ДОБИЈАЊЕ ЕНЕРГИЈЕ ИЗ ОТПАДА

MОГУЋНОСТИ КОРИШЋЕЊА ОТПАДНИХ СИРОВИНА ИЗ ПОЉОПРИВРЕДЕ ЗА ДОБИЈАЊЕ ЕНЕРГИЈЕ

Под биомасом као обновљивим извором енергије подразумева се обично материја сачињена од биљне масе, укључујући и производе, нуспроизводе, отпад и остатке те биљне масе, али без штетних и опасних материја, које се могу наћи у бојеним и на неки други начин хемијски третираним дрветом, при процесима у дрвопрерађивачкој индустрији.

Примарна предност биомасе као извора енергије је у њеној обновљивости.

Под биобрикетима се подразумева производ технолошког поступка брикетирања , при чему се добија компактна форма биомасе која има далеко већу запреминску масу, него што је то запреминска маса материјала биомасе од кога је биобрикет направљен.

Поступак брикетирања се састоји у сабијању лигноцелулозног материјала у што мању запремину помоћу преса.

Коришћење дрвета и отпадне биомасе за производњу брикета оправдано са аспекта заштите животне средине и са енергетског аспекта из разлога што производ поседује минимални садржај штетних материја које настају његовим сагоревањем.

У поређењу са количином сумпора код конвенционалних горива, количина сумпора код сагоревања биомасе је 10 - 30 пута мања.

Сагоревањем конвенционалног горива стварају се сумпорни оксиди, који су врло штетни за животну средину, нарочито када дођу у додир с влагом. Тада се ствара сумпорна или сумпораста киселина, која нагриза већину материјала с којима дође у додир.

Улаз у процес сагоревања представља биомаса као гориво, и ваздух (односно кисеоник). Излаз из њега чине: добијена енергија, пепео и гасовити продукти сагоревања са угљен-диоксидом као главним представником. Живи биљни свет процесом фотосинтезе везује угљен-диоксид и уз помоћ сунчеве енергије изграђује своју масу. Чврсти материјални остатак - пепео, такође, као ђубриво учествује у изградњи нове биљне масе. На тај начин се врши рециклирање угљен диоксида и чврстих продуката у природи тако да се притом не ремети постојећа равнотежа, а за систем се каже да је затворен.

Сировина за производњу брикета је квалитетна, налази се свуда у нашем окружењу и не утиче битно на цену производа.

Сагоревањем и манипулацијом овог производа не јавља се прашина и дим, што је важан моменат код одржавања хигијене просторија.

ЗНАЧАЈ КОРШЋЕЊА ЕНЕРГИЈЕ КОМУНАЛНОГ ЧВРСТОГ ОТПАДА

Под комуналним чврстим отпадом се подразумева чврсти отпадни материјал из домаћинстава и комуналних објеката, индустријских постројења, туристичких и трговачких објеката, отпад са јавних површина (паркова, грађевински и други отпаци од рушења), као и пољопривредни отпадни материјал настао услед различитих пољопривредних активности у приградским срединама.

Коришћење енергије комуналног чврстог отпада се подстиче са циљем смањења потрошње фосилних горива, као и смањења емисије гасова који изазивају ефекат стаклене баште.

Економичност коришћења енергије отпада највише зависи од састава и количине отпада.

Комунални чврсти отпад може бити различитог састава и величине. Састоји се од органских и неорганских материја. Величина честица може бити различита, од прашине до кабастих материјала, као што су намештај и разни кућни уређаји и апарати.

Просечна доња топлотна (енергетска) моћ типичног комуналног чврстог отпада износи око 10 MJ/kg.

Свака неправилност при сакупљању и одлагању (или третману) комуналног отпада може да има велике негативне последице. Једна од најзначајнијих је емисија метана (са депонија), који има 23 пута већи утицај на појачање ефекта стаклене баште од угљен-диоксида.

Под појмом сакупљање отпада подразумева се уклањање отпада са места настанка и његов транспорт до места одлагања (депоније), или места његове обраде (постројења за третман отпада). Сакупљање отпада може бити заједничко (све врсте отпада сакупљају се заједно и одвозе на третман) или одвојено (отпад се сакупља по врстама: стакло, папир). Правилно сакупљање свих врста отпада, па и комуналног, подразумева одвојено сакупљање различитих врста отпада.

Место за складиштење треба да задовољава хигијенске захтеве, захтеве заштите од пожара, као и естетске захтеве. Најчешћи вид складиштења је у контејнерима. Место за складиштење не треба бити даље 15 - 20 м од улице и треба бити заштићено од спољних утицаја.

