Potencijal i mogućnosti energetskog korišćenja otpada koji se može svrstati u biomasu

KONFERENCIJA O BIOMASI

Privredna komora Srbije

Beograd, 3/12/2013. godine

Aleksandar Jovović

Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet

Pregled tehnički iskoristivog potencijala OIE (od 2012. godine) – Nacrt Strategije Energetike do 2025/2030. godine, 2013. god.

Biodegradabilnost/Biorazgradljivost

Heterogenost otpada kao problem

• Komunalni otpad/Municipal solid waste (MSW) je mešavina različitih materijala koji moraju da budu odloženi na način dovoljno siguran po žs.

• U nekom prethodnom periodu pod tim su se podrazumevale deponija.

• Medjutim, MSW sadrži reaktivne bio elemente koji dovode do formiranja metana (problem kao GHG9 ili do problema sa zagadjenjem podzemnih voda procednim vodama i sl.

• Iz tog razloga deponije ne bi trebalo razmatrai kao opciju za netretiran otpad

Direktno odlaganje na deponije u %

To isto ali u EU, %

Republika Srbija • gradsko stanovništvo

generiše prosečno 1 kg komunalnog otpada po stanovniku na dan, dok seosko stanovništvo prosečno generiše 0,7 kg otpada/stanovniku/dan.

• u Beogradu se dnevno generiše 1,2 kg otpada/stanovniku.

• na osnovu popisa, gradsko stanovništvo čini 57%, dok je 43% seoskog stanovništva.

• u proseku, stanovnik Republike Srbije generiše 0,87 kg komunalnog otpada/dan (318 kg/godišnje)

Hijerarhija WM

• Osnovna delatnost (istorijska misija) upravljanja otpadom, da obezbedi zdravstvenu sigurnost u urbanim sredinama je, bar što se tiče većeg dela Evrope, ispunjena.

• Danas su tri druga aspekta postala mogo značajnija i izazov za održivi sistem upravljanja otpadom:• zaštita životne sredine,• očuvanja resursa (energetskih, materijalnih i zemljišta), i• dostizanje što nižih troškova upravljanja (po mogućnost for free).

• U tom smislu obično se hijerarhija strategija upravljanja otpadom razmatra kao

• prevencija nastajanja otpada,

• ponovno korišćenje i reciklaža pojedinih komponenti, kao što su papir, metali, staklo, i jednim delom plastični/veštački materijali

• kompostiranj ili anaerobna digestija orgasnkih delova

• inertizacija ostatka termičkim tretmanima uz iskorišćenje energije, i na kraju

• odlaganje

Hijerarhija WM (nast.)

Reciklaža početkom 20tog veka

Insineracija krajem 19tog veka

Postizanje ciljeva

• Nemačka: Tehničke instrukcije o otpadu iz naselja (TASi) o zabrani deponovanja biodegradabilnog otpada od 1.6.2005. godine

• Švajcarska: Zabrana deponovanja sagorljivog dela otpada od 2000.• Norveška: Zabrana deponovanja biodegradabilnog otpada od 2001.• Austrija: Zabrana deponovanja netretiranog otpada od 2004. godine

Cilj 2020: Potpuno iskorišćenje komunalnog otpada

EU - Ciljevi

POSTUPCI

Termički tretmanPonovno iskorišćenje energije i delimično materijala direktnim sagorevanje (a takodje i pirolitičkim i gasifikacionim procesima).

Anaerobni tretmanPonovno iskorišćenje energije i materijala fermentacijom organskog otpada dobijanjem biogasa

Iskorišćenje deponijskog gasaIskorišćenje metana iz postojećih deponija, uz sprovodjenje zabrana deponovanja novog nepreradjenog otpada

Termički tretman ukratko

•Pogodan za organske otpade•Obuhvata različite procese i tehnička rešenja•Sva zahtevaju visoka ulaganja•Proces regulisan vrlo oštrim propisima•Za rad neophodan obrazovan kadar•Srednji do visoki troškovi održavanja•Generiše iskoristljivu energiju•Generiše nusprodukte sa kojima se mora rukovati pod posebnim uslovima

•Vrlo loše prihvaćen od strane javnosti zbog grešaka u prošlosti

Tehnike za termički tretman

Source: Bilitewski

Nus-produkti insineracije

Mogu biti: •Čvrsti•Tečni

•gasoviti

Obuhvataju:• Iskorišćene materijale kao što su

metali, HCl i sl.•Dimne gasove

•Mulj i pepeo•Otpade iz prečišćavanja dimnih

gasova•Otpadne vode

Dimni gasovi-emisije

Dimni gasovi-emisije

Emisije PCDD/F u Nemačkoj

Container-Terminal Altenwerder, Hamburg (3 million TEUs annually)

Application of ash during construction

WtE postrojenja su medjunarodno priznata kao postrojenja koja dovode do smanjenja nastajanja GHG

The Eight Emerging Large-Scale Clean Energy Sectors include1. Onshore Wind2. Offshore Wind3. Solar Photovoltaic (PV)4. Solar Thermal Electricity Generation (STEG)5. Municipal Solid Waste-to-Energy (MSW)6. Sugar-based Ethanol7. Cellulosic and Next Generation Biofuels8. Geothermal Power

Moguća unapredjenja

Posebno sakupljanje i iskorišćenje

otpada

Insineracija otpada

Mehaničko-biološki tretman

Ciljevi MBT

1. Smanjenje zapremine koja bi bila deponovana2. Smanjenje mikrobiološke aktivnosti3. Smanjen je mase opasnih materioja4. Iskorišćenje materijala i energije (SRF-RDF-

biogas-kompost)

MBT u Nemačkoj – Zahtevi za kvalitetom SRF/RDF

Potential consumer Calorific value

Granulometric properties

Content of chlorine

Waste incineration 6-12 MJ/kg no special requirements

no special requirements

Grate combustion < 300 mm

Fluidized bed combustion

< 100 mm

WtE-plants

Pyrolysis

11-17 MJ/kg

< 300 mm

< 2 %

pit coal (dust feeding) > 14 MJ/kg < 20 mm

brown coal (dust feeding)

> 11 MJ/kg < 25 mm

Industrial co-incineration

brown coal (fluidized bed combustion)

> 11 MJ/kg < 50 mm

< 1 %

Primary firing system > 20 MJ/kg < 30 mm

Calciner firing system 14-18 MJ/kg < 35 mm

Cement kiln

Fluidized bed combustion

> 11 MJ/kg < 50 mm

< 1 %

Uticaj odvojenog skupljanjai reciklaže na toplotnu moć

10 9.5 7.5 12 20

0

20

40

60

80

100

120

neobdelanikomunalni

odpadki

10% papirja in50% stekla

50% papirja,plastike, stekla

50% papirja,plastike,

stekla, kovin,bio-odp

ločevanje lahkein težke frakcije

kurilna vrednost

izločeno

ostanek

Druge metode konverzijebiootpada u energente

Pirolizatermička razgradnja u gas/tečno gorivo/čvrsti ostatak

(čadj), srednje-visoke temperature, bez vazduhaGasifikacija

Proces nepotpunog sagorevanja (nedovoljan višak vazduha) uz dodatak vodene pare i dr., proizvodi – gas i

čvrsti ostatak

Biohemijski procesi: Anaerobna digestija

Kontrolisana fermentacija u cilju proizvodnje alkoholaProizvodnja etanola, metanola

Pyrolyzer—Mitsui R21

Fleksibilnost gasifikacije

Konverzija biootpada u gorivo

Resultati:Alcohol (Ethanol)Biogas (Methane)SyngasGasoline (Biocrude) Diesel Fuel (Plant Oil)

Anaerobni digestor

Pretvara životinjski ili biljni otpad u metan

Tipični primenljivi otpadi:Djubrivo (sa farmi svinja, živine i sl.)Otpad iz mlinova maslina i sl.Otpad/otpadne vode iz prerade krompira (izuzetno visok BPK)

Otpad iz prerade šećerne trske u metan

Plastični materijali izradjeni od pirolitičkog ulja (drvni otpad-čips)

AWM DRY FERMENTATION PLANT - MUNICH

Types of waste: Biowaste (Kitchen and Garden Waste)Capacity: 25,000 tons/yearCombined heat & power plant (CHP) electric output: 3 x 190 kilowatt (electric)Fermentation residues are processed into finished compost which is then returned to the biomass

cycle as valuable fertilizer (ca. 9,000 tons/year)

Advantages:• Simple technology• Low maintenance costs• Low process energy consumption• Low susceptibility to interfering substances (e.g. foils or woody or fibrous constituents)• Greatly reduced emission

Source: BEKON, AWM München

KIRCHSTOCKACH MULTI STAGE WET FERMENTATION PLANT

Types of waste: Biowaste with a high content of garden waste (>30%)Capacity: 30,000 tons/yearBiogas yield: 1.85 Million m³/year (Heating value ~ 22 – 25 MJ/m3)Combined heat & power plant (CHP) electric output: 2 x 310 kilowatt (electric)

Advantages:• Short retention time• High biogas yield• High methane content in biogas• Greatly reduced emission• Heat generated is used by houses nearby

Source: BTA

Status quo

Type presentation title here21/04/23

Type presentation title here21/04/23

Vrsta otpada Biokanta Rec. mat OstaloBaštenski otpad 85% 5% 10%Ostali biorazgradivi otpad 85% 5% 10%Papir 3% 95% 2%Staklo 3% 15% 82%Karton 3% 95% 2%Kompozitni materijali 5% 15% 80%Ambalažni i ostali 3% 95% 2%Aluminijumske konzerve 3% 95% 2%Plastični ambalažni otpad 3% 95% 2%Plastične kese 5% 15% 80%Tvrda plastika 3% 95% 2%Tekstil 5% 5% 90%Koža 5% 5% 90%Pelene 5% 5% 90%Fini elementi 5% 5% 90%

Scenario – anaerobna digestija I kompostiranje I cementara

Type presentation title here21/04/23

Sastav kanti?

Type presentation title here21/04/23

Baštenski otpad Zelena Plava

Ostali biorazgradivi otpad 81,9% 18,1%

Papir 87,8% 12,2%

Karton 52,3% 47,7%

Staklo 39,9% 60,1%

Kompozitni materijali 51,5% 48,5%

Ambalažni i ostali metali 37,4% 62,6%

Aluminijumske konzerve 38,7% 61,3%Plastični ambalažni otpad 37,3% 62,7%

PET flaše 35,9% 64,1%

Plastične kese 27,8% 72,2%

Tvrda plastika 72,2% 27,8%

Tekstil 77,1% 22,9%

Koža 58,1% 41,9%

Pelene 0,0% 100,0%

Fini elementi 96,5% 3,5%

82,8% 17,2%

Sakupljanje uzoraka

Type presentation title here21/04/23

Sadrzaj plavih kanti

Type presentation title here21/04/23

Sastav zelenih kanti

Type presentation title here21/04/23

Zaključci

• Sagorevanje, za sada, ostaje dominantan proces za termički tretman komunalnog otpada uz znatno unapredjen sistem tretmana dimnih gasova

• Gasifikacija i piroliza dovedeni su do komercijalnog nivoa, ali je industrija/tržište i dalje veoma obazrivo (primer Thermoselect)

• Potrebno je osigurati visok stepen iskorišćenja – maksimalna energetska efikasnost

• Neophodno je unapredjivanje postojećih sistema u radu• Više nego važno je izradjivati LCA za svaku tehniku

• Upotrebljavati samo proverenu i pouzdanUpotrebljavati samo proverenu i pouzdanuu tehnologiju (u skladu sa BAT)tehnologiju (u skladu sa BAT)

ISWA/SeSWA/WTERT Serbia

• ISWA – International Solid Waste Association• SeSWA

– Serbian Solid Waste Association– Member of ISWA as a National Committee– Founded on September 2007.

• WTERT Serbia – part of SeSWA• ISWA World Congress – Novi Sad 2016.