Biomasový popel – prvkové složení a možnosti jeho využití

Se vzrůstajícím počtem realizací topenišť na biomasu se jeví jako potřebné vyřešit nakládání s popelem. Naše legislativa tento problém prozatím přímo neřeší a tak je popel mnohdy zbytečně vyvážen na skládky komunálního odpadu. Při posuzování možností dalšího využití popela je důležité znát jeho prvkové složení.

Obr. 1: Popel ze žlutické výtopny je odváděn centrálně ze všech kotlů do sběrného kontejneru

Popel ze spalování biomasy je bohatý na obsah alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Dále obsahuje velké množství křemíku, větší množství železa případně hliníku. Nezanedbatelný podíl na celkovém obsahu prvků má též síra a fosfor. Reakce popela je zásaditá.

Prvkové složení biomasového popela

Složení biomasového popela bylo podrobně sledováno v Centrální výtopně na spalování biomasy ve Žluticích v roce 2008. Popel byl odebírán z vytipovaných kotlových zón a poté podroben prvkovému rozboru. Sledováno bylo též množství podílů popela odcházejícího z jednotlivých kotlových zón. Popel ze žlutické výtopny je odváděn centrálně ze všech kotlů do sběrného kontejneru (obr. 1), kde je jeho směs (obr. 2) uložena do doby předání popela zemědělci za účelem následné aplikace do půdy.

Vzorky popela ze spalovacího procesu byly podrobeny chemické analýze v Centrálních laboratořích VŠCHT Praha. Složení vzorků bylo stanoveno jako hmot. % oxidu příslušného prvku v sušině. V tabulkách publikovaných v tomto článku jsou uvedeny výsledky rozborů popelů ze spalování obilné slámy a dřevní štěpky.

V tabulce 1 je uvedeno vyhodnocení prvkových rozborů popela z podrobného sledování prováděného ve žlutické výtopně v roce 2008, jsou zde uvedeny krajní hodnoty prvkového složení vzorků popela a dále je zde uveden vážený průměr obsahů příslušných prvků vypočítaný s přihlédnutím k procentuálnímu zastoupení popela odcházejícího z jednotlivých kotlových zón.

Tabulka 1: Prvkové složení vzorků popela (hodnoty jsou uvedeny v hmot. % oxid/prvek)

Rizikové prvky v biomasovém popelu

Rizikové prvky jsou pravidelně provozovatelem sledovány od uvedení výtopny do provozu od roku 2001. Přítomnost a množství rizikových prvků v popelu je posuzováno podle požadavků na minerální hnojiva. Před aplikací do půdy je popel nejprve zemědělcem smíchán s dalším organickým materiálem pocházejícím ze zemědělské činnosti, a poté je aplikován na zemědělskou půdu.

V tabulce 2 jsou uvedeny krajní hodnoty zjištěných obsahů rizikových prvků ve vzorcích popelů shromážděné z pravidelných sledování prováděných ve žlutické výtopně od roku 2001. Uvedený je zde také průměrný obsah sledovaných rizikových prvků.

Tabulka 2: Obsah rizikových prvků ve vzorcích popelů (hodnoty jsou uvedeny v jednotách mg/kg)

Možnosti posouzení biomasového popela

Popel ze spalování biomasy je možné v současné době posuzovat s ohledem na jeho prvkové složení a s ohledem na platnou současnou legislativu tak, že je to materiál pocházející z organické nekontaminované hmoty a tudíž je vhodné ho opět za určitých podmínek do půdy vrátit.

Obr. 2: Směs biomasového popela ze žlutické výtopny

Jedním z možných způsobů, jak biomasový popel dále využít, je právě již zmíněná aplikace popela do půdy. Zde je nutné dodržet podmínku pravidelného sledování obsahů rizikových prvků. K posouzení obsahu rizikových prvků v popelu je možné vzít za současného stavu legislativy v úvahu vyhlášky týkající se požadavků na minerální hnojiva, požadavků na aplikaci kalů ne zemědělskou půdu nebo požadavek na kvalitu surovin pro kompostování. Volba právních předpisů a tudíž volba limitů rizikových prvků by měla být v kompetenci toho, kdo na zemědělské půdě hospodaří a popel za účelem aplikace do půdy odebírá. I tento subjekt je povinen vést o popelu odpadovou evidenci (pokud ovšem popel nezíská certifikát hnojiva).

