, M.: Odpady, jejich využití a zneškodňování. VŠCHT Praha, Praha 1994
  7. Badger, P.: Trendy a pokrok v bioenergetických technologiích v USA. http://www.estav.cz/tema/tps/12.007/, 2003
  8. Firemní literatura: Pyrolyzeanlagen Deutsche Babcock Anlagen AG, SRN, 1990
  9. Firemní literatura: Von Roll, RCP -Stand der Erkenntnisse Aus der Anlage Bremerhaven, SRN, 1999
  10. Berwein, J., Kanczarek, A.: Müllentsorgung mit einer Schwell-Brenn-Anlage, BWK 42, (10) str. 26-36 (1990)
  11. Hofmann, J.: Abfallwirtschaft, skriptum Fachhochschule Weihenstephan, SRN, 2000
  12. Diebold, J.: Fast Pyrolysis of RDF to produce oils, char and metal-rich by-products. ibid. 61

Projekt je řešen za podpory grantu GAČR 104/05/0664

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Aplikace metod termické analýzy ve výzkumu pyrolýzy biomasy
Kvantitativní zhodnocení příjmu tepelné energie při pyrolýze biomasy
Mechanicko - biologická úprava odpadov
Popis technologie Biofluid, Ateko a.s.
Biomasa pro energii (2) Technologie

Předchozí / následující díl(y):

Aplikace metod termické analýzy ve výzkumu pyrolýzy biomasy

Zobrazit ostatní články v kategorii Spalování biomasy

Datum uveřejnění: 12.1.2005
Poslední změna: 17.1.2005
Počet shlédnutí: 15562

Citace tohoto článku:
STAF, Marek: Výzkum termické konverze odpadní biomasy na plynná a kapalná paliva. Biom.cz [online]. 2005-01-12 [cit. 2019-02-20]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/odborne-clanky/vyzkum-termicke-konverze-odpadni-biomasy-na-plynna-a-kapalna-paliva>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
17 Jan 2005 07:48 Zdeněk Pospíchal
- pyrolýzní zpracování odpadů
17 Jan 2005 16:32 Marek Staf
- pyrolýzní zpracování odpadů
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto