Osady ściekowe odpad czy biomasa?

Transkrypt

1 Osady ściekowe odpad czy biomasa? Autor: Dr inż. Sebastian Werle, Politechnika Śląska ( Energetyka Cieplna i Zawodowa, nr 12/2010) Polska dysponuje sporymi zasobami biomasy stałej. Nadzieje na energetyczne wykorzystanie tego surowca zdają się być jeszcze większe. Przypisując do tradycyjnej biomasy osady ściekowe jej zasoby zwiększyłyby się jeszcze bardziej. Pozostaje zatem zadać pytanie: czy osad ściekowy to biomasa? (red.) Polska energetyka stoi przed poważnymi wyzwaniami. Wysokie zapotrzebowanie na energię, nieadekwatny poziom rozwoju infrastruktury wytwórczej i transportowej paliw i energii, znaczne uzależnienie od zewnętrznych dostaw gazu ziemnego i niemal pełne od zewnętrznych dostaw ropy naftowej oraz zobowiązania w zakresie ochrony środowiska, w tym dotyczące klimatu, powodują konieczność podjęcia działań zapobiegających pogorszeniu się sytuacji odbiorców paliw i energii. Jednocześnie należy mieć na uwadze ostatnie niekorzystne zjawiska w światowej gospodarce, takie jak wahania cen surowców energetycznych, rosnące zapotrzebowanie na energię ze strony krajów rozwijających się oraz wzrastające zanieczyszczenie środowiska. Z tego względu prowadzenie polityki energetycznej wymaga nowego podejścia. W ramach zobowiązań ekologicznych Unia Europejska wyznaczyła na 2020 rok [1] cele ilościowe, tzw. 3x20%. Polska, jako kraj członkowski Unii Europejskiej, czynnie uczestniczy w tworzeniu wspólnotowej polityki energetycznej, a także dokonuje implementacji jej głównych celów. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii Zwiększenie wykorzystania tych źródeł niesie za sobą większy stopień uniezależnienia się od dostaw energii z importu. Promowanie wykorzystania OŹE pozwala na zwiększenie stopnia dywersyfikacji źródeł dostaw oraz stworzenie warunków do rozwoju energetyki rozproszonej opartej na lokalnie dostępnych surowcach. Energetyka odnawialna to zwykle niewielkie jednostki wytwórcze zlokalizowane blisko odbiorcy, co pozwala na podniesienie lokalnego bezpieczeństwa energetycznego oraz zmniejszenie strat przesyłowych. Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych cechuje się niewielką lub zerową emisją zanieczyszczeń, co zapewnia pozytywne efekty ekologiczne. Rozwój energetyki odnawialnej przyczynia się również do rozwoju słabiej rozwiniętych regionów, bogatych w zasoby energii odnawialnej. Energetyczne wykorzystanie biomasy stałej jest najszybciej rozwijającym się sektorem energetyki odnawialnej w Polsce. Prognozowane zapotrzebowanie na energię finalną (w ktoe),

2 wytwarzaną z biomasy stałej w rozbiciu na energię elektryczną oraz ciepło, przedstawiono w tabeli 1. Tab. 1. Zapotrzebowanie na energię finalną brutto z biomasy stałej w podziale na rodzaje energii [ktoe] [2] Energia elektryczna 159,2 298,5 503,2 892,3 953,0 994,9 Ciepło 4249,8 4315,1 4595,7 5405,9 5870,8 6333,2 Jak widać, wg prognoz z wykorzystaniem biomasy stałej wiąże się duże nadzieje. Jest to głównie spowodowane dość dużymi zasobami tego surowca w Polsce. Problem osadów ściekowych Osady ściekowe powstają w komunalnych i przemysłowych oczyszczalniach ścieków w procesie oczyszczania ścieków [3, 4]. Strumień osadów bardzo szybko wzrasta, tworząc kolejną grupę odpadów wymagającą zgodnego ze standardami prawa wspólnotowego rozwiązania ich zagospodarowania [5]. Ilość wytworzonych osadów ściekowych w Polsce systematycznie wzrasta. W 2000 roku wytworzono 1063 tys. ton s.m., a w roku 2007 w 3041 oczyszczalniach ścieków już 1088,8 tys. ton s.m. [6]. Na podstawie założeń demograficznych tendencja ta w ciągu najbliższych lat ma się pogłębić. Dziś wciąż dominującym kierunkiem zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych jest ich składowanie. Na rysunku 1 pokazano dzisiejszą strukturę gospodarki osadami ściekowymi [6] % 22% 1% 8% 30% Rys. 1. Struktura gospodarki osadami ściekowymi, 1 stosowane w rolnictwie, 2 stosowane do rekultywacji terenów, w tym gruntów na cele rolne, 3 stosowane do upraw roślin przeznaczonych do produkcji kompostu, 4 przekształcone termicznie, 5 składowane Z punktu widzenia zobowiązań wynikających z wprowadzania prawa wspólnotowego, powyższa struktura wykorzystania osadów jest wysoce niekorzystna. Głównym problemem jest wysoki odsetek składowanych osadów oraz praktycznie brak instalacji do termicznego przekształcania osadów ściekowych. Zgodnie z [3] prognozuje się, iż w roku 2018 odsetek termicznie unieszkodliwianych osadów wzrośnie do 59%. By móc ten stan osiągnąć konieczny jest rozwój technologii termicznego

3 przekształcania osadów. Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych przewidział finansowanie takich przedsięwzięć. Przykładem mogą być licznie oddawane do użytku instalacje odwodnienia, suszenia i granulacji osadu (np.: Żary, Rzeszów, Iława, Kozienice, Zielona Góra, Grudziądz, Myszków, Piaseczno i wiele innych), które charakteryzują się dodatkową korzyścią wytworzenia paliwa formowanego, przeznaczonego na rynek paliwowy. Czy osad ściekowy jest biomasą? Według Encyklopedii PWN biomasa [gr. bíos życie, łac. massa ciasto ] to masa materii organicznej zawartej w organizmie zwierzęcia lub rośliny; także ilość materii organicznej wytworzonej przez populację, zespół organizmów danego środowiska, na danej przestrzeni, w jednostce czasu. Jednakże definicja ta nie jest przydatna, jeśli myśli się o biomasie, jako potencjalnym źródle energii. Według definicji Unii Europejskiej [7], biomasa oznacza ulegającą biodegradacji część produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także ulegającą biodegradacji część odpadów przemysłowych i miejskich. Kiedy mówimy o polskim ustawodawstwie i wynikającej z niego definicji biomasy, należy wymienić dwa Rozporządzenia. Pierwsze z nich to Rozporządzenie Ministra Środowiska [8] w sprawie standardów emisyjnych z instalacji. Zgodnie z nim biomasa rozumiana jako: 1. produkty składające się w całości lub w części z substancji roślinnych pochodzących z rolnictwa lub leśnictwa spalane w celu odzyskania zawartej w nich energii; 2. następujące odpady: roślinne z rolnictwa i leśnictwa, roślinne z przemysłu przetwórstwa spożywczego, jeżeli odzyskuje się wytwarzaną energię cieplną, włókniste roślinne z procesu produkcji pierwotnej masy celulozowej i z procesu produkcji papieru z masy, jeżeli odpady te są spalane w miejscu, w którym powstają, a wytwarzana energia cieplna jest odzyskiwana, korka, drewna, z wyjątkiem odpadów drewna zanieczyszczonego impregnatami i powłokami ochronnymi, które mogą zawierać związki chlorowcoorganiczne lub metale ciężkie oraz drewna pochodzącego z odpadów budowlanych lub z rozbiórki. Produkt i odpad jednocześnie Analizując powyższe informacje, widać, iż biomasa może być produktem, ale także odpadem. Biomasa określana jako odpad mieści się w klasyfikacji zdefiniowanej przez Ministra Środowiska w Rozporządzeniu [9] w sprawie katalogu odpadów. Zatem biomasą są odpady należące do grup:

4 1. 02 Odpady z rolnictwa, sadownictwa, upraw hydroponicznych, rybołówstwa, leśnictwa, łowiectwa oraz przetwórstwa żywności; Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli, masy celulozowej, papieru i tektury; Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli, masy celulozowej, papieru i tektury. Biomasa rozumiana natomiast jako produkt to np. drewno, zrębki, pellety czy też rośliny z upraw energetycznych. Druga z definicji biomasy wynika wciąż z obowiązującego Rozporządzenia Ministra Gospodarki [10]. Według niej biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty i części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji. Ze względu na znaczną zawartość substancji organicznych w osadach ściekowych, a tym samym na ich podatność na procesy rozkładu, osady ściekowe uznaje się za ulegające biodegradacji. W myśl tej znacznie szerszej od poprzedniej definicji do biomasy zaliczyć można osady ściekowe, które są klasyfikowane we wcześniej wspomnianym Katalogu odpadów w grupie 19 - Odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej i wody do celów przemysłowych (podgrupa odpady z oczyszczalni ścieków nie ujęte w innych grupach; kod ustabilizowane osady ściekowe). Z uwagi jednak na nowelizację ustawy Prawo energetyczne [11] oraz konieczności realizacji zobowiązań międzynarodowych z zakresu zwiększania udziału energii ze źródeł odnawialnych, obecnie trwają prace (etap konsultacji społecznych) nad nowym projektem wcześniej wymienionego Rozporządzenia [10]. W myśl tego projektu biomasa to stałe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej lub leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów i pozostałości rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji, oraz ziarna zbóż niespełniające wymagań jakościowych dla zbóż w zakupie interwencyjnym ( ) i ziarna zbóż, które nie podlegają zakupowi interwencyjnemu. Projekt ten wprowadza także osobną definicję dla biomasy leśnej, czyli biomasę powstałą na terenie lasu oraz w wyniku jej przetworzenia, a także biomasę stanowiącą odpad lub pozostałość z procesu przetwarzania biomasy powstałej na terenie lasu lub odpady z przemysłu przetwarzającego odpady z produkcji leśnej. Wprowadzenie tej definicji ma na celu wyraźne określenie granicy przedmiotowego rodzaju biomasy tak, aby nie było problemu z jej zdefiniowaniem, co w dotychczasowej praktyce wielokrotnie miało miejsce. Widać, iż definicje te zmierzają ku definicji unijnej [7], znacznie pojęciowo szerszej, według której osady ściekowe należy definiować, jako biomasę.

5 Zakres stosowania definicji Przytoczone definicje mają ścisły obszar zastosowania. Definicja wg Rozporządzenia Ministra Środowiska jest wykorzystywana w celu ustalania warunków środowiskowych związanych z wprowadzaniem gazów i pyłów do powietrza. W myśl tego rozporządzenia osady ściekowe nie są zaliczane do biomasy, a proces termicznego przekształcania osadów ściekowych należy traktować jak proces termicznego przekształcania odpadów. Standardy takie są znacznie bardziej rygorystyczne. Należy dodatkowo brać pod uwagę fakt, że instalacje termicznego przekształcania odpadów, które mieszczą się w definicji biomasy, podlegają pewnym uproszczeniom, do których należy m.in. zwolnienie z obowiązku przestrzegania specjalnych wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów [12]. Warto jednak podkreślić, iż jeżeli w instalacji jednocześnie wraz z paliwami są spalane odpady inne niż niebezpieczne w ilości nie większej niż 1% masy tych paliw, to do instalacji tej nie stosuje się przepisów dotyczących współspalania odpadów w zakresie standardów emisyjnych. Druga z przedstawionych definicji wynika z Rozporządzenia, które służy potrzebie rozliczania udziału energii pochodzącej z odnawialnych źródeł energii. W związku z tym, z punktu widzenia ustawy Prawo energetyczne termiczna utylizacja osadów ściekowych to proces produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Definicja ta umożliwia zatem przedsiębiorstwom wywiązanie się z nałożonych prawem energetycznym obowiązków. Dwie definicje, dwa cele W polskim porządku prawnym istnieją dwie definicje biomasy, które należy stosować do dwóch różnych celów. Dla celów ustalenia, jakie obowiązki wynikające z przepisów ochrony środowiska, korzystać należy z definicji Ministra Środowiska. Przy współspalaniu osadów ściekowych w ilości do 1% w masie paliwa, standardy emisyjne dla paliw nie ulegają zmianie. Przy współspalaniu osadów w ilości ponad 1%, należy prowadzić ciągły pomiar emisji zanieczyszczeń, w tym HCl i HF, a także ciągłych pomiarów prędkości przepływu spalin, temperatury spalin, ciśnienia statycznego spalin oraz współczynnika wilgotności. Dla potrzeb rozliczenia udziału energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych stosujemy definicję Ministra Gospodarki. Zgodnie z obowiązującym prawem osady ściekowe uznaje się za czystą biomasę neutralną pod względem CO 2, której przydzielono wskaźnik emisji CO 2 wynoszący zero. Literatura oraz pełna wersja artykułu dostępne są na