Motorová paliva z organického odpadu

Technologie nízkoteplotní pyrolýzy organických látek je známá pod názvem Fischer-Tropschova syntéza. V současnosti pomáhá řešit dva problémy: Doplňuje bilanci kapalných paliv, aniž zasahuje do výroby potravin a likviduje biologicky rozložitelné odpady.

Německá firma Inter Ingeneering již několik let provozuje v řeckém městě Korfu zařízení na zpracování asi 100 tisíc tun komunálního odpadu s obsahem asi 30 tisíc tun organické hmoty, kterou je možno přeměnit na zhruba 15 milionů litrů kapalného paliva. Použita je zde americká biotechnologie BIO 2 DI.

Biopaliva druhé generace

Biopaliva ze zemědělských plodin začínají konkurovat výrobě potravin. Proto je stále větší zájem především o kapalná biopaliva druhé generace, které je možno vyrobit i z nepotravinářských surovin, například z komunálního odpadu. Biotechnologie BIO 2 DI výroby syntetického paliva (syn-nafty) využívá jako vstupní surovinu pevný, netříděný komunální odpad.

Pevný komunální obsahuje zhruba 80 – 90 % polymerovaných hydrokarbonových molekul. Depolymerizací nízkoteplotní pyrolýzou v rozsahu teploty od 180 do 380 oC mohou být „dlouhořetězové“ molekuly rozloženy na kratší s přibližně 10 – 20 atomy uhlíku. Taková struktura je v podstatě již ekvivalentní kapalným frakcím ropy typu motorové nafty.

Vzniklé syntetické palivo je chemickými a fyzikálními vlastnostmi téměř identické s klasickými fosilními palivy a v některých parametrech je dokonce předčí – například neobsahuje nečistoty a nevhodné příměsi a má vyšší cetanové číslo, což v celkové energetické bilanci znamená asi 5 % energie navíc. Kromě komunálního odpadu lze k výrobě syn-nafty využít i jiné organické suroviny, především vedlejší výrobky nebo „odpady“ ze zemědělství (slámu, tráva, výlisky z olejnin a ovoce, odpady z čističek zrnin a podobně), všechny druhy plastových odpadů, papír, dřevo, pneumatiky, tuhé odpady z čističek odpadních vod, ale také živočišné odpady, kafilerní moučky a podobně. Přednosti této biotechnologie jsou tedy více než zřejmé.

Popis technologické linky

Příjem odpadu

Netříděný komunální odpad se sběrné sítě nebo od subdodavatelů přichází do příjmového zásobníku, který je umístěn, stejně jako další zařízení pro přípravu suroviny, v uzavřené a přes filtry odvětrávané hale. Tím se podstatně omezí zápach pro okolí.

Vstupní úprava

Neorganické částice v odpadu jsou před zpracováním standardním způsobem odstraněny na třídicí lince. Vytříděný odpad se drapákovým manipulátorem předává na dopravník k drtiči. Hrubě rozdrcený odpad pak prochází magnetickým separátorem a dalším třídičem a je vkládán do rozpouštěcí (rozvlákňovací) nádrže.

Vytvoření emulze

Rozpouštěcí nádrž je zčásti naplněné procesní kapalinou, do které se přidává substrát tak, aby vznikla organická emulze s obsahem asi 12 % sušiny, která je vhodná i pro fermentaci v bioplynovém zařízení (je součástí linky). Těžší materiály klesají ke dnu a oddělují se. Emulse je odváděna na vibrační síto, které zadrží částice větší než 6 mm. Obsah vody v materiálu tím klesne až na asi 40 %.

Sušení suroviny

Na sítech zachycený materiál je dosušen v bubnové sušárně na obsah vody asi 15 %. K sušení se využívá elektřina a teplo z kogenerační jednotky bioplynového zařízení. Usušený materiál se dále jemně drtí až na částice menší než 0,5 mm. Takto upravený substrát je již vhodný pro konverzi na syn-naftu.

Výroba bioplynu

Organický roztok, který prošel sítem, je ideální surovinou pro výrobu bioplynu. Kogenerační jednotka připojeného bioplynového zařízení dodává elektřinu a teplo pro další fáze technologie. Tím je obvykle pokryta větší část potřeby tepla k sušení a zajištění energetické bilance linky. Do sítě se obvykle dodávají jen přebytky elektřiny za výhodné výkupní ceny.

Nízkoteplotní pyrolýza

Usušený a rozdrcený organický materiál (vlhkost do 15 %, zrnitost < 0,5 mm) se vkládá do reaktoru, který je naplněn tzv. kontaktním olejem. Ohřevem na asi 350 °C se spustí zplyňovací a krakovací proces, jehož výstupem jsou různé druhy kapalných uhlovodíků typu motorové nafty, benzinu, kerosenu nebo těžkého topného oleje.

Další využití plynů

Nezkapalněné plyny (především metan) se dále využívají k pohonu plynové turbiny nebo plynového motoru, které pohánějí generátor. Vyrobená elektřina se spotřebuje ve výrobním procesu nebo dodává do sítě. Přistavený plynojem vyrovnává rozdíly mezi produkcí plynu a jeho okamžitou spotřebou.

Cyklus horkého oleje

Horký olej z reaktoru je kontinuálně odebírán ze spodní části konvektoru a prochází filtračním lisem, který odstraní nečistoty (popeloviny, zbytky katalyzátoru, písek, silikony atd.). Vytvořený “filtrační koláč” představuje asi 5 – 10 % z hmotnosti vstupního materiálu. Může být využit například jako plnidlo do silničního asfaltu, takže výrobní celá technologie je prakticky bezodpadová.

Bioodpady mají potenciál

Statistiky uvádějí, že v jednotlivých krajích ČR vznikne ročně asi 600 – 700 tis. tun biologických odpadů, z toho komunální odpad činí asi 200 tis. tun. V současnosti se většinou ukládají na skládky nebo nákladně spalují ve spalovnách, částečně se kompostují. Ve skutečnosti ale představují významný a stále rostoucí potenciál pro výrobu syntetických kapalných paliv.

Provozy v Evropě obvykle ročně zpracují jen asi 6000 až 10 000 tun suché hmoty a vyrobí asi 3 mil. litrů paliva. Tato výroba proto může být vhodným doplňkem ke standardní produkci každé větší bioplynové stanice.

Tento článek byl publikován v rámci spolupráce s časopisem Komunální technika

Tweet

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