Przemysł przetwarzania odpadów na energię wykorzystuje kilka metod przetwarzania odpadów. Stałe odpady komunalne i przemysłowe są przetwarzane na energię elektryczną, a czasami na ciepło dla przetwórstwa przemysłowego i systemów ciepłowniczych. Głównym procesem jest oczywiście spalanie, ale pośrednie etapy pirolizy, gazyfikacji i fermentacji beztlenowej są czasami wykorzystywane do przekształcenia odpadów w użyteczne produkty uboczne, które są następnie wykorzystywane do generowania energii przez turbiny lub inne urządzenia. Technologia ta zyskuje szerokie uznanie na całym świecie jako bardziej ekologiczna i czystsza forma energii niż tradycyjne spalanie paliw kopalnych oraz jako sposób na zmniejszenie produkcji odpadów.
Rodzaje przetwarzania odpadów na energię
Spalanie
Spalanie jest procesem przetwarzania odpadów, który polega na spalaniu bogatych w energię substancji zawartych w materiałach odpadowych, zazwyczaj w wysokiej temperaturze około 1000 stopni C. Przemysłowe instalacje do spalania odpadów są powszechnie określane jako instalacje do pozyskiwania energii z odpadów i często są to duże elektrownie. Spalanie i inne wysokotemperaturowe systemy przetwarzania odpadów są często określane jako "obróbka termiczna". Podczas tego procesu odpady są przekształcane w ciepło i parę, które mogą być wykorzystane do napędzania turbiny w celu wytworzenia energii elektrycznej. Wydajność tej metody wynosi obecnie ok. 15-29%, choć ma ona potencjał poprawy.
Piroliza
Piroliza to inny proces przetwarzania odpadów, w którym rozkład stałych odpadów węglowodorowych, zwykle tworzyw sztucznych, odbywa się w wysokiej temperaturze bez obecności tlenu, w atmosferze gazów obojętnych. Obróbka ta jest zwykle prowadzona w temperaturze 500 °C lub wyższej, co zapewnia wystarczającą ilość ciepła do rozłożenia długołańcuchowych cząsteczek, w tym biopolimerów, na prostsze węglowodory o niższej masie.
Gazyfikacja
Proces ten jest stosowany do wytwarzania paliw gazowych z cięższych paliw oraz z odpadów zawierających materiał palny. W tym procesie substancje węglowe są w wysokiej temperaturze przekształcane w dwutlenek węgla (CO2), tlenek węgla (CO) i niewielką ilość wodoru. W tym procesie powstaje gaz, który jest dobrym źródłem energii użytkowej. Gaz ten może być następnie wykorzystany do produkcji energii elektrycznej i ciepła.
Zgazowanie łukiem plazmowym
W tym procesie palnik plazmowy jest używany do jonizacji materiału bogatego w energię. Powstaje syngaz, który może być następnie wykorzystany do produkcji nawozu lub wytworzenia energii elektrycznej. Metoda ta jest bardziej techniką utylizacji odpadów niż poważnym sposobem generowania gazu, często zużywa tyle energii, ile może dostarczyć produkowany przez nią gaz.
Przyczyny przekształcania odpadów w energię
Ponieważ technologia ta zyskuje szerokie uznanie na świecie w odniesieniu do produkcji odpadów i zapotrzebowania na czystą energię.
- Unikanie emisji metanu ze składowisk odpadów
- Kompensuje emisję gazów cieplarnianych (GHG) z produkcji energii elektrycznej z paliw kopalnych
- Odzyskuje i przetwarza cenne zasoby, takie jak metale
- Wytwarza czystą, niezawodną energię i parę z obciążeniem podstawowym
- Wykorzystuje mniej gruntów na megawat niż inne źródła energii odnawialnej
- Trwałe i stabilne źródło paliwa odnawialnego (w porównaniu do wiatru i słońca)
- Niszczy odpady chemiczne
- Rezultatem są niskie poziomy emisji, zwykle znacznie poniżej dozwolonych poziomów
- Katalitycznie niszczy tlenki azotu (NOx), dioksyny i furany za pomocą selektywnej redukcji katalitycznej (SCR)
Jakie są zagrożenia gazowe?
Istnieje wiele procesów przekształcania odpadów w energię, należą do nich, biogazownie, wykorzystanie odpadów, basen z odciekami, spalanie i odzysk ciepła. Wszystkie te procesy stwarzają zagrożenia gazowe dla osób pracujących w tych środowiskach.
W biogazowni wytwarzany jest biogaz. Powstaje on, gdy materiały organiczne, takie jak odpady rolnicze i spożywcze, są rozkładane przez bakterie w środowisku pozbawionym tlenu. Jest to proces zwany fermentacją beztlenową. Po wychwyceniu biogazu można go wykorzystać do produkcji ciepła i energii elektrycznej dla silników, mikroturbin i ogniw paliwowych. Oczywiście biogaz ma wysoką zawartość metanu, jak również znaczną zawartość siarkowodoru (H2S), a to generuje wiele poważnych zagrożeń gazowych. (Więcej informacji na temat biogazu można znaleźć na naszym blogu). Istnieje podwyższone ryzyko pożaru i eksplozji, zagrożeń związanych z ograniczoną przestrzenią, uduszenia, wyczerpania tlenu i zatrucia gazem, zwykleH2Slub amoniakiem (NH3). Pracownicy w biogazowni muszą mieć osobiste detektory gazu, które wykrywają i monitorują gaz palny, tlen i gazy toksyczne, takie jakH2Si CO.
W zbiornikach na śmieci często można znaleźć gaz palny metan (CH4) oraz gazy toksyczneH2S, CO i NH3. Dzieje się tak dlatego, że bunkry na śmieci są budowane kilka metrów pod ziemią, a detektory gazu są zwykle montowane wysoko w pomieszczeniach, co utrudnia ich serwisowanie i kalibrację. W wielu przypadkach praktycznym rozwiązaniem jest system próbkowania, ponieważ próbki powietrza można przynieść w dogodne miejsce i dokonać pomiaru.
Odciek to ciecz, która odpływa (wypłukuje) z obszaru, w którym gromadzone są odpady, przy czym baseny z odciekiem stanowią szereg zagrożeń gazowych. Obejmują one ryzyko wystąpienia gazu palnego (zagrożenie wybuchem),H2S(trucizna, korozja), amoniaku (trucizna, korozja), CO (trucizna) oraz niekorzystnego poziomu tlenu (uduszenie). Basen odcieków i przejścia prowadzące do basenu odcieków wymagające monitorowania CH4,H2S, CO, NH3, tlenu (O2) iCO2. Wzdłuż dróg prowadzących do basenu odciekowego należy umieścić różne detektory gazowe, z wyjściem podłączonym do zewnętrznych central sterujących.
Spalanie i odzyskiwanie ciepła wymaga wykrywania O2 oraz toksycznych gazów: dwutlenku siarki (SO2) i CO. Wszystkie te gazy stanowią zagrożenie dla osób pracujących w pomieszczeniach kotłowni.
Innym procesem, który jest klasyfikowany jako zagrożenie gazowe, jest płuczka powietrza wylotowego. Proces ten jest niebezpieczny, ponieważ spaliny ze spalania są wysoce toksyczne. Zawierają one bowiem takie zanieczyszczenia jak dwutlenek azotu (NO2), SO2, chlorowodór (HCL) i dioksyny. NO2 i SO2 są głównymi gazami cieplarnianymi, natomiast HCL wszystkie wymienione tu rodzaje gazów są szkodliwe dla zdrowia człowieka.
Aby przeczytać więcej o branży waste to energy, odwiedź naszą stronę branżową.
