Moderní zpracovávání netříděného komunálního odpadu, závod ALTENO, SRN

Souhrn

Nový, velkovýrobní způsob zpracování zemědělských a netříděných komunálních odpadů dodávaných ve směsném stavu s velkým podílem biologicky aktivních látek bez separace při sběru s názvem „BioTech“ od firmy Farmatic Anlagenbau GmbH spočívá v automatickém oddělování organických a neorganických podílů směsného odpadu na sítech a v kapalném prostředí až ve zpracovatelském závodě. To umožňuje zemědělcům, obcím a občanům i podnikům uskutečňovat levnější neseparovaný sběr, vyloučit jeho nákladnou oddělenou dopravu, zpracování, spalování nebo skládkování.

Převažující organický podíl domovního odpadu (případně s přídavkem zemědělských odpadů) je po separaci a „zkapalnění“ podroben anaerobní fermentaci s produkcí bioplynu, který je následně použit k výrobě elektrické energie a tepla a vysoce hodnotného polosuchého a kapalného organického hnojiva. V procesu vznikající teplo je využito pro vytápění fermentorů, sterilizátorů, provozních budov nebo k technickým sušárenským či jiným účelům.

Prodej elektřiny, případně části tepla, veškerého hnojiva a průmyslově dále využitelných odpadů znamená pro zpracovatelský závod vedle příjmů za samotné zpracování významný ekonomický přínos. To umožňuje snížit zpracovatelské náklady odpadů na 10 až 25 Euro/tunu, což je mnohem méně než je tomu na jiných zařízeních. Zpracování probíhá výhradně ve speciálních nádržích a v budovách, takže případné emise a pachy, či znečištěná voda, neunikají do okolí. „BioTech“ závody na zpracování odpadků mohou být tak situovány i na sídlištích nebo v jejich blízkosti, což se projevuje i snížením nákladů na svoz odpadků.

Vyrobený kompost je prakticky bez jakýchkoliv inertních a škodlivých materiálů a má vysokou hnojivou kvalitu, stejně tak i kapalná, odseparovaná frakce. Technologií jsou v hnojivu dodrženy všechny evropské i americké směrnice s ohledem na zátěž těžkými kovy a jiná znečistění a mohou být dodrženy předpisy i ekologického zemědělství s povinností nepoužívat průmyslová, chemická hnojiva, aniž by byla snižována úrodnost půdy při výrobě tzv. „ekologických“ potravin.

Vytříděný a ošetřený malý podíl nebiologických materiálů jako jsou plasty, kovy a inertní hmoty se předávají k dalšímu zpracování nebo na skládky, nefermentovatelné biomateriály, jako je dřevo, se spalují.

Nám nejbližší a největší vzorová zpracovna neseparovaného komunálního odpadu systému „BioTech“ se nachází ve SRN na sever od Drážďan v obci Alteno u města Duben.

Klíčová slova: směsný komunální odpad, mokrá separace, anaerobní fermentace, bioplyn, výroba elektrické energie a tepla, kompostová organická hnojiva, kapalná organická hnojiva.

Princip zpracování odpadů technologií „BioTech“

Obvyklé metody likvidace komunálních, neseparovaných odpadů v univerzálních skládkách, které se ještě dnes všeobecně využívají, nejsou z hlediska udržitelnosti životního prostředí nadále přijatelné, i když je veřejnost ještě trpí. Jejich ekonomické postavení někde vylepšuje problematické jímání a využívání vznikajícího skládkového plynu.

Předpokládané budoucí zákony a nařízení EU určitě zcela zakáží skládkování odpadů organického původu, především komunálního bioodpadu, kterého objemově neustále přibývá a pravděpodobně bude zakázáno i jejich spalování. Ani jejich kompostování není optimálním řešením s ohledem na negativní energetickou bilanci, velké nároky na plochu, problémy se zápachy a odbytem často nekvalitních kompostů.

Tuto obecně obtížnou situaci řeší v podstatě jen dva systémy:

• Prakticky obtížně realizovatelný a nákladově drahý separovaný sběr komunálního odpadu s oddělováním jednotlivých druhů už na místě jejich vzniku, s uplatněním speciálních nádob, způsobů svozu a zpracování.
• Svážení neseparovaného komunálního odpadu, jednotným systémem do specializovaného závodu, kde za odpovídajících technických podmínek dochází k separaci a zpracování.

