Naše civilizace denně vyprodukuje miliony tun odpadu. Nabízí se tedy nerudovská otázka – kam s ním? Pomůže plazmová technologie spalování?
Pokud nechceme, aby se z naší planety stala jedna obrovská globální skládka nebo aby vzduch byl zamořen všemi možnými i nemožnými splodinami, je nutné vymyslet technologie, které odpad zlikvidují, a to pokud možno způsobem, který nebude představovat další hrozbu.
Nad likvidací odpadů si hlavu lámou stovky vědců a jejich úsilí pomalu začíná přinášet ovoce. Už dnes se v některých odvětvích odpadového hospodářství využívá nejnovější plazmová technologie.
Kam tedy s ním?
V současnosti se odpadem nakládá nejčastěji tak, že se odveze na nějakou skládku nebo do spalovny. To s sebou ovšem nese problémy, protože skládky nejsou bezedné a klasické spalování produkuje exhalace, které ničí ovzduší. Stačí se jen podívat na periferie aglomerací ve třetím světě, které jsou doslova zavaleny tunami odpadků. Zkrátka, odpad znamená trable!
V posledních letech se už objevují tendence odpad recyklovat, koneckonců barevně odlišené popelnice na tříděný a později recyklovaný odpad zná asi každý z nás.
V současnosti se plazmové technologie využívá především při odstraňování vysoce nebezpečných odpadů, jako jsou nejrůznější chemické a bojové látky, explozivní materiály, střelivo a výbušniny, ale může posloužit i při likvidaci odpadu jaderného. Zde se však více používá technologie izolace některých zvlášť nebezpečných složek. Má tedy plazmová technologie šanci proniknout i do nejširšího odpadového hospodářství?
Větší horko než na Slunci
Základem celého projektu je plazmový reaktor, kam speciální zařízení postupně odpad odvede. Uvnitř reaktoru sálá velmi výkonný plazmový hořák, který snadno a rychle „zatočí“ s veškerými škodlivinami, které přivedený odpad obsahuje.
V reaktoru může být podobných hořáků více a teplota se zde pohybuje mezi 5000 až 15 000 stupni Celsia. Jenže zde je první zádrhel. Proces plazmové likvidace odpadů, ač v prvním plánu šetrný k životnímu prostředí, je nesmírně energeticky náročný. Likvidace jednoho metráku odpadu pak trvá v plazmovém reaktoru až hodinu, kdežto v klasické spalovně se při tepelném odstraňování komunálního odpadu dosahuje rychlosti až 15 tun za hodinu. Zde ovšem proces spalování nebývá tak dokonalý. Navíc výkon jednoho plazmového hořáku dosahuje 1500 kW, což je srovnatelné s výkonem některých lehčích lokomotiv.
Anorganické části odpadu se pak během spalování roztaví na tekutou strusku, která má po ochladnutí sklovitou strukturu. Tento materiál je vhodný k dalšímu použití či, když už není jiné řešení, ke konečnému uložení na skládku.
U organických složek je to trochu složitější. Organické látky jsou tepelným rozkladem bez přístupu kyslíku rozloženy na jednotlivé prvky a vzniklý plyn je pak okysličován a postupně se ohřívá tak, aby z něho mohla být získána vodní pára. Z té se pak čerpá energie pro provoz samotného zařízení. Zbytek plynu je podroben imisnímu čištění a jsou tak z něho postupně odstