Univerzitet u TuzliFakultet elektrotehnike

Komunalni otpad kao energetski resursSeminarski rad

Dafi Amra

Sadraj

1. UVODGradski ili komunalni otpad nastaje kao rezultat ovjekovog ivljenja i privreivanja te predstavlja veliki problem za drutvenu zajednicu. Poveana proizvodnja komunalnog otpada trai sistemsko planiranje i provedbu upravljanja otpadom kako bi se umanjili tetni ekoloki i socijalni uinci. Odlagalita otpada ne predstavljaju odrivo rjeenje i u hijerarhiji upravljanja otpadom nalaze se na posljednjem mjestu. Na prvom mjestu svakako je smanjenje nastajanja otpada. Ipak, nastajanje otpada nije mogue posve izbjei radi ega je potrebno provesti mjere koje e smanjiti odlaganje otpada na odlagalita. Komunalni otpad je veoma vrst i heterogen materijal, koji je, pri normalnim uslovima, u vrstom agregatnom stanju. Upravljanje komunalnim otpadom obuhvata funkcije sakupljanja, transporta, reciklae, ponovne upotrebe, tretmana i odlaganja komunalnog vrstog otpada.Procjenjuje se da koliina otpada iznosi oko 5% do 15 % ukupno potroenih roba. Jedan dio tog otpada moe ii u reciklau, a drugi dio, posjeduje goriva svojstva i znaajnu energetsku vrijednost za proizvodnju toplotne i elektrine energije. Odabir optimalnih mjera zbrinjavanja otpada proces je u kojem je potrebno analizirati mnoge faktore. Ovako opsean interdisciplinarni zadatak nije mogue jednoznano rijeiti, ve je potrebno optimirati rjeenje prema unaprijed zadanim kriterijima.

2. UPRAVLJANJE KOMUNALNIM OTPADOMOdrivo upravljanje komunalnim otpadom podrazumijeva provedbu niza mjera koje e omoguiti ublaavanje ljudskog utjecaja na okoli i ivotni prostor. Ouvanje primarnih izvora energije primjenom otpada kao obnovljivog izvora energije, ekoloke koristi koje se oituju smanjenjem emisija staklenikih plinova i ostalih oneiujuih tvari te pozitivni socijalno gospodarski uinci naglaavaju vanost i doprinos odrivog upravljanja komunalnim otpadom. Europskim direktivama definiran je hijerarhijski koncept upravljanja otpadom. Najvei naglasak stavljen je na sprjeavanje nastanka otpada, a odlaganje ostatnog otpada na odlagalita predstavlja posljednju mjeru u postupku odrivog upravljanja otpadom. Osnovna naela hijerarhijskog koncepta poredana su po vanosti: 1. Prevencija nastajanja otpada2. Ponovna upotreba 3. Materijalna upotreba 4. Energetska upotreba ili druge vrste obrade 5. Odlaganje otpada

Slika Principi upravljanja otpadom2.1 Koritenje otpada kao obnovljivog izvora energijeKoritenje otpada kao obnovljivog izvora energije predstavlja jedan od naina odrivog upravljanja otpadom. Iako energetska korist nije zanemariva, primarni cilj energetske upotrebe otpada je odrivo upravljanje otpadom. Ostvarivanje i odravanje cjelovitog sustava upravljanja komunalnim otpadom, od nastanka do konanog odlaganja, potrebno je uskladiti prema suvremenim europskim standardima i zahtjevima, sa svrhom da se maksimalno izbjegne ili smanji nastajanje otpada, kao i njegov utjecaj na ljudsko zdravlje, okoli i klimu, odnosno, da se cjelokupno upravljanje komunalnim otpadom uskladi s naelima odrivog razvoja.Razlozi za energetsku upotrebu otpada: tetan uticaj odlaganja otpada (emisije tetnih tvari u atmosferu, tlo i vode, emisije staklenikih plinova); Prema direktivama EU otpad se vie ne smije neobraen odlagati na odlagalita (definiran udio biorazgradive tvari) u otpadu; Iskoritavanje energije pohranjene u otpadu (hemijska energija gorivih tvari); Trokovi recikliranja su previsoki ili je dosegnut praktini optimum materijalne upotrebe.Osim izravne energetske koristi koritenjem otpada kao obnovljivog izvora energije mogu se ostvariti i drugi korisni uinci: smanjenje mase (za 75%) i volumena otpada (za 90%) smanjenje organskog udjela u odloenom otpadu unitavanje organskih tetnih tvari smanjenje emisija staklenikih plinova (nema CH4 s odlagalita) smanjenje potronje primarnih izvora energije Ovisno o tehnolokom postupku kojim se otpad obrauje mogue je proizvoditi elektrinu i toplinsku energiju. Energija se moe isporuivati u mreu ili se moe koristiti za potrebe oblinjih industrijskih postrojenja.

Slika Primjer kogeneracijskog postrojenja koje kao ulazni energent koristi komunalni otpadNajrairenije mjere za obradu komunalnog otpada koje ujedno predstavljaju i mjere materijalne upotrebe otpada su mehaniko-bioloka obrada i izgaranje otpada. Postupcima mehaniko-bioloke obrade (MBO) iz otpada se izdvajaju metali i lako gorivi dio otpada. Metali se upuuju u odgovarajuu industriju kao sekundarne sirovine, a lako gorivi dio koji sadri visoko ogrjevne frakcije otpada (papir, karton, plastiku, tekstil i sl.) prikladan je za upotrebu u industriji i energetici. Organski ostatak se dalje obrauje biolokim procesima u stabilni produkt. Neizravno smanjenje emisije ostvaruje se smanjenjem koliine otpada biolokog porijekla koji se odlae na odlagalita, to rezultira smanjenom emisijom metana (CH4) do koje bi dolo tijekom anaerobnih procesa razgradnje otpada na odlagalitima.Koritenje goriva iz komunalnog otpada u industriji s intenzivnom potronjom energije i u energetici vrlo je atraktivna mjera s gledita ouvanja primarnih izvora energije, smanjenja emisija staklenikih plinova, te smanjenja koliine otpada koji se odlae na odlagalite. Gorivo iz otpada (eng. refuse derived fuel, RDF) dobiva se sortiranjem i preradom krutog komunalnog i industrijskog otpada. Ima visoku ogrjevnu vrijednost (oko 15 MJ/kg), a njegovim suizgaranjem u industriji (cementare) i energetici (termoelektrane) postie se dobro iskoritenje raspoloive energije. Izgaranje je najraireniji postupak zbrinjavanja otpada nakon odlaganja u kojem se otpad spaljuje s malo ili bez prethodne obrade. Savremena postrojenja imaju obavezu energetski upotrijebiti otpad (energane na otpad, ENO) bilo za proizvodnju elektrine ili toplinske energije. Kako bi se izbjegla eventualna zloupotreba sistema potpora za energetsku upotrebu otpada propisan je stupanj energetske iskoristivosti koji postrojenje treba zadovoljiti kako bi se proces izgaranja otpada u tom postrojenju smatrao upotrebom[8]: 0,6 za postrojenja putena u pogon prije 1. januara 2009. godine 0,65 za postrojenja putena u pogon nakon 31. decembra 2008. godine Stupanj energetske iskoristivosti rauna se prema formuli:

gdje je: Ep godinje proizvedena energija (elektrina ili toplinska), izraunava se pomou elektrine energije pomnoene s 2,6 i toplinske energije pomnoene s 1,1 [GJ/god] Ef godinji ulaz energije u sistem iz goriva koje se koristi za proizvodnju pare [GJ/god]Ew godinja energetska vrijednost obraenog otpada izraunata s neto ogrjevnom vrijednosti otpada [GJ/god] Ei godinje uvezena energija, ne ukljuujui Ew i Ef [GJ/god] 0,97 faktor koji predstavlja gubitke energije u ostatnom pepelu i radijaciji.

Ostatak izgaranja najvie se odnosi na neorganski pepeo koji se potom odlae na odlagalite. Termikom obradom komunalnog otpada smanjuje se volumen otpada (do 90 %) te se izdvajaju ili unitavaju potencijalno opasne tvari iz otpada.

Slika Odlaganje otpada u glavnim gradovima Evrope3. NAINI OBRADE KOMUNALNOG OTPADANajbolje raspoloive tehnike u upravljanju vrstim komunalnim otpadom definiraju najbolje performanse tehnologija u odnosu na smanjenje koliine odloenog otpada i iskoritavanje energije otpada i odlagalinog plina te smanjenje emisija u zrak, a ukljuuju sljedee tehnike : bioloka obrada mehaniko-bioloka obrada (MBO) energane na odlagalini plin (ENOP) energane na otpad (ENO)3.1 Bioloka obradaKompostiranje i procesi anaerobne obrade koriste se za bioloku obradu odvojeno skupljenog biootpada (zeleni otpad, kuhinjski otpad i sl.), pri emu se otpad prerauje u kompost koji se moe koristiti u poljoprivredi. Upotreba komposta ima korisne uinke u pogledu zamjene umjetnih gnojiva (ijom upotrebom takoer dolazi do emisija staklenikih plinova), a ujedno se poveava skladitenje ugljika u tlu. Kompostiranje ili aerobna obrada (uz prisutnost zraka) je enzimski katalizirani proces koji se odvija u nekoliko faza. Konani produkti razgradnje organskog otpada su CO2 i kompost, a samim procesom poetna masa otpada smanjena je za oko 60 %, to ovisi o uvjetima pri kojima se odvija proces (vlaga, temperatura, prisutnost kisika).Anaerobna obrada (bez zraka) je neto rjei i skuplji oblik bioloke obrade, pri kojem se uz kompost proizvodi i bioplin, upotrebljiv za proizvodnju energije. Kompost je prije upotrebe potrebno stabilizirati, to dodatno poskupljuje postupak. U odnosu na odlaganje neobraenog otpada kompostiranje i anaerobna obrada smanjuju emisije staklenikih plinova iz sistema upravljanja otpadom, to je izraenije kod anaerobne obrade.3.2 Mehaniko bioloka obrada otpada (MBO)Postupci mehaniko-bioloke obrade primjenjuju se kao pred-obrada otpada. Mehaniko biolokim postupcima mogu se postii razliiti rezultati: izdvajanje sirovina proizvodnja komposta proizvodnja gnojiva proizvodnja stabiliziranog produkta za odlagalite dobivanje bioplina za proizvodnju elektrine ili toplinske energije proizvodnja goriva iz otpada U ovisnosti o ciljevima koji se ele postii mogu se odabrati razliite kombinacije mehanike i bioloke obrade. Mehaniko-biolokom obradom otpada smanjuje se masa i bioloka aktivnost otpada, pri emu se komunalni i slini otpad prerauje u laku i teku frakciju, odvajajui jo i neke korisne komponente otpada (metali i sl.). Laka frakcija sadri papir, karton, plastiku i sl., a iz nje se proizvodi gorivo iz otpada (Refused Derived Fuel - RDF), koje se moe upotrijebiti za proizvodnju energije u energanama na otpad, termoelektranama na ugljen, cementarama i slinim industrijskim postrojenjima. Teka frakcija sadri ostatke hrane, zelenog otpada i ostale lako biorazgradive komponente, uz staklo, metale itd., a iz nje se, uz prethodno odvajanje stakla i metala, biolokom obradom (kompostiranje, anaerobna obrada) proizvodi djelomino inertizirani ostatak koji se moe iskoristiti za pokrivanje odlagalita otpada ili proizvodnju bioplina (Slika ).

Slika Mehaniko-bioloka obrada otpadaMBO doprinosi smanjenju emisija staklenikih plinova, osobito u sluaju kad se proizvedeno gorivo iz otpada koristi za proizvodnju energije i time zamjenjuju odreene koliine fosilnih goriva. Za industrijsku primjenu potrebni su veliki, stalni i stabilni izvori otpadnih materijala. Otpad se prethodno mora na adekvatan nain obraditi i po potrebi obogatiti na gorivoj komponenti. Koritenje goriva iz otpada kao dopunskog goriva rezultira smanjenom potronjom primarnih izvora energije - fosilnih goriva. Anaerobnom biolokom obradom biorazgradivog stabiliziranog dijela otpada proizvodi se bioplin koji se moe koristiti za proizvodnju elektrine energije. Komponenta biolokog (organskog) porijekla smatra se neutralnom s obzirom na ugljikov dioksid (CO2), a time se izravno smanjuje emisija CO2 za koliinu emisije nastalu proizvodnjom ekvivalentne energije dobivene izgaranjem fosilnih goriva.3.3 Energana na odlagalini plinEnergana na odlagalini plin (ENOP) iskoritava energiju odlagalinog (deponijskog) plina za proizvodnju elektrine energije i/ili topline. Energija se moe koristiti za pokrivanje vlastitih potreba postrojenja, za potrebe okolnih potroaa ili se plasira u elektrinu mreu. Proizvodnja odlagalinog plina iz odlagalita otpada traje desetljeima, a raspoloive koliine plina za ekonominu proizvodnju energije traju dvadesetak godina. Otpad se na odlagalitu prekriva pokrovnim slojem, u svrhu spreavanja oslobaanja odlagalinog plina u atmosferu, a sistemskom cijevi i pumpi plin se sakuplja te u daljnjoj obradi spaljuje na baklji ili koristi u energetske svrhe. Oksidacija metana u ugljikov dioksid moe nastupiti ako pokrovni sloj u potpunosti ne zadrava osloboeni plin, odnosno, ako postoje pukotine na pokrovu te se u gornjim slojevima odlagalita otpad razgrauje uz prisutnost zraka (aerobna razgradnja). Uz to, odreena koliina odlagalinog plina izlazi kroz pukotine na pokrovnom sloju odlagalita. Potencijal iskoritenja odlagalinog plina uvjetovan je strukturom i karakteristikama pokrovnog sloja na odlagalitu te efikasnou sistema otplinjavanja odlagalita. Sakupljeni plin se spaljuje na baklji ili se koristi za proizvodnju elektrine i/ili toplinske energije te kao zamjena za prirodni plin (Slika 4).

Slika postupak proizvodnje elektrine energije iz odlagalinog plinaDirektivom je propisano skupljanje, obraivanje i/ili koritenje odlagalinog plina sa svih onih odlagalita koja primaju biorazgradivi otpad. Skupljeni plin koji se ne moe koristiti za proizvodnju energije potrebno je spaliti na baklji. Komunalni otpad u pravilu sadri vie od 50% biorazgradivog otpada, pa odlagalita komunalnog otpada podlijeu odredbi Direktive.Odlagalini plin, koji se smatra obnovljivim izvorom energije, mora se skupljati, obraivati i izgarati sa ili bez energetskog iskoritavanja. Proizvodnja energije iz odlagalinog plina ekonomina je za velika odlagalita komunalnog otpada s relativno velikom proizvodnjom plina. Na manjim odlagalitima otpada odlagalini plin bi se takoer trebao skupljati i spaljivati na bakljama.Proizvodnjom energije iz odlagalinog plina smanjuju se emisije staklenikih plinova na dva naina: izgaranjem odlagalinog plina metan se zamjenjuje ugljikovim dioksidom koji ima 21 puta manji stakleniki potencijal smanjuje se potronja fosilnih goriva ijim izgaranjem nastaju stakleniki plinovi Odlagalini plin sadri najvie metana i ugljikovog dioksida, te itav niz drugih plinovitih sastojaka, u pravilu tetnih po okoli. Prosjena ogrjevna vrijednost plina je oko 5 kWh/m3 (~ 18 MJ/m3), a prosjena godinja proizvodnja plina iz tone odloenog komunalnog otpada iznosi oko 6 m3. Uobiajene ENOP s motorima s unutranjim sagorijevanjem mogu iz tone odloenog otpada godinje proizvesti priblino 10 kWh elektrine i 15 kWh toplinske energije.3.3.1 Spaljivane na baklji Baklje se koriste za spaljivanje odlagalinog plina kada je koncentracija metana toliko niska da se ne moe iskoristiti za proizvodnju energije. Takoer se koriste kao sigurnosni sustav postrojenja za proizvodnju energije iz odlagalinog plina. U sluaju kvara plinskog motora plin se preusmjerava i spaljuje na baklji. Efikasnost spaljivanja na bakljama, koje mogu biti otvorene ili zatvorene, moe dostii do 99 %. Otvorene baklje spaljuju odlagalini plin kao otvoreni plamen s postavljenim vjetrobranom. Regulacija izgaranja je osnovna, ukoliko uope postoji. Zatvorene baklje spaljuju odlagalini plin u vertikalnom, cilindrinom loitu gdje obino postoji neki oblik regulacije izgaranja. Stjenke loita su obino toplinski izolirane kako bi se sprijeio gubitak topline i omoguilo izgaranje na viim temperaturama. Spaljivanje odlagalinog plina ovisi o mnogim imbenicima meu kojima su najvaniji temperatura, vrijeme i turbulencija. Minimalno vrijeme zadravanja je 0,3 sekunde na minimalnoj temperaturi od 1000 C. Mogue je koristiti i druge kriterije koji e imati isti uinak, npr. due vrijeme zadravanja uz niu temperaturu i sl.3.4 Energane na otpad (ENO)Termika obrada otpada uz iskoritavanje energije sudjeluje s vie od 70 % u ukupnom obraenom vrstom komunalnom otpadu u svijetu, u emu razvijene drave sudjeluju s vie od 90 %. Dva su osnovna tipa ENO s obzirom na sistem izgaranja komunalnog i slinog otpada: ENO s izgaranjem na reetki - najvei broj izvedenih postrojenja ENO s izgaranjem u fluidiziranom sloju (eng. fluidized bed) - koristi se u novije vrijeme, osobito za suizgaranje otpada s ugljenomGlavni ciljevi termike obrade otpada su: smanjenje udjela organskih tvari u otpadu unitavanje organskih tetnih tvari izdvajanje anorganskih tvari (plemeniti metali i dr.) smanjenje mase i volumena otpada iskoritenje energije pohranjene u otpadu U nastavku je dat pregled tehnologija koje se koriste za energetsko iskoritavanje otpada.3.4.1 IzgaranjePrimarni znaaj izgaranja jest znaajno smanjenje mase otpada (do 75 %) i volumena otpada (do 90 %), ime se tedi esto vrlo ogranieni prostor na odlagalitima otpada. Najee koritena tehnologija za termiku obradu otpada jest izgaranje ukupnog, nerazvrstanog otpada na reetki (eng. mass-burn). Takvom, nerazvrstanom otpadu potrebno je dodati gorivo kojim se poveava ogrjevna vrijednost otpada. Najee se kao dodatno gorivo koristi prirodni plin, ali i ugljen i drvna biomasa, naroito ako se otpad prethodno ne osui. Reetka na kojoj otpad izgara moe biti izvedena kao ravna, kosa ili stepenasta. Postoji nekoliko varijacija tehnologije izgaranja. Osim izgaranja na reetki postoji izgaranje u rotacijskoj pei i izgaranje u fluidiziranom sloju.3.4.1.1 Izgaranje na reetki Izgaranje vrstog komunalnog otpada na reetki (Slika 5) je najrasprostranjenije rjeenje za termiko zbrinjavanje i upotrebu otpada. Prije izgaranja, otpad se moe podvrgnuti mehanikoj obradi, najee samo grubom usitnjavanju, u svrhu bolje homogenosti po sastavu i veliini estica. Otpad koji se pod utjecajem gravitacije i nadolazeeg otpada polako pomie po kosoj reetki samopodrivo izgara. Zrak koji je nuan kako bi se provelo izgaranje djelomino se dovodi iz spremnika za otpad. Primarni zrak upuhuje se kroz male otvore reetki u sloj otpada, dok se vie zraka upuhuje iznad sloja otpada kako bi se dovrilo izgaranje (sekundarni zrak). Temperatura u loitu iznosi priblino 950 C (minimalno 850 C), dok je vrijeme izgaranja izmeu 45-60 minuta. Koliina kisika u loitu mora uvijek iznositi barem 6 % volumnog udjela u dimnim plinovima, kako bi se osiguralo to potpunije izgaranje.Potreban koeficijent pretika (vika) zraka () iznosi:

Veina reetki je hlaena najee zrakom. Vodeno hlaenje najee se koristi kada je kalorina vrijednost otpada neto vea, npr. 12-15 MJ/kg komunalnog otpada.

Slika Sistem izgaranja na reetkiTehnologija izgaranja na reetki pogodna je za obradu veih koliina otpada, tj. vie od 100.000 tona otpada godinje. Poveanjem kapaciteta pogona, sniava se cijena spaljivanja po toni otpada, a poveava se i energetska uinkovitost upotrebe. Tablica 4 prikazuje prosjenu veliinu kapaciteta pogona za spaljivanje krutog komunalnog otpada u pojedinim zemljama EU.DRAVAProsjeni kapacitet pogona za izgaranje vrstog komunalnog otpada(103 t/god)

Austrija178

Belgija141

Danska114

Francuska132

Njemaka257

Italija91

Holandija488

Portugal390

panija166

vedska136

Velika Britanija246

Norveka60

vicarska110

PROSJENO193

Tablica Prosjeni kapacitet postrojenja za spaljivanje krutog komunalnog otpada u EUKapaciteti znatno variraju, jer ovise o mnogo faktora: Koliini dostupnog otpada Blizini izvoru otpada (npr. veem gradu) Ekolokim zahtjevima okoline Nacionalnim politikama gospodarenja otpadom Pogoni za spaljivanje komunalnog otpada mogu primati otpad koji je prethodno gotovo nepripremljen, osim odvajanja eventualnih krupnijih objekata (bijela tehnika, namjetaj i sl.). Ipak, bez obzira to su ovi pogoni relativno fleksibilni, odvajanje otpada na izvoru je nuno ukoliko se eli postii ekoloki odgovorna upotreba otpada i uteda resursa. Pravilnikom o nainima i uvjetima termike obrade otpada [25 odreeni su glavni uvjeti koje pogoni za spaljivanje moraju ispuniti. Tako pravilnik propisuje sadraj ukupnog organski vezanog ugljika (TOC) u ljaci i pepelu, koji mora biti manji od 3 %. Propisana je i minimalna temperatura od 850 C, koja mora biti odrana najmanje 2 sekunde i nakon posljednjeg ubacivanja zraka i pod najnepovoljnijim uvjetima, kako bi se osiguralo potpuno izgaranje. Za spaljivanje opasnog otpada temperatura mora dosei najmanje 1100 C.3.4.1.2 Izgaranje u rotacijskoj pei Izgaranje u rotacijskoj pei postupak je u kojem se otpad gravitacijski ili mehaniki ubacuje u cilindrinu pe postavljenu pod uglom kako bi se, uz rotaciju pei, ostvario protok otpada kroz pe. Prolaskom kroz pe, otpad se termiki obrauje spaljivanjem koje se vri pomou plamenika. Nastali plinovi posebno se kasnije filtriraju i spaljuju, a proizvedena toplina koristi se za predgrijavanje otpada, ali i u druge svrhe, ovisno o vrsti postrojenja. Nastali pepeo se odlae ili koristi u industriji graevinskog materijala. Postupak spaljivanja otpada je vrlo robustan, s obzirom na to da se njime moe obraivati gotovo bilo kakav otpad, neovisno o vrsti i sastavu. Temperature na kojima se odvija izgaranje u rotacijskim peima kreu se od 500 C (za rasplinjavanje) do 1450 C (za visokotemperaturno taljenje pepela). Slika 6 prikazuje shematski prikaz sistema sa rotacijskom pei.

Slika Sistem sa rotacijskim loitem Vrijeme izgaranja krutog otpada u rotacijskoj pei ovisi o uglu pod kojim je pe nagnuta i o brzini vrtnje same pei. Uobiajeno vrijeme od 30-90 minuta je dovoljno za adekvatno spaljivanje otpada.

3.4.1.3 Izgaranje u fluidiziranom slojuOva se tehnologija koristi godinama, najvie za spaljivanje homogenih goriva, kao to su ugljen, sirovi lignit, kanalizacijski mulj i biomasa (npr. drvo). Primjenjuje se i za izgaranje temeljito razvrstanog otpada, npr. goriva iz otpada (RDF-a). Loite je izvedeno u obliku vertikalnog cilindra. U donjem dijelu komore, sloj inertnog materijala (npr. pijeska ili pepela) na reetki ili ploi je fluidiziran sa zrakom. Otpad koji se spaljuje kontinuirano se nanosi na fluidizirani sloj odozgo ili sa strane. Predgrijani zrak se upuhuje u komoru kroz otvore na ploi, stvarajui fluidizirani sloj s pijeskom ili nekim drugim inertnim materijalom, ponekad uz dodatak vapnenca. Vapnenac se koristi za smanjenje sumporovih oksida (SOX) i do 90 % , te moe biti sadran u inertnom sloju ili prskan u loite. Otpad se uvodi u loite pomou pumpe ili punog vijka. Zahvaljujui homogenom sastavu otpada i ravnomjernoj distribuciji otpada u fluidiziranom sloju, ovakvi sistemi u pravilu imaju uniformno raspodijeljenu temperaturu i udio kisika, to proces ini stabilnim. Za otpad heterogenog sastava, otpad se najprije mora pripremiti u smislu ujednaavanja veliine estica u otpadu. Ovaj postupak zahtijeva relativno malu veliinu estica, esto do maksimalno 50 mm promjera estice. Ovo se moe postii mehanikom obradom. S obzirom da su trokovi pripreme otpada za ovaj postupak relativno visoki, ekonomski faktor je glavna prepreka veoj primjeni ove tehnologije. Ipak, djelomino se ovaj problem moe rijeiti selektivnim skupljanjem otpada, ali i razvojem viih standarda za gorivo iz otpada (RDF). Odvojeno prikupljen otpad (papir, plastika, karton) mora se oporabiti, a najee se reciklira. Otpad pogodan za reciklau nije ekonomski ni ekoloki prihvatljivo spaljivati, osim ako se radi o posebnim vrstama opasnog (medicinskog) otpada. Prikupljeni biootpad se kompostira ili koristi u procesu anaerobne digestije. Kombinacija dobro pripremljenog i kontroliranog otpada i tehnologije izgaranja u fluidiziranom sloju omoguava napredak u kontroli procesa izgaranja te potencijalno jednostavnije, a time i jeftinije proiavanje dimnih plinova. Izgaranje u fluidiziranom sloju pokazuje veu konzistentnost u radu od tehnologije izgaranja na reetki i moe se efikasnije kontrolirati kako bi se postigla vea energetska uinkovitost, smanjio udio ostatnog pepela i emisije plinova u atmosferu. Takoer, budui da je kod ove tehnologije prisutna nia temperatura nego kod izgaranja na reetki, smanjeno je stvaranje NOX te ne dolazi do taljenja i lijepljenja pepela za isparivake cijevi kotla. U Europi se tek oekuje vee koritenje ove tehnologije, usporedno s akumulacijom znanja i iskustva te padom cijene i veom energetskom uinkovitou.

Slika Spaljiva sa vrtlonim fluidiziranim slojem

3.4.2 Piroliza Piroliza je proces razgradnje otpada bez prisustva kisika, gdje se uz povienu temperaturu termiki razgrauju organske molekule u otpadu. Produkti pirolize su pirolitiki plin, ulje i koks. Ogrjevne vrijednosti u procesu pirolize lee izmeu 5-15 MJ/m3 za komunalni otpad i izmeu 15-30 MJ/m3 za gorivo iz otpada (RDF). U irem smislu, piroliza je zajedniki naziv koji objedinjuje vie razliitih tehnolokih kombinacija koje sadre, u pravilu, sljedee korake: Proces tinjanja: Stvaranje plinova iz krutih estica otpada pri temperaturama 400-600C Piroliza: Termika razgradnja organskih molekula otpada pri temperaturama 500-800 C Rasplinjavanje: Konverzija udjela ugljika u koksu pri temperaturama 800-1000 C, uz pomo sredstva za rasplinjavanje (npr. zrak ili para), u ugljikov monoksid i vodik Izgaranje: Ovisno o tehnologiji, plin i pirolitiki koks izgaraju u loitu Prema rasponu temperatura pri kojima se odvija proces pirolize, razlikuje se niskotemperaturna (do 500 C), srednjetemperaturna (od 500-800 C), te visokotemperaturna (od 800 C) piroliza. S povienjem temperature, poveava se i udio nastalog pirolitikog plina, a smanjuje se udio krute i tekue faze. Dimni plinovi se uvode u kotao u kojem se hlaenjem dimnih plinova proizvodi para koja se moe koristiti za grijanje ili za pokretanje parne turbine.

3.4.3 Rasplinjavanje Rasplinjavanje je postupak putem kojeg se pri povienoj temperaturi u reaktor s gorivom bogatim ugljikom dovodi sredstvo za rasplinjavanje (kisik, vodena para, zrak ili ugljikov dioksid). Produkt reakcije je smjesa plinova koja se naziva sintetski plin (eng. syngas). Tako dobiveni plin moe se spaljivati kao gorivo u kogeneracijskim postrojenjima (istovremena proizvodnja topline i elektrine energije) ili se moe upotrijebiti za sintezu razliitih tekuih ugljikovodika u Fischer-Tropsch procesu (npr. kao sintetsko gorivo za motorna vozila). Kako je za postupak rasplinjavanja potrebno gorivo (otpad) relativno homogenog sastava, to znai da je potrebno prethodno obraditi otpad. Zbog toga ova tehnologija jo nije rairena kao postupak termike obrade otpada. U manjim postrojenjima mogue je rasplinjavati tekui opasni otpad ili visokoenergetski otpad kao to je plastini otpad. Rasplinjavanje se moe primijeniti i kao postupak naknadne obrade krute faze nastale u postupku pirolize. Rasplinjavanje se moe provoditi u ureajima za rasplinjavanje (reaktorima) u fiksnom sloju goriva, s rasplinjavanjem u struji smjese goriva i sredstva za rasplinjavanje te u postupku s fluidiziranim slojem. Rasplinjavanje se moe provoditi pri atmosferskom pritisku ili pri povienom pritisku. U ovisnosti o izvoru topline koja se dovodi u prvoj fazi procesa, razlikuje se autotermno i altotermno rasplinjavanje. Rasplinjavanje je u osnovi endoterman proces te je potrebno dovesti toplinu. Autotermno rasplinjavanje je postupak pri kojem se toplina stvara u samom reaktoru dok se kod altotermnog procesa toplina dovodi izvana. Takoer je poznata tehnologija rasplinjavanja na bazi plazme, koja predstavlja najnapredniji oblik rasplinjavanja. Trenutno se razvijaju pilot projekti u Japanu te se oekuje jai razvoj ove tehnologije u bliskoj budunosti.

Primjer upravljanje komunalnog otpada u MalezijiSpaljivanje otpada je predmet investiranja u Maleziji grad Langkawi, gdje se koliinom otpada od 100 tona/danu pogoni elektrina centrala snage 1MW. Mnoga druga odlagalita otpada u Maleziji imaju niz problema sa spaljivanjem jer se radi o otpadu vrlo visokog stepena vlanosti ( ak preko 60 % vlage vanjske i unutranje). Zbog toga se na takvim vrstama odlagalita primjenjuje tretman plinifikacije, s koristima smanjenja emisije metana u atmosferu, smanjenja oticanja otpadnih voda van odlagalita i poveanja koritenja obnovljivih izvora energije na tim podrujima. Znajui, na primjer, da su odlagalita otpada u maleziji najvei emiteri metana u toj zemlji, onda ovakav tretman predstavlja veliki uspjeh glede smanjenja negativnog iticaja aktivnosti ovjekaa na okoli. Analizom malezijskih strunjaka pokazano je da se u Maleziji godinje proizvede oko 310.220 tona metana iz postojeih odlagalita komunalnog otpada. Ta koliina metana daje mogunost proizvodnje elektrine energije u iznosu od 1,9 miliona MWh, to bi predstavljalo oko 1,7 % malezijskih potreba za elektrinom energijom. Posebno je interesantno analizirati fizikalne i hemijske karakteristike komunalnog otpada i njihov uticaj na proizvodnju elektrine energije. Komunalni otpad u Maleziji ima gornju energetsku vrijednost oko 23 MJ/kg. U taj komunalni otpad ulazi vrsti otpad kuanstva, komercijalnih i javnih objekata. U nastavku je naveden primjer iz Malezije koja pravi ogromne iskorake na polju upravljanja komunalnim otpadom. Koliina tog otpada u 2010. godini iznosila je 9 miliona tona, a predvianja su da e ta koliina iz godine u godinu rasti. Glavni sastojak tog otpada jeste organski otpad ( ostaci hrane) u iznosu od 41 % sveukupne koliine otpada, zatim plastika 22%, papir 21,2% (koritenje starog, odbaenog papira vrlo je znaajno kada se zna da je za tonu papira potrebno sasjei 12 do 24 stabla, zavisno od tipa papira), tekstil 8%, staklo 3,6%, umski i parkovski otpad 2,2% i metal 2%. Zbog velikih koliina kie, taj otpad je karakteristian po velikom sadraju vanjske vlage. Takoer, vrlo mali dio komunalnog otpada se reciklira, smao oko 5,5%, a 1% komunalnog otpada se kompostira, tako da se ogromne koliine otpada deponuju na odlagalita. Vlada Malezije eli da usmjeri upravljanje komunalnim otpadom u pravcu 3R- reduce, reuse, recycle-reduciraj, ponovo iskoristi, recikliraj. Istovremeno, eli da oko 17% malezijskog komunalnog otpada spali ( u skladu sa raspoloivim investicijama).Prije spaljivanja otpada vrlo je vano poznavati fizikalno-hemijske osobine komunalnog otpada. Fizikalne osobine obuhvataju sadraj vlage i teinu suhoga dijela otpada, a hemijske karakteristike obuhvataju sadraj ugljika (organskog i neorganskog tipa), zatim vodika, kisika, azota, sumpora i pepela.Pri spaljivanju komunalnog otpada deavaju se gotovo isti procesi kao i kod spaljivanja fosilnih goriva, tipa uglja, nafte ili plina. Otpad se pretvara u pepeo, plinove sagorijevanja, sagorjele i nesagorjele estice, i toplotu (dakle, hemijski vezana energija otpada se kroz proces sagorijevanja pretvara u toplotnu energiju). Toplota se zatim moe preko Rankine-ovog ciklusa iskoristiti za proizvodnju elektrine energije ili hlaenja koritenjem nekog od sistema hlaenja, npr apsorpcijski sistem hlaenja. Hemijska reakcija koja se deava kod sagorijevanja otpada u idealnim uslovima je: Organska materija+ zrak (kisik)= N2 + CO2 + H2O + O2 + pepeo + toplotaEnergetska vrijednost deponijskog otpada, pored eksperimentalnog naina kalorimetra, moe se odrediti i pomou modificirane Dulonove jednaine koja povezuje hemijski sadraj otpada i energetske vrijednosti njegovih pojedinih komponenti. Donja energetska vrijednost- DEV ( kcal/kg) odreuje se iz sljedeeg izraza:DEV=[7831Corg + 35932 (H2 O2/18) + 2212 S 354 Cnorg + 11870 O2 + 578 N2] (100 - VL)Gdje su Corg, Cnorg, H2, O2, N2 i S teinske frakcije organskog ugljika, neorganskog ugljika, vodika, kisika, azota i sumpora u otpadu. VL je sadraj vlage.