Popel je tedy nutné posuzovat podle zákona 185/2001 Sb., o odpadech ve znění pozdějších platných právních předpisů. Otázkou zůstává, zda lze biomasový popel používat dále jako odpad nebo se pokusit o certifikaci tohoto materiálu jako výrobku - hnojiva. Vzhledem k výsledkům rozborů, ze kterých plyne, že prvkové složení popela se značně vzorek od vzorku liší, byla by pravděpodobně certifikace popela jako výrobku obtížná. Pokud tedy popel nebude certifikovaný jako výrobek, musí s ním být i nadále nakládáno jako s odpadem, tudíž musí být veden v evidenci odpadů. Povinností každého z nás dle zákona o odpadech je přednostní využívání odpadu před jeho likvidací.

Pro posouzení mezích hodnot rizikových prvků ve vzorcích popelů je možné za současného stavu legislativy použít mezní limity rizikových prvků uvedené v příloze vyhlášky č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva, kde jsou stanoveny mezní hodnoty pro obsah rizikových prvků pro případ, kdy bychom popel posuzovali jako „ostatní minerální hnojivo neobsahující fosfor“ nebo mezní hodnoty rizikových prvků pro „minerální vápenatá a hořečnatovápenatá hnojiva“. K aplikaci popela do půdy je možné též použít požadavků na obsah rizikových prvků uvedených ve vyhlášce č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělskou půdu.

V neposlední řadě je možné použít biomasový popel jako surovinu pro přípravu kompostu a množství rizikových prvků posoudit podle ČSN 465735 „ Průmyslové komposty“. Tato norma stanovuje jakostní znaky a nejvyšší přípustná množství sledovaných látek v průmyslovém kompostu a v příloze této normy jsou uvedena nejvyšší přípustná množství sledované látky ve vysušeném vzorku suroviny.

Přehled povolených limitů rizikových prvků dle v současné době platné legislativy je uvedený v tabulce 3.

Tabulka 3: Hranice povolených limitů dle vybraných předpisů - limitní hranice rizikových prvků (hodnoty jsou uvedeny v mg/kg)

*) Vyhláška č. 474/2000 Sb.:

• 1b - ostatní minerální hnojiva neobsahující fosfor
• 1c - minerální vápenatá a hořečnatovápenatá hnojiva
• x - není požadováno

Závěr

Energetická krize není v současně jen hypotetickým mediálním strašákem. Jedním z možných řešení, jak zmírnit její dopady, je podpora realizací komunálních výtopen, obdobných té žlutické. Tyto výtopny se po realizaci stávají decentralizovanými zdroji energie. Palivovou základnu jsou schopny si vytvořit ve svém bezprostředním okolí. Významně napomáhají k řešení sociální otázky ve venkovských regionech s vyšší mírou nezaměstnanosti, jelikož velice vhodně počet pracovních míst přímo v místě své realizace zvyšují. Posilují v nemalé míře zemědělský sektor tím, že mu dávají novou možnost uplatnění. Zemědělec se stává producentem obnovitelných zdrojů energie – dodavatelem paliva, případně přímo pěstitelem energetických rostlin.

Dá se očekávat, že se zvyšujícím se počtem biomasových výtopen bude produkce biomasového popela narůstat. Pro následné využívání tohoto materiálu je tedy nutné vytvořit legislativní oporu. Jednou z možností, jak s biomasovým popelem dále naložit, je jeho vrácení zpět do koloběhu živin aplikací do půdy výše popsanými způsoby.

V článku jsou použity informace z interních dokumentů společnosti Žlutická teplárenská, a.s.

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky