Adam Cenian, Bartosz Pietrzykowski

Transkrypt

1 Innowacyjne metody przetwarzania odpadów komunalnych w świetle obowiązujących i planowanych przepisów UE Innovative methods of communal waste utilization in light of existing and planned EU Dirs Adam Cenian, Bartosz Pietrzykowski Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk

2 Strategia UE w sprawie odpadów EU policy on waste Europejska strategia w sprawie odpadów jest określona przez Dyrektywę 2008/98/EC o odpadach Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 listopada 2008 oraz 5 dokumentów interpretacyjnych : Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions tackling the challenges in commodity markets and on raw materials (COM (2011) 25 Final) Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions (COM(2011) 21 Final) Commission decision (draft): rules and calculation methods, November Guidelines on the interpretation of key provisions of Directive 2008/98/EC on waste, 2012 Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions (COM(2014) 398 final)

3 Strategia UE w sprawie odpadów EU policy on waste Zasadnicze kierunki Dyrektywa 2008/98/EC definiuje m.in. poprzez stworzenie hierarchii procesów zagospodarowania odpadów, w tym określając kolejność priorytetów działań - optymalnych z punktu widzenia ochrony środowiska: zapobieganie powstawaniu odpadów/ Prevention and reduction of waste generation przygotowywanie do ponownego użycia/ Reuse recykling / recycling inne metody odzysku, np. odzysk energii / Energy Recovery Unieszkodliwianie na kwaterach / Landfiling

4 Fermentacja/kompostowanie a recykling Recykling Dyrektywa definiuje nie tylko przez określenie procesu ale również powstałe produkty: np. w przypadku kompostowania: Sposób obliczeń przedstawiono w dokumencie Commission decision (draft): rules and calculation methods, z listopada Decyzja ta wskazuje, że cel 50% recyklingu może być osiągnięty poprzez kompostowanie lub fermentację FOOK, pod warunkiem, że poferment przestaje być odpadem a staje się produktem, tzn. może być użyty jako nawóz lub ulepszacz gleby w zastosowaniach rolniczych lub rekultywacji środowiska patrz Art. 2, p. 6. W tym sensie wykorzystanie kompostu lub pofermentu jako paliwa w instalacjach termicznej utylizacji dyskwalifikuje proces kompostowaniu lub fermentacji do kategorii recyklingu, przesuwając je do kategorii niższej w hierarchii procesów zagospodarowania odpadów, tzn. inne metody odzysku.

5 Framework Directive on Waste: 2008/98/EC Directive on Waste: 2008/98/EC określa cele: art. 11 definiuje minimalny poziom recyklingu % dla odpadów komunalnych 70% dla odpadów z rozbiórki; art. 22 stanowi: kraje członkowskie winny tam gdzie to możliwe wspierać separację bio-odpadów dla procesów fermentacji oraz kompostowania u źródła ; COM(2014) 398 final - recykling % dla odpadów komunalnych / municipal wastes 80% dla opakowań /packaging Driving force and motivation Szczególny problem dostępności fosforu/ Phosphorus availability

6 Dyrektywa wymusza zmiany strategii/ Directive enforce necessary changes

7 Konkluzje z regulacji UE/ Conclusions from regulations - ze względu na ograniczenia podaży fosforu wskazana fermentacja/ kompostowanie bioodpadów po separacji u źródła (jakość pofermentu) - uwzględnienie strumienia odpadów dla biogazowni (lub kompostowni) w planach budowy instalacji do termicznej utylizacji odpadów (by ich nie przewymiarować) - spalanie/zgazowanie odpadów (z kogeneracją) w przypadku pre RDF (pow. 6 MJ/kg; ok. 15%) należy wspierać. - układy zero-odpadowe (w tym ograniczanie pofermentu dla strumieni odpadów niesortowanych/trudno utylizowalnych)

8 Zintegrowany system zero odpadowy (TU Wrocław) gospodarka recyrkulacyjna; o obiegu zamkniętym circular economy Brak uwzględnienia produkcji nawozów (zachowanie P)

9 Wysortowane bioodpady Linkoeping - Szwecja

10 Nie sortowane bioodpady (perkolacja/ługowanie) Seria perkolatorów Dwuetapowa fermentacja Sucho/mokra GICON Cottbus poferment spalany niezgodność z EU regul. - trzeba sortować!!!

11 Charakterystyka czasowa fermentatora ze złożem (paked bed) GICON

12 Hydroseparacja BTA pulper firmy BTA Int. + frakcja lekka na powierzchni + frakcja ciężka przy dnie + bioodpady pomiędzy (do fermentacji) + hydrocyklon dla usuniecia piasku Proces ważny dla obróbki FOOK

13 Odpady niesortowane Technologia ekstrudera ciśnieniowego (Vmpress- Italy) Separacja frakcji ciekłej i suchej z niesortowanych SOK z wykorzystaniem specjalnej komory ciśnieniowej ( bar) z otworami w zewnętrznej ściance. - the organic part of the waste is extracted through the holes and physically separated from the dry one. - dry fraction as it exits from the extruder press can be utilized in grid burning plants or can be used for production of high quality fuel (RDF) - wet fraction is suitable to be utilized into anaerobic digestion plants for the production of biogas considerable reduction of waste volume (1 1/3), energy efficiency 40% Recykling 50 %??

14 Biosuszenie i pryzmy energetyczne + spadek masy + możliwe problemy zdrowotne ze względu na unoszone mkb Separacja tworzyw sztucznych, szkła i metali

15 Autoclawowanie bioodpady niesortowane temperatura 160 o C ciśnienie 5,2 bar celem eliminacja odorów oraz patogenów I co dalej??

16 Autoklawowanie w technologii RotoSTERIL Bioelectra Group SA - optyczna separacja na frakcje Opcja: fermentacja frakcji biodegradowalnej

17 Objętość [dm 3 ] Ograniczenie trudno zbywalnego pofermentu 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Motywacja Często nie ma dostatecznego zbytu na poferment Cel badań: - wykorzystać (zmniejszyć ilość) poferment - zwiększyć produkcję biogazu HTL + usuwanie biogenów (amoniak & P) 0, Czas fermentacji [dni] Rasulty + zmniejszono ilość pofermentu - > 40% + zwiększono ilość biogazu % + biogaz o dużej zawartości (nawet 75% CH4)

18 Termiczna depolimeryzacja Pilotowa instalacja w Carthage, Missouri. 1. Etap: 500 K przy ciśnieniu do 4 MPa w czasie ok. 15 min. 2. Etap: 750 K 500 baryłek oleju napędowego z 270 tons indyczych odpadów oraz 20 tons tłuszczu wieprzowego

19 Depolimeryzacja tworzyw sztucznych + katalityczna depolimeryzacja odpadowych poliolefin poprzez ich rozpad w warunkach katalitycznych i wysokiej temperatury Substrat: polietylen (-CH2-CH2-) n i polipropylen (-CH2-CH(CH3)-) n foliowe worki, reklamówki, opakowania środków czystości i kosmetyków, opakowania produktów spożywczych, części urządzeń gospodarstwa domowego, części odbiorników tv i rtv, części zabawek, części techniki komputerowo biurowej, plastikowe pojemniki, kontenery, części rur oraz izolacji oraz części samochodowe z tworzyw sztucznych Produkt: syntetyczny olej parafinowy będący komponentem oleju napędowego oraz substytutem olei grzewczych. Znajduje on szerokie zastosowanie m.in. do produkcji smarów, parafiny, past przemysłowych oraz jako źródło energii elektrycznej i ciepła w instalacjach kogeneracyjnych. Recykling gdy oleje syntetyczne byłyby wykorzystywane w przemyśle chemicznym do produkcji smarów, parafiny, past przemysłowych i in., z wyłączeniem paliw drugiej generacji.

20 Ekstruzja elementów konstrukcyjnych z odpadowych tworzyw sztucznych Materiał : mieszanina odpadowego polietylenu i polipropylenu Technologie: ekstruzji lub formowania poprzez nadmuch roztopionego materiału Recykling materiałowy Innotechnika Sp.z o.o., Gdynia

21 Biowęgiel/ Biocoal Odpady drzewne wooden wastes Osady ciekowe Sewage sludge

22 IMP PAN Gdańsk + zgazowanie parowe CHP: kwe UWM 100 kwc/ 40 kwe + zgazowanie w tlenie + trudno utylizowane odpady gospodarcze Instalacje CHP na syngazie PCZ/ IBWM Olsztyn 180 kwc/ 75 kwe + zgazowanie osadów ściekowych + układ współprądowy + wstępne podgrzewanie biomasy IChPW CHP: 1 MW 350 kwe + zrębki MTF CHP: 4 MW + pióra indycze i kurze

23 Zgazowanie w Indykpolu Olsztyn pióra z indyka pióra kurczaków

24 Reaktory IMP PAN i Xenenergo

25 Wnioski - ze względu na ograniczenia podaży fosforu wskazana fermentacja/ kompostowanie bioodpadów po separacji u źródła (jakość pofermentu) - uwzględnienie strumienia odpadów dla biogazowni (lub kompostowni) w planach budowy instalacji do termicznej utylizacji odpadów (by ich nie przewymiarować) - spalanie/zgazowanie odpadów (z kogeneracją) w przypadku pre RDF (pow. 6 MJ/kg; ok. 15%) należy wspierać. - układy zero-odpadowe (w tym ograniczanie pofermentu dla strumieni odpadów niesortowanych/trudno utylizowalny) - wskazane lepsze wykorzystanie polimerów (odzysk materiałowy) - IMP PAN zaprasza do współpracy we wdrażaniu nowych technologii : zgazowania, biogazowni oraz odzysku materiałowego i energetycznego

26 Thanks for attention