Dywersyfikacja źródeł energii przy wykorzystaniu biomasy i odpadów organicznych

Transkrypt

1 Dywersyfikacja źródeł energii przy wykorzystaniu biomasy i odpadów organicznych dr hab. inż. Andrzej Wojciechowski mgr inż. Adam Doliński andrzej.wojciechowski@imp.edu.pl

2 Ochrona środowiska Przeciętna rodzina w ciągu roku pozbywa się m.in.: - papieru w ilości odpowiadającej 6 drzewom z których ten papier powstał; - puszek metalowych w liczbie ok. 500 szt. - szkła ok. 50 kg; - różnych gatunków metali ok. 35 kg; - tworzyw sztucznych ok. 50 kg. 2

3 Ochrona środowiska o 3

4 Ochrona środowiska Przykładowe składowiska opon: Góry starych opon zalegające na wysypisku w Sesena Nuevo niedaleko Madrytu. 75 tys. ton opon stanowi duże zagrożenie dla środowiska. Największe na świecie składowisko opon w Al Jahra Kuwejt. 4

5 Składowisko opon w Sesena Nuevo k/madrytu o 5

9 Składowisko opon w Sesena Nuevo k/madrytu 9

14 Składowisko opon w Al Jahra, Kuwejt 14

15 Pożar opon na składowisku w Al Jahra 15

16 Pożar opon na składowisku w Buszycach 16

17 Wielkość odpadów powstających z gumy Szacuje się, iż każdego roku powstaje na świecie ok. 1 mld Mg zużytych opon samochodowych. W Polsce, podobnie jak w innych krajach Unii Europejskiej, ok. 80% zużytych wyrobów gumowych stanowią opony. Polski rynek produkcji opon szacowany jest na ok mln sztuk, stanowi to niespełna 6 % rynku europejskiego, ale jednocześnie ponad 40 % rynku nowych państw członkowskich UE. 17

18 Produkcja opon w Polsce o 18

19 Udział % komponentów i materiałów stosowanych w oponach Materiały o i komponenty Opony samochodów osobowych Opony samochodów ciężarowych Kauczuk Sadza 21,5 22 Tlenek cynku 1 2 Siarka 1 1 Dodatki chemiczne 7,5 5 Kord tekstylny 5,5 - Kord stalowy 16,

20 Paliwa - Emisja CO 2 Zawartość energetyczna i emisja CO 2 z wymienionych paliw Paliwo Energia [GJ/t] Emisja CO 2 [kg CO 2 /t] Emisja CO 2 [kg CO 2 /GJ] Opony 25,0 35,0 2,72 85 Węgiel 27,0 2,43 90 Koks naftowy 32,4 3, Ropa naftowa 46,0 3,22 70 Gaz ziemny 39,0 1,99 51 Drewno 10,2 1,

21 Ochrona środowiska Zastosowanie nowych technologii odzysku i recyklingu odpadów likwidują obszary do tej pory mało poznane lub obarczone fałszywymi teoriami, co powoduje szybsze, tak pożądane, przejście do gospodarki zamkniętego obiegu materiałowego Nowe technologie zagospodarowania biomasy i innych odpadów, przyczyniają się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych oraz zanieczyszczenie środowiska Pozyskanie surowców wtórnych z odpadów pozwala na zmniejszenie zapotrzebowania i wydobycia surowców naturalnych co powinno przyczynić się do zmniejszenia degradacji środowiska naturalnego 21

22 Rozkład termiczny odpadów organicznych RODZAJ ROZŁADU TERMICZNEGO NISKOTEMPERATUROWY (320 O C 500 O C) TERMOLIZA WYSOKOTEMPERATUROWY (500 O C 800 O C) PIROLIZA SUROWIEC, WSAD, ODPADY Biomasa, Odpady drzewne Odpady polimerowe i elastomerowe (tworzywa sztuczne, guma) Organiczne odpady komunalne POZYSKIWANY PRODUKT FRAKCJA OLEJOWA FRAKCJA GAZOWA FRAKCJA STAŁA PRODUKTY KOŃCOWE ENERGIA ELEKTRYCZNA ENERGIA CIEPLNA 22

23 Rozkład termiczny odpadów organicznych W nowoczesnych instalacjach do prowadzenia procesu rozkładu termicznego bezpiecznie dla środowiska przetwarzane mogą zostać: elastomery - różnorodne odpady gumowe i zużyte produkty użytkowe, polimery - różnorodne odpady z tworzyw sztucznych oraz wykonane z nich zużyte produkty użytkowe, biomasa, odpady drzewne i poużytkowe mieszane zużyty olej i inne odpady ropopochodne - szlamy, łupki, zanieczyszczone olejami i smarami materiały itp. inne surowce organiczne oraz odpady z elektroniki, materiały wielowarstwowe i wielomateriałowe itp. 23

24 Rozkład termiczny odpadów organicznych Instalacja do rozkładu termicznego WGW-8 24

25 Rozkład termiczny odpadów organicznych Instalacja do rozkładu termicznego WGW-8 25

26 Rozkład termiczny odpadów organicznych Rozkład termiczny odpadów organicznych - załadunek opon samochodowych - rozładunek kordu stalowego 26

27 Rozkład termiczny odpadów organicznych Urządzenie badawczo-półprzemysłowe służące do opracowywania technologii (laboratorium firmy WGW) 27

28 Recykling Tetra-Pak 28

29 Produkty rozkładu termicznego odpadów organicznych 29

30 Proces pozyskiwania produktów dla potrzeb energetycznych 30

31 Dostawy ropy naftowej i gazu do Polski o 31

32 Ilość pozyskanych surowców energetycznych W Polsce jak podają różne źródła, produkuje się Mg opon w ciągu roku i można założyć, że tyle również staje się odpadem, do tego dochodzi około Mg innych odpadów gumowych demontowanych z samochodów wycofanych z eksploatacji i sprzętu AGD. Na tej podstawie można szacować (nie licząc dotychczasowej ilości zmagazynowanych opon), że w procesie rozkładu termicznego rocznie można będzie wyprodukować z ok Mg odpadów gumowych ok Mg oleju i ok Mg gazu, które mogą znaleźć zastosowanie jako paliwo do pozyskiwania energii cieplnej lub elektrycznej. Poprzez rozkład termiczny opon można uzyskać około 20 38% karbonizatu, 35 65% oleju poprocesowego oraz 10 25% frakcji gazowej i 10 20% złomu stalowego. 32

33 Wyniki badań produktów o Olej napędowy Wyniki badań Wymagania Gęstość w temp. 15 o C [kg/m] 875, Zawartość wody [%m/m] 0,098 max.200 mg/kg Zawartość siarki [%m/m] 0,08 max. 10 mg/kg Lepkość kinematyczna w temp. 50 o C [mm 2 /s] 1,494 1,5-4,5 Temp. zapłonu [ o C] pon. 79 pow. 55 Temp. płynięcia [ o C] pon - 57 Wartość opałowa [kj/kg] Ciepło spalania [kj/kg]

34 Wyniki badań produktów Zawartości. składników w pozyskanych olejach węglowodorów alifatycznych. [%(m/m)] węglowodorów aromatycznych. [%(m/m)] Zawartość pierwiastków Al,B,Ca,Fe,K,Na,Ni,P,Pb,Si,Ti i in. [mg/kg] WWA - wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. [mg/kg] Wynik pomiaru 5,0 60,0 Σ poniżej 100 Σ 193,1 Siarka [%(m/m)] 0,44 Chlor [mg/kg] poniżej 10 34

35 Wyniki badań produktów. Skład gazu Typowy skład biogazu [%] Badany skład gazu potermolitycznego [%] Węglowodory ,7 Dwutlenek węgla ,7 Tlenek węgla n.s. 6,7 Azot 0-0,3 n.s. wodór 1-5 n.s. siarkowodór 0-3 n.s. tlen 0,1-0,5 n.s. 35

36 Przykładowe wyniki badań karbonizatów. Właściwości Liczba jodowa Wyniki badań mg/g Wilgotność 1,1 % (max. 24%) Przesiew na siatce głównie poniżej 1 mm Zawartość popiołów 6,9 16,3 % Zawartość węgla 80,7 89,4 % Zawartość siarki 0,8 3,6 % Zawartość części lotnych 3,2 9,9 % Ciepło spalania 27,25 31,1 MJ/kg Gęstość nasypowa 0,18 0,33 g/cm3 36

37 Zakres zawartość niektórych pierwiastków w karbonizatach. Skład elementarny % C 80,7-89,4 H 0,3 3,8 O 0,3 3,5 S 0,8 3,6 N 0,1 0,7 Popiół 6,9 16,3 37

38 KARBONIZAT Przykładowy wynik badań składu chemicznego karbonizatu z opon samochodowych Zawartość pierwiastków [% (m/m)] 1 Glin 0,17 2 Wapń 0,70 3 Chrom, Mangan, Molibden, Nikiel, Tytan, Wanad poniżej 0,01 4 Miedź 0,02 5 Żelazo 0,36 6 Magnez 0,07 7 Fosfor, Cyna poniżej 0,05 8 Ołów poniżej 0,02 9 Cynk 4,06 10 Zawartość węgla [% (m/m)] 82,56 38

39 Potencjalne zastosowanie karbonizatu paliwo (wartość opałowa ok. 30 MJ/kg), surowiec dla procesu Waelz a w łukowych piecach elektrycznych w przemyśle stalowniczym jako czynnik redukcyjny (wspomagający koks), wypełniacz do produkcji rurociągów wykonywanych z polimerów, wypełniacz bitumicznych mieszanek asfaltowych, surowiec do produkcji pigmentów, surowiec do produkcji tuszów do drukarek, do wytwarzania węgla aktywnego, materiał filtracyjny, jako substytut sadzy niezbędny do produkcji wyrobów gumowych, Sorbent do pochłaniania zanieczyszczeń. 39

40 Podsumowanie Dywersyfikacja źródeł energii, szczególnie poprzez opracowanie metod wytwarzania energii z biomasy i odpadów, staje się na obecnym etapie rozwoju gospodarczego koniecznością w celu ochrony środowiska jak również zapewnienia prawidłowego funkcjonowania gospodarczego społeczeństwa. Obowiązująca Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dn. 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych - nie wskazuje produktów odzysku materiałowego jako źródła paliw alternatywnych. 40

41 Podsumowanie Jednym z ważniejszych obszarów działalności badawczo-rozwojowej powinno być wdrażanie nowych technologii w obszarach ochrony środowiska i ekologii w tym recyklingu i odzysku materiałowego w szczególności pozyskiwanie nowych alternatywnych źródeł energii oraz ich dywersyfikacja. Ukierunkowanie zgodne z oczekiwaniami polityki Unii Europejskiej oraz wyznaczonym krajowym kierunkom rozwoju jak również rosnącymi wymogami w obszarze ochrony środowiska w celu podniesienia konkurencyjności krajowych firm na rynkach europejskich 41

42 Podsumowanie Dywersyfikacja źródeł energii powinna być odpowiedzią na rosnące wymagania środowiskowe stawiane sektorowi energetycznemu Rada Europejska w 2014 r. przyjęła Pakiet W zaproponowanej przez Komisję Europejską formie zakładała aż 40-proc. redukcję emisji gazów cieplarniach i osiągnięcie 27-proc. udziału energii odnawialnej w unijnym miksie energetycznym do 2030 r. 42

43 Kontakt: Firma: WGW Green Energy Poland Spółka z o.o. Adres: ul. Kolejowa 105, Łomianki mail: stefanw@onet.pl Stefan Wołosiak

44