V reakci na současné problémy se separovaným sběrem komunálního odpadu vznikla nová technologie průmyslového zpracování neseparovaného komunálního odpadu, ve které je využita metoda třídění odpadů na sítech a v kapalinové lázni a mikro-bakteriální proces fermentace převažujícího biologického podílu. Ten živelně působí ve všech dnešních skládkách organických odpadů nebo v zemědělských bioplynových stanicích. Tato nová technologie má následující přednosti:

1. Způsob třídění a anaerobní mikro-bakteriální fermentace bioodpadů probíhá v průmyslovém podniku v uzavřených budovách, nádržích a prostorách, takže případně vznikající pachy jsou při odvětrávání filtrovány a ošetřeny tak, že nemohou proniknout do okolí, stejně tak i znečistěné kapaliny.
2. Průběh řízené fermentace je proti živelnému, přírodnímu ději, který probíhá v přírodě, i skládkách po mnoho let, podstatně urychlen a zkrácen na cca 20-25 dní, takže i potřebný prostor se při stejné kapacitě zmenšuje z mnoha hektarů (u skládek) jen na 1 až 1,5 ha.
3. Nežádoucí běžné vedlejší produkty, plyny, obtížné materiály a znečistěné vody se procesem mění na využitelné zdroje jako je bioplyn, hnojivo ve formě kompostu nebo kapalné hnojivo, případně hodnotné palivo. Cenné suroviny představuje určitý, vytříděný odpad (kovy, plasty).

Prodejem produktů, zejména elektřiny, se významně snižují náklady na likvidaci komunálních odpadů, které jsou nižší než na dosavadní způsoby jejich likvidace, dosud všeobecně užívané ve skládkách, kompostárnách nebo speciálních spalovnách.

Spalování komunálního odpadu

Například dnešní spalování odpadků je nákladné a je veřejností s nelibostí přijímáno a odmítáno pro toxické a ovzduší znečišťující emise. I když dnešní filtrační technika spalin významně toto nebezpečí snižuje, faktem zůstává, že technologie spalování je 3 až 5 krát nákladnější než jiné technologie zejména z hlediska nezbytných investic a přídavných energetických zdrojů.

Kompostování

Hlavním problémem současné technologie kompostování je získání čistého, ničím neznehodnoceného, kvalitního a živinami bohatého kompostu, protože to vyžaduje uplatnění některého ze způsobů separace nevhodných, pevných inertních příměsí a to buď ručně nebo pomocí nákladných strojních zařízení. Dalším nedostatkem jsou značné energetické vstupy, tím narůstající náklady a záporný energetický efekt.

Bohužel, postupem času se i zde přestalo dbát na zásady správného kompostování. Současné komposty ztratily mnoho ze své pověsti hodnotného přírodního hnojiva a těžko se nyní prodávají. Bude to dlouho trvat, než se dřívější reputace kompostů obnoví.

Nová technologie anaerobní fermentace pevných komunálních odpadů, pod názvem BioTech se začala ověřovat v malém rozsahu už cca před 15 léty, ale reálné zpracovatelské závody se budují a provozují prakticky až po roce 2000. Z nich nejvýznamější je právě závod Alteno GmbH, který čeští odborníci na jaře letošního roku navštívili.

Anaerobní fermentace „BioTech“ má proti tradičnímu kompostování tyto přednosti:

