Energie z odpadů I

Definice odpadů

Odpad je movitá věc, které se člověk zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit. Takto je odpad definován v Zákoně č. 185/200 Sb.,  o odpadech a o změně některých dalších zákonů, v platném znění, kde jsou uvedeny i příslušné definice a povinnosti týkající se jednotlivých odpadů v České republice.

Základní dělení odpadu je podle skupenství hmoty – na kapalné a pevné. Dále členění podle původu odpadu: odpady vznikající z těžby, průmyslový odpad, zemědělské a komunální odpady. Tolik strohá definice zákona. Z pohledu definice zákona se tedy odpadem může stát např. řepková sláma vypadávající ze sklízecího mechanismu na poli. Z pozice zdravého rozumu je to sice pořád sláma, ne tak z pohledu úředníka. Po oddělení od zrna se sláma automaticky stává odpadem, se kterým je nutné náležitě nakládat. V případě, že se někdo rozhodne slámu spalovat (rozumějte – energeticky využívat), může se dostat do konfliktu se zákonem.

Na jednom odborném semináři vystoupila ředitelka Žlutické teplárenské, a. s., a všechny přítomné informovala, že musela krajskému úřadu doložit, že sláma vypadávající ze sklízecího mechanismu a dřevní štěpka není odpadem, ale surovinou, kterou Žlutická teplárenská, a. s., využívá jako obnovitelný zdroj energie používaný k vytápění města v centrální kotelně na biomasu, a tudíž nejde o spalovnu odpadů, ve které musí vzhledem k energetickému využití „odpadů“, kterým se dle znění zákona sláma po oddělení od zbytku rostliny a klasu stává, být vybudován další stupeň čistění a kontinuální měření veškerých škodlivin za několik milionů korun.

Kam tedy s odpadem?

Existují dva základní způsoby, jak naložit s odpadem:

1. Uložení na skládku odpadů (skládkování), které je z hlediska ekologického, krajinářského, ale také ekonomického považováno za NEJMÉNĚ VHODNÝ způsob. I když se dnes již skládky kontrolují, aby na ně nepřišel odpad, který je nebezpečný, dochází často k jejich požárům, a tak k následnému ohrožení ovzduší škodlivými emisemi.
2. Opětovné materiálové znovuvyužití (recyklace) je efektivnější způsob nakládání s odpady než prosté ukládání na skládku a lze je rozdělit na dvě základní skupiny: kompostování a recyklace.

Energetické využití odpadů je v současnosti nejefektivnější způsob využití odpadů a vývoj nových technologií se stal celosvětovým trendem pro hledání náhradních a netradičních zdrojů energií.

Spalovat, skládkovat, nebo třídit?

Nevhodnost u nás tolik rozšířeného skládkování dokazuje i Analýza odpadového hospodářství LCA - Life Cycle Assessment, která posuzovala zda je vhodné komunální odpad spalovat, skládkovat nebo třídit. LCA je spojením vstupů a výstupů včetně hodnocení potenciálních environmentálních dopadů produktů skrze jejich celý životní cyklus. (ISO 14040, 1997)

Z uvedeného grafu č. 1 je jasně patrný nejvyšší environmentální dopad u skládkování.

Hierarchie nakládání s odpady

V roce 2008 byla na úrovni orgánu Evropské unie projednána a přijata nová, zrevidovaná Směrnice Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 98/2008 o odpadech, která nahrazuje původní rámcovou směrnici o odpadech z roku 1975.

Nová směrnice má přispět k přiblížení se EU tzv. recyklační společnosti“ při snaze zamezit vzniku odpadu a odpady využívat jako zdroj surovin a energie. Klíčovými body nové normy je zavedení cílu pro recyklaci a prevenci vzniku odpadu, zavedení povinné pětistupňové hierarchie nakládání s odpady.

Podle zákona o odpadech se za energetické využívání považuje jen spalování takových odpadů, které hoří samy, tj. nepotřebují ke svému hoření podpůrné palivo (kromě krátkého stadia zapalování). Druhou podmínkou je, aby se vznikající teplo použilo pro potřebu vlastní nebo dalších osob. Pokud tyto dvě základní podmínky nejsou splněny, nedá se mluvit o energetickém využívání odpadů, ale hovoříme o odstraňování odpadů.

Používané zbytkové komunální odpady hoří samy velmi dobře a vznikající energie je využívána – například pro dodávku tepla do okolní zástavby. Správně bychom proto neměli mluvit o „spalovnách odpadu“, ale o „zařízeních na energetické využívání odpadů“.

Složení komunálního odpadu

Vzhledem k uvedenému dělení odpadů podle původu je komunální odpad nejsložitější, a proto je také nejobtížněji využitelný. Z toho důvodu je třeba maximálně snižovat jeho objem na skládce tříděním v domácnostech nebo ve sběrných dvorech. Separovaný sběr umožní snížit množství odpadů, které nejsou biologicky odbouratelné anebo jinak využitelné (recyklovatelné). Mezi biologicky odbouratelné patří zahradní odpad, potraviny, papír a lepenka a také dřevo. Materiály, které nelze kompostovat, jsou zejména: sklo, kovy, plasty (včetně pryže). Tyto materiály lze úspěšně recyklovat různými způsoby.

Energetický potenciál odpadů

(Odpad mezi OZE patří, protože se na rozdíl od obnovitelných zdrojů energie obnovuje velice rychle.)

Zelená věta sice trochu dráždí některé zelené, přesto komunální odpad obsahuje výrazný podíl OZE, proto v některých zemích mezi OZE také skutečně patří. Faktem je, že energetický potenciál ukrytý v odpadech dnes vysoce převyšuje potenciál biomasy. Za rok vzniká v Evropě 15 mil. tun odpadních plastů a 2,8 mil. tun odpadních pneumatik.

Podle údajů Hospodářské komory ČR do skládek v přepočteném energetickém ekvivalentu hnědého uhlí ročně ukládáme přibližně 5 mil. tun hnědého uhlí, což je již téměř 10 % roční těžby, ale pořád je to energetický ekvivalent pěti milionů tun hnědého uhlí. Jak takové „energetické úložiště“ vypadá, demonstruje obrázek 2.

Procentuální podíl skládkovaných komunálních odpadů stoupá. Téměř veškeré směsné komunální odpady jsou skládkovány. Ze snímku je patrné, že hořlavost i výhřevnost skládkovaných materiálů je vysoká. V celosvětovém měřítku je možné říct, že výhřevnost odpadů je přímo úměrná rozvinutosti civilizace. 

Dnes si takto za nemalých investic připravujeme budoucí ložiska novodobě obnovitelných zdrojů energie. Z dalších investic budeme v následujících letech odlesňovat, otevírat a těžit naše novodobé odpadkové hory, které si v našich krajích tak často zakládáme. Dle údajů MŽP se v celosvětovém měřítku takto chovají pouze tři země: Česko, Slovensko a Litva. Dle názoru odborníků jsou naše skládky jen časovanou bombou, protože v jejich tělesech probíhají těžko předvídatelné chemické reakce, závislé na koncentraci jednotlivých prvků v komunálním odpadu uložených. Je tedy jen otázkou času, kdy se takto zakonzervované skládky protrhnou a nebezpečné látky se prostřednictvím průsaků budou šířit dál. Z těchto důvodů se již v některých zemích skládky otevírají, těží a energeticky využívají. Bohužel za mnohem větších investic a námahy, než kdyby se jejich obsah energeticky využíval rovnou.

Posun v legislativě

V minulosti bylo energetické využití odpadů nemyslitelné, každý, kdo se o něco podobného pokusil, měl veliké byrokratické problémy. V ČR se dokonce zavřelo veliké množství malých průmyslových spaloven odpadů. Za pozitivní zprávu je možné považovat, že se odpad v pojetí MŽP stává energetickou surovinou, kterou je možné efektivně a ekologicky využívat. Současná situace v ČR je s EU ale nesrovnatelná. V Evropě existuje řada zákonů, které nařizují, jak má odpadové hospodářství vypadat, třídí se využitelné složky odpadů. V Evropě je v provozu více než 300 zařízení na energetické využívání komunálního odpadu. V ČR jsou zatím v provozu pouze 3 zařízení.

Porovnání Česka a Švýcarska

Švýcarsko má asi 7,4 mil. obyvatel a v oblasti odpadového hospodářství představuje moderní infrastrukturu s integrovaným energetickým využíváním odpadů a disponuje nejvyspělejším evropským systémem odpadového hospodářství, kdy se energeticky využívá asi 55 % komunálních odpadů a 45 % materiálově.

Tak jako v řadě jiných zemí je od počátku tohoto století ve Švýcarsku zákonem zakázáno skládkování komunálního odpadu. Veškerý komunální odpad musí být materiálově nebo energeticky využitý. Energetické využívání odpadů ve Švýcarsku zajišťuje celkem 31 zařízení na vysoké technické úrovni.

Ve srovnání se Švýcarskem tedy prohráváme 31:3. Naše barvy hájí pouze Praha, Brno a Liberec. V Brně navíc došlo při nákladné rekonstrukci ke snížení výkonu jejich spalovny. Už dnes však v Brně mají dvojnásobek odpadu, než který mohou energeticky využívat. Podle aktuálních propočtů dnes v ČR schází kapacita pro energetické využití odpadů v objemu asi 1,5 milionu tun ročně. Jak jsme na tom ve srovnání s okolím, ukazuje graf č. 4.

Legislativa

Podobná situace jako ve Švýcarsku (zákaz skládkování komunálního odpadu), je také ve Francii a v SRN, kde se připravuje výstavba desítek zařízení k energetickému využívání odpadů. S komunálními odpady si každá země musí poradit sama. Řešení jsou různá. Obecně se však dá říci, že rozvinuté země, k nimž bychom se chtěli přiblížit, odpady recyklují, zbytek energeticky využívají a skládkují jen minimálně. V naší zemi je to naopak.

Jak je patrné z grafu č.4 v Německu a Švýcarsku se téměř neskládkuje, protože odpady se energeticky využívají. V Holandsku, Rakousku, Belgii a Dánsku jde na skládky minimum odpadů. Ze "starých" zemí EU se hodně skládkuje v Norsku a Finsku, které mají řídké osídlení. Ve Velké Británii bylo historicky vybudováno velké množství skládek, avšak s novou evropskou legislativou se situace mění a ve výstavbě je několik spaloven. Velká Británie dnes spoustu svého smetí vyváží ke skládkování na černý kontinent, proto je nezbytné ve Velké Británii vystavět během příštích 10 let 50 nových spaloven odpadů. Velký podíl skládkování můžeme rovněž pozorovat zejména u "nových" evropských zemí.

Česká republika jako ráj skládek?

V České republice většina zbytkových odpadů končí na skládce, protože pro ně není další využití. Skládky zabírají významné části krajiny. Většina skládek v ČR je odplyněných a již při samotné konstrukci se počítá s jímáním skládkových plynů, ale ze svrchních vrstev pochopitelně uniká do ovzduší metan, který je pro atmosféru škodlivější než oxid uhličitý.

Požadavky evropské unie

Evropská unie požaduje po svých členských státech, aby skládkování biologicky rozložitelných odpadů radikálně omezily a posléze vůbec nepraktikovaly. Ukládá nám to evropská směrnice 99/31/ES, za jejíž neplnění nám hrozí kromě mezinárodní ostudy také velké finanční postihy.

EU stanovuje termíny týkající se redukování množství odpadu určeného ke skládkování:

• v roce 2010 o 25 % méně biologicky rozložitelných odpadů než v roce 1995
• v roce 2013 o 50 % méně biologicky rozložitelných odpadů než v roce 1995
• v roce 2020 o 65 % méně biologicky rozložitelných odpadů než v roce 1995

Česká republika tyto požadavky neplní.

Podle druhé hodnotící zprávy o plnění nařízení vlády č. 97/2003 Sb., o Plánu odpadového hospodářství České republiky za roky 2005 – 2006 z MŽP ČR vyplývá, že plán snížení hmotnostního podílu komunálních odpadů ukládaných na skládky o 20 % do roku 2010 ve srovnání s rokem 2000 a s výhledem dalšího postupného snižování není plněn. Z výsledků není patrný žádný trend ke snižování skládkování komunálních odpadů.

Vývoj produkce komunálního odpadu (miliony tun za rok) naznačuje trvalý nárůst

Vysvětlením použitých zkratek

• KO – Komunální odpad
• SKO – Směsný komunální odpad
• BRKO - Biologicky rozložitelné odpady (BRO) jsou odpady, které podléhají aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu a představují cca 23 % veškeré produkce odpadů v ČR.

Podíl BRKO obsažený ve směsném komunálním odpadu (SKO) se pohybuje, v závislosti na typu zástavby, v rozmezí 40 % až 60 %. Mezi BRKO se řadí také odpady ze zeleně, dále čistírenské a vodárenské kaly a biologicky rozložitelný obalový odpad. Omezením skládkování BRKO a SKO je hledání nové cesty k dalšímu energetickému využití.

Z porovnání produkce BRKO a jeho skládkování vyplývá, že na skládky je zatím ukládáno větší množství BRKO, než je požadováno v cílových letech dle směrnice č. 1999/31/ES.

Ministerstvo životního prostředí provedlo analýzu předpokládaného využití SKO a BRKO na základě reálných kapacit pro kompostování, spalování ve spalovnách a MBÚ s následným využitím v bioplynových stanicích a pro výrobu tuhých alternativních paliv.

Z analýzy stavu současných a plánovaných zařízení v tabulce 2 vyplývá potřeba výstavby dalších kapacit zařízení na zpracování biologicky rozložitelného odpadu – BRKO a směsného komunálního odpadu - SKO tak, aby cíl směrnice o skládkování byl splněn.

Do roku 2020 je potřeba zpracovat jiným způsobem než skládkováním ještě 1 330 tis. tun BRKO. V roce 2020 se předpokládá obsah BRKO v SKO ve výši 56 %.

Do roku 2020 je potřeba realizovat výstavbu dalších kapacit energetických zařízení (spalovny, MBÚ, konverze tepláren) na využití SKO ve výši 2 375 tis. tun.

Pro účely výroby Tuhého alternativního paliva (TAP) a jejich následné využití v teplárnách, bude potřeba podpořit investice do výstavby MBÚ.

Stávající zařízení pro energetické využití odpadů v ČR

Podrobnější údaje o jednotlivých spalovnách a jejich kapacitách najdete na informativním serveru www.odpadjeenergie.cz v sekci kde se u nás vyrábí energie z odpadu.

Přehled spotřeby odpadů v jednotlivých spalovnách

V některých velkých průmyslových kotelnách a cementárnách se také energeticky využívá TAP – tuhé alternativní palivo vyrobené ze směsi podrcených vesměs plastových odpadů.

Příprava nových velkých spaloven v ČR

Při dnešní úrovni technických systémů dnes neexistuje žádný rozumný důvod, proč nevyužívat energii obsaženou v jinak nevyužitelném komunálním odpadu, přesto se při každém novém projektu vzedme velký odpor rádoby ekologických iniciativ, takže postavit novou spalovnu je nadlidský úkol. Na konci roku 2011 není v ČR zahájena výstavby žádné nové spalovny. V přípravě je však několik nových lokalit. Zejména se jedná o Plzeň, Karvinou a Komořany. V myšlenkách investorů zrají i další projekty. Z podstaty věci vyplývá, že každé větší průmyslová nebo sídelní aglomerace by měla mís svoji spalovnu, aby odpad zbytečně necestoval přes polovinu zeměkoule.

Decentralizované systémy - nové vývojové projekty

Kromě velkých spaloven, které známe z velkých měst, existují a nebo vznikají i malé decentralizované systémy, které jsou použitelné v místě vzniku odpadů, což eliminuje velké svozové vzdálenosti a umožňuje lokální využití tepla i tolik ceněné elektrické energie.

Energetické zplyňování a jeho cesta k energetickému využití odpadů

Při energetickém zplyňování kromě oxidačních reakcí charakteristických pro spalování probíhá také celá řada redukčních reakcí, které jsou velice důležité pro rozklad nebezpečných škodlivých látek. Zařízení pro energetické zplyňování jsou tak předurčena k efektivním, ekologicky šetrným způsobům likvidace odpadů, což dokládá celá řada prací Ústavu chemických procesů AV ČR, který se problematikou společného zplyňování biomasy a odpadních plastů dlouhodobě zabývá. Že jde o perspektivní vývojový směr, dokazuje i celá řada projektů v oblasti průmyslového výzkumu a vývoje podpořených z prostředků MPO.

Materiálové a energetické využití odpadů Co-processing

Splňuje kritéria hierarchie způsobu nakládání s odpady a ochrany lidského zdraví a životního prostředí. Odpad slouží k požadovanému nahrazování suroviny.

Použité zdroje

• Informační server o energetickém využití odpadů: http://www.odpadjeenergie.cz
•  Elektronická publikace: Energetické zplyňování a jeho cesta k vyšší účinnosti a energetickému využití odpadů, umístěná na oficiálním informačním serveru MPO: http://www.mpo-efekt.cz/cz/ekis/publikace/21282
• S použitím firemních materiálů a technických podkladů: LCA Studio, SAKO Brno, ELIAV, Pyroinvest, Sokolovská uhelná, ARROWLINE S použitím příspěvků vzdělávacího semináře: Nové technologie pro EVO pyrolýzou a zplyňováním, které najdete v seznamu realizovaných akcí na: http://energis24.cz

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