Сметлишта представљају велику опасност за животну средину. Она могу бити извор загађења површинских и поџемних вода, извор заразних болести, пожара, експлозија и других сличних појава. Депоније су много повољније решење, а посебно ако су урађене по одређеним прописима.

Укупна количина отпада пре депоновања може се смањити на више начина: рециклажом (поновним коришћењем отпада), спаљивањем отпада, пиролизом, компостирањем, ферментацијом и коминацијом.

Механички третман подразумева смањење величине, сортирање и сабијање отпада и може бити заступљен као посебан третман или у комбинацији са термичким или биолошким третманом отпада. Механички третман има за циљ да промени физичке, али не хемијске карактеристике отпада.Механичким третманом се из отпада издваја чврсто гориво и рециклабилне сировине из мешаног отпада, који се након тога третира биолошким третманом. Основне механичке операције за сепарацију различитих материјала су: уситњавање, просејавање и магнетна сепарација.

Поједине врсте отпада могу сакупљати одвојено у контејнерима предвиђеним за те врсте отпада, или се поједине врсте отпада могу издвајати из мешавине сакупљеног отпада. Најбоље је да се поједине врсте отпада (материјал који је подложан рециклажи) сакупљају на месту настанка обезбеђивањем контејнера за поједине врсте опада ( органски отпад, папир, стакло, метал, пластични, опасан и остали отпад - углавном кабасти отпад, отпад од електронске и електричне опреме и гуме).

Под рециклажом се подразумева процес враћања корисног отпада у процес производње. Рециклажа отпада јавља се: када треба заштитити животну средину, када је висока цена основне сировине (бакар) и када је висока цена уклањања отпадака.Разни отпадни материјали (папир, стакло, метал) могу се користити као секундарне сировине за производњу. Тиме се смањује количина отпада и прескачу поједини процеси производње (вађење руде), чиме се смањује загађење животне средине.

Пре рециклаже обавља се сортирање материјала и то, визуелно-механичка селекција, електростатичким, магнетним и другим силама (иситњени и измешани отпаци) и сортирање по комадима.

Термички третман подразумева инсинерацију (спаљивање) отпада, гасификацију, пиролизу и плазма процес на високим температурама, уз потпуно или делимично, сагоревање отпада, што доводи до промене хемијских и физичких карактеристика отпада. Током термичког третмана отпада настају гасови који се морају додатно третирати и чврсти остатак, лебдећи пепео и пепео са дна решетке који се морају пречистити.

Биолошки третман отпада подразумева компостирање, анаеробну дигестију и њихову комбинацију. Остаци након биолошког третмана могу бити у течном или чврстом стању, а у зависности од њиховог квалитета, они се даље обрађују, депонују или користе као ђубриво. Гасови који настају током процеса компостирања и анаеробне дигестије морају се контролисати.

Компостирање је биолошки аеробни процес којим се лако разградив органски отпад претвара у угљен-диоксид и стабилну органску материју. Чврсте остатке чине компост и остатак који се након третмана одлаже на депонију. Компостирање је специјални поступак рециклаже и обраде органских отпадака у циљу добијања вештачког ђубрива за пољопривреду.

Ферментација се састоји у томе што се преко слоја растресите земље или преко већ преврелог органског смећа слажу нове количине смећа висине око 1 м, па се тај слој покрије лишћем, односно неким другим растреситим материјалом. Ферментација се обавља у влази од 65 до 70%, па се треба влажити до постизања овог процента. Добијени компаст користи се за ђубрење у пољопривреди.

Коминација је метода која се заснива на уситњавању смећа на посебним уређајима-млиновима, а потом се испушта са водом у канализациони систем, међутим овако самлевен отпад може бити токсичан за водене биоценозе.

Енергија се из органске фракције отпада, како биоразградиве тако и небиоразградиве, може претворити у друге повољније облике енергије на два основна начина: термохемијском конверзијом и биохемијска конверзијом.

Термохемијска конверзија отпада представља термичку декомпозицију органске материје, а као резултат добија се топлотна енергија или гориво, гасовито, течно или чврсто. Процеси термохемијске конверзије су погодни када је реч о третману отпада који садржи висок удео органских материја који нису биоразградиви, а садржај влаге је релативно низак. Најзначајнији поступци термохемијске конверзије отпада су: инсинерација, пиролиза, гасификација и плазма процес.

Биохемијска конверзија се заснива на ензиматској декомпозицији органских материја помоћу микроорганизама, а као резултат добија се метан. Процеси биохемијске конверзије, с друге стране, погоднији су за отпад који садржи високи удео органских биоразградљивих материја и висок садржај влаге. Најзначајнији поступци биохемијске конверзије отпада су анаеробна дигестија и генерисање депонијског гаса.

Инсинерација представља процес контролисаног сагоревања комуналног чврстог отпада, ради смањења запремине и добијања топлотне енергије.

Пиролиза је делимична оксидација током које се постепено повећава температура што резултира стварањем пиролизног гаса. Представља поступак термичке декомпозиције, при којој се материјал загрева спољашњим извором топлоте без присуства ваздуха, а као резултат се добија мешавина чврстог, течног и гасовитог горива. Један део добијеног горива користи се као извор топлотне енергије за пиролизу.

Гасификација је процес који се одвија на високој температури са додатним загревањем отпада, као резултат добијају се гасови високе калоријске вредности (угљен-моноксид, водоник и метан). Гасификација и пиролиза су напредне технологије за коришћење енергије отпада, и још увек нису у потпуности развијене за комерцијалну употребу, за разлику од инсинерације.

Комунални чврсти отпад загрева се на високу температуру од 3.000 до 10.000°Ц. Енергија се ослобађа електричним пражњењем у инертној атмосфери. Овим путем се органски отпад конвертује у гас богат водоником, а неоргански отпад у инертне стаклене остатке.

Анаеробна дигестија је биолошка разградња органског отпада у одсуству кисеоника (у анаеробној средини), при чему се стварају гасови метан и угљен диоксид. Метан представља гас који се може користити као извор енергије.

Највећи део депонијског гаса формира се бактеријском разградњом, бактерија које су присутне у отпаду и земљишту којим се депонија прекрива. За разлику од претходног, у овом случају микробиолошка разградња није у потпуности контролисана, а делимично се одвија и аеробна дигестија. Поступак разградње исти је као и при анаеробној дигестији, као и добијени гас.

Главни параметри од којих зависи могућност коришћења отпада у енергетске сврхе су количина отпада и физичке и хемијске карактеристике отпада.

Главни параметри од којих зависи могућност коришћења отпада у енергетске сврхе су количина отпада и физичке и хемијске карактеристике отпад. Важне физичке и хемијске карактеристике од којих зависи могућност коришћења отпада у енергетске сврхе су величина конституената, густина и садржај влаге. Отпад мале густине по правилу има високи удео папира, пластике и других материја које су сувље, те погодне за сагоревање. Високи садржај влаге узрокује бржу декомпозицију биоразградиве органске фракције у отпаду.

Спаљивањем отпада ослобађа се топлотна енергија која се претвара у друге облике енергије као што су: електрична енергија, топли ваздух, топла вода и пара.

Технологија спаљивања отпада на решеткама је тренутно најраспрострањенија технологија за термичку обраду отпада. Спаљивање отпада се врши се на температури од 850°C минимално 2 секунде. За постројења мале и средње снаге (типично до 5 МW) сагоревање отпада најчешће се врши на решеци. Сагоревање на решетки је поуздана и доказана технологија, а разне изведбе омогућава релативно висок степен контроле и ефикасности.

Велики инсинератори поред покретне решетке имају и ротационе пећи како би се побољшала ефикасност спаљивања отпада. Лебдећи пепео настао током сагоревања, се одводи у посебан део где се сакупља, а ослобођена енергија се користи за производњу топлотне и електричне енергије.

Предности спаљивања отпада су: Смањује се запремина (до 90%) и маса отпада (до 75%), остатак углавном чини пепео (клинкер) који се може рециклирати и користити у грађевинској индустрији. Целокупни комунални отпад може се третирати у овим постројењима без претходног третмана. Висок степен енергетске ефикасности и до 85% у случају комбиноване производње електричне и топлотне енергије. Смањује се потрошња фосилних горива, јер се отпад може користити као замена за фосилна горива. Добија се енергија, која се најчешће користи за загревање воде и одвођења топле воде или паре до потрошача.

Гасови настали инсинерацијом су штетни и морају проћи поступак пречишћавања како би се слободно пустили у атмосферу. Што значи да је потребан систем за пречишћавање.

Приликом спаљивања отпада у гасовима се јављају и неке нове материје као што су халогеноорганска једињења. Тако настаје диоксин, који стиже до биљака, а потом и у људски организам. У организам доспева и путем ваздуха.

Као загађујуће материје при спаљивању отпада јављају се: хлор, флуор, хром, никал, цинк, олово, сулфати и друге материје, односно врста и састав загађујућих материја зависе од састава отпада. Настају кисели и корозивни гасови као што су: хлороводоник, флуороводоник, сумпордиоксид и оксиди азота. Приликом спаљивања отпада у гасовима се јављају и неке нове материје као што су халогеноорганска једињења. Тако настаје диоксин, који стиже до биљака, а потом и у људски организам. У организам доспева и путем ваздуха.