1. Technologie „BioTech“ může ke zpracování přijímat všechny druhy pevných komunálních, netříděných odpadů (neseparovaný sběr). To znamená, že se nevyžaduje separace na místě jejich vzniku. Např. v domácnostech není zapotřebí třídit odpad do 2 – 3 nádob, které musí být někde v domě nebo u domu uloženy, což zejména v létě způsobuje nepříjemnosti.
2. Technologie „BioTech“ přijímá a zpracovává i velmi vlhký nestrukturální odpad, který jinými způsoby je jen velmi obtížně zpracovatelný nebo dokonce je nezpracovatelný. Odpady s vyšší vlhkostí nejsou vhodné pro spalování, protože nezbytný odpar v nich obsažené vody spotřebovává nadměrné množství tepla. Také při kompostování odtékající přebytečná voda dělá mnoho problémů.
3. Doba anaerobní fermentace bioodpadů je necelý měsíc v porovnání s kompostováním, které trvá 8 až 12 i více týdnů. Proto může být „zpracovna“ relativně malá, celá optimální provozovna zabírá asi 10 000 m2 .
4. Procesem této rychlé fermentace se získává relativně „čistý“ materiál odpovídající kompostu s více než 99 % organické hmoty, ale i relativně „čistý“ bioplyn s velkým podílem metanu., který sice vzniká samovolně i při běžném kompostování ve velkých hromadách a skládkách, ale který jako nosič energie bez užitku odchází do ovzduší, stejně jako vznikající teplo,.
5. Proces probíhá v uzavřených halách a tak i případné úniky zápachu, (např. i z dovezených surovin) se snadno zachytí vhodnými filtry při odvětrávání haly, ve které je podtlakový režim.
6. Malé plochy potřebné k technologii „BioTech“ a nepatrné emise dovolují umístnit zpracovnu i v blízkosti nebo dokonce ve volných prostorách sídlišť. Tím se zkracují svozné vzdálenosti a snižují dopravní náklady a omezováním přepravy odpadků se přispívá i životnímu prostředí.
7. Anaerobní fermentační zařízení jsou velmi flexibilní a mohou přijímat a zpracovat jakýkoliv organický odpad, nejen komunální z domácností, ale i
   • zemědělské pevné (zelené)odpady, vadnou siláž, kejdu a chlévskou mrvu,
   • potravinářský odpad z restaurací, hotelů, rekreačních zařízení,
   • odpady z jatek a zpracoven masa,
   • bioodpady z tržišť,
   • zelenou hmotu (z parků, trávníků, lesů),
   • odpady (a „zmetky“)z potravinářského průmyslu (z pivovarů, lihovarů, pekáren, cukrovarů, konzerváren, vinařských závodů, moštáren a palíren, zelinářských, bramborářských a ovocnářských skladů a zpracoven, mlékáren a sýráren),
   • „prošlé“ potraviny (i konzervy) ze supermarketů, obchodů,
   • „prošlá“ krmiva (i konzervovaná) pro domácí zvířata.

Technologie BioTech zpracování netříděného komunálního odpadu

Veškerý netříděný (to je na místě vzniku předem neseparovaný) komunální, domovní a další odpad se po dopravě do zpracovatelského závodu dostává na sítovou předtřídičku – velké síto s oky o velikosti cca 80 x 80 mm, kde se oddělí zpravidla větší kusy anorganického odpadu. To co propadne, tvoří asi 85 % přijatého množství, přichází kompletně po důkladném podrcení do velké nádrže s procesní, stále v systému cirkulující kapalinou. Intenzivním mícháním se veškeré organické látky obsažené v tomto odpadu postupně rozmělňují a mění v suspenzi, zatímco neorganický podíl, tvořený např. umělohmotnými předměty, plasty, kostmi, kameny, kousky stavebnin, se v suspenzi nepromění a buď plave na jejím povrchu nebo klesá v důsledku své hmotnosti ke dnu nádrže. Flotací a sběrným sítem nahoře a vhodným způsobem odstraňování pevného zbytku dole se neorganický podíl odstraní. Nefermentovatelného materiálu zůstane v suspenzi nejvýše 1 %, (např. anorganický kal) což nevadí.

Takto získaná odseparovaná organická suspenze, jejíž viskozitu je možno kontrolovat a podle potřeby upravovat přidávání vody, nebo procesní kapaliny, se čerpá většinou do sterilizátoru, kde za teploty 70°C je zbavena za dobu nejméně jedné hodiny choroboplodných zárodků a přečerpávána teplá do fermentoru, kde je podrobena anaerobní fermentaci po naočkování fermentorovými bakteriemi podobu cca 20-25 dnů. Zde je zajištěna potřebná teplota (38 – 55°C), která podmiňuje rychlý nástup fermentace a přeměnu asi 50 – 60 % organické sušiny na bioplyn s vysokým obsahem (50 až 60 %), metanu (CH₄) zbytek plynu tvoří CO₂ a H₂0.

Zbylá část, asi 40 % původní organické hmoty, představuje po odvodnění po skončení procesu fermentace (případným dokompostováním), dobré, stabilizované organické hnojivo. Pokud se zpracovávají i odpady živočišné výroby, je někdy výstupní materiál krátkou dobu poněkud „cítit“ čpavkem. Tento polosuchý substrát se nechává nějakou dobu na hromadách dozrát. Stabilizované, odvodněné organické hnojivo z bioplynového reaktoru, zejména ve formě kompostu, je vysoce účinným přírodním hnojivem, které může plně nahradit soubor průmyslových hnojiv. Kromě toho přispívá i ke lepšení fyzikálně-mechanických vlastností půdy.

K hnojení se však může použít tato odfermentovaná polotuhá suspenze i přímo, případně i odseparovaná, biologicky velmi aktivní a živinami bohatá procesní kapalina. Tyto materiály se mohou po určitou dobu skladovat v závodě. Polotuhý substrát je možno sušit a granulovat.

Vznikající bioplyn z fermentoru se bezprostředně (po filtraci a odvodnění) používá jako zemní plyn, vzhledem k určitému obsahu CO₂ má však poněkud nižší výhřevnost. Pokles výhřevnosti je ze cca 33 MJ/m³ na cca 22 MJ/m³. Pro činnost upravených stacionárních „plynových“ motorů tento pokles výhřevnosti nevadí. Při dodávce bioplynu do veřejné sítě se však CO₂ z bioplynu různými metodami odstraňuje. Biologicky se přídavným zařízením z bioplynu odstraňuje také i sirovodík vznikající při fermentaci odpadů ze živočišné výroby.

Vyráběná elektřina v kogeneračních zařízeních se využívá pro potřeby podniku, stejně jako odpadové teplo, nebo se oba nosiče energie zčásti nebo zcela za výhodné ceny prodávají. (Ve SRN asi za 4,2 Kč/kWhel).

Zpracovatelské náklady komunálního odpadu technologií „BioTech“ se pohybují podle velikosti a výrobní kapacity zpracovatelského závodu ve výši 20 až 35 Euro za tunu (620 až 1 085 Kč/t). Prodejem elektřiny, tepla a kompostovaného materiálu se mohou náklady snížit až na 10 – 25 Euro/t (310 Kč/t). (To jsou většinou právě dopravní náklady, které vznikají jen přepravou běžného komunálního odpadu na vzdálenější skládky.) Za příjem a zpracování komunálního odpadu dodavatel platí!

Až tunu komunálního odpadu vyprodukuje za rok průměrná rodina. To znamená, že náklady 15 Euro na jednu tunu odpadků, který by rodina za odvoz odpadků zaplatila, by kryly plně zpracovatelské náklady za předpokladu odbytu výše uvedených produktů. Pokud by však poplatky za odvoz a zpracování komunálního odpadu zůstaly na původní výši 25 – 35 Euro za tunu, (jak je obvyklé při skládkování), vytvořily by se podmínky pro vysoce efektivní odvětví investorům v soukromém sektoru. Z uvedeného je vidět, že anaerobní fermentace komunálního odpadu je nejlacinějším způsobem jeho likvidace vůbec, neboť při ní vznikají užitné, zpeněžitelné hodnoty.

Komunální odpad vzniká stále stále, v dobrých i zlých časech, jeho objemy narůstají a vždy se musí s určitými náklady likvidovat.

Strategické výhody technologie „BioTech“:

1. Vzhledem k tomu, že se jedná o „uzavřenou“ technologii bez tvorby zápachu, může být zařízení vybudováno ve vzdálenosti i 200 m o bytové zástavby, pokud jsou vyřešeny i sběrné a dopravní trasy. Manipulace, příjem a zpracování probíhá zásadně v uzavřené budově.
2. Zařízení může zpracovat široký „sortiment“ bioodpadů od potravinářských, jatečních a zemědělských, přes „zelené“ odpady z parků a lesů až k potravinám s „prošlou ochrannou konzumní lhůtou“.
3. Potřebná plocha pro skladování, manipulaci a zpracování do 100 000 tun odpadů za rok, (což je množství od cca 200 000 obyvatel) nemusí být větší než 10 000 m². Potřebné budovy a stavby zaujímají výměru jen asi 800 m² .
4. Investiční náklady činily ve SRN 80 až 100 Euro pro výkon zpracování l tuny/rok metodou Bio-Tech, což je 2 480 až 3 100 Kč/t/rok. Celková investice závodů ve SRN se pohybuje od 248 do 310 mil. Kč. V ČR by náklady na investici byly zatím asi 60 % této sumy.
5. Inertní materiály, jako jsou plasty, sklo, kovy, a další odcházejí z „vypírací“ nádrže v relativně čistém stavu, „omyté“ od organických zbytků. Jejich objem představuje zpravidla 20 až 30 % dovezeného množství odpadků. Část tohoto materiálu (odpadové stavebniny) se už bez problémů může skládkovat. Spalitelný materiál se spaluje a mění o vhodným způsobem na elektrickou energii nebo teplo. Kovy a plasty se využívají dále ve výrobě a odběrateli se prodávají.

Přednosti anaerobního (ALTENO) způsobu zpracování odpadků a aerobního (kompost, skládkování):

1. „Mokrá“ separace komunálního odpadu produkuje mnohem čistější kompostovatelný materiál než separace „suchá“ na bubnových a podobných sítech a „čistější“ je i skládkovatelný, nerozložitelný podíl.
2. Při výrobě anaerobním způsobem vzniká kromě kvalitního materiálu pro kompost ještě využitelné teplo a elektrická energie.
3. Další předností je, že anaerobně vyrobený kompost je daleko lépe rostlinami využíván už v prvním roce uplatnění, což se u aerobně vyrobeného kompostu z bioodpadů může oddálit až na 4 roky.

Bioplynová zpracovna netříděného komunálního odpadu v ALTENO, SRN

Název zpracovny		BiogasanlageAlteno GmbH & Co.KG
Adresa		Altenoer Strasse 10, 15926 Duben
Telefon		0049 354 5667 417
Vedoucí		Dipl. Ing. O. Götting
Hlavní projektant		Dipl. Ing. Frank Riedl
Investiční náklady	mil. Euro	8,5
Státní dotace	%	30
Návratnost investice	roky	6 (s dotací), 10 (bez dotace)
Uvedení do provozu	rok	2001
Zpracovaný odpad	t/rok	86 000 (kapacita 100 000)
Technologie zprac. odpadů		Síta, drtič a vodní emulze
Technologie BP stanice		2 stupňová mezofilní fermentace + sterilizace a odlisování procesní (vratné) kapaliny
Kapacita biopl. fermentorů	m3	3 300
Kapacita hydrolyzátoru	m3	1 100
Kapacita homogenizátoru	m3	1 100
Kapacita plynojemu	m3	1 000
Kapacita skladových nádrží	m3	5 000
Výkon elektrick. generátorů	kW	626
Výkon v teple	kW	834
Reservní kotel „kombi“	kW	50
Teplota a doba sterilizace	°C/ hod	70/1
Odvětrání provozovny		Nucené přes biologický filtr
Odsíření bioplynu		Biologická jednotka

Závěr

První pilotní „BioTech“ zařízení byla uvedena do provozu po roce 1991. Pět let trvalo nepřetržité sledování a vyhodnocování při stálém vylepšování systému, což vyústilo ve zvýšení technické úrovně, hospodárnosti, provozní spolehlivosti a přijatelnosti. Od té doby bylo uvedeno jen v Německu, ve Španělsku, Slovinsku asi 100 průmyslových provozů „mokré“ separace netříděných odpadků (většinou s menší kapacitou). Jen v samotné SRN se připravuje výstavba dalších 120 zpracoven. V Indii pracuje 15 objektů.

Po počátečním zaváhání se dostala anaerobní fermentace bio-odpadů u mnohých komunálních samospráv na první místo v úvahách o jejich likvidaci. Předpokládá se, že obce s počtem obyvatel 50.000 až 200.000 budou provozovat své vlastní zařízení, ze kterého bude vycházet kromě elektrické energie, tepla a kompostových materiálů ještě „čistý“, skládkovatelný, případně spalitelný odpad v množství 20 až 30% původního sběrového odpadu. Přímo spalitelný podíl komunálního odpadu se bude spalovat v centrální spalovně, společné pro několik obcí.

Zástupci VÚZT Praha Ruzyně, pracovníci KÚ a projektanti z Karlových Varů uskutečnili na jaře roku 2005 exkurzi do vzorové zpracovny netříděného komunálního odpadu v ALTENO a tento článek je odezvou na tuto návštěvu.

Literatura

• F. Riedel: Bio-Tech anaerobní zpracování odpadů.
• Seminář ČNPOK Praha, 23.11.2004
• Firemní literatura zpracovny odpadů ALTENO.
• Cestovní zpráva VÚZT ze SRN 2005 (jaro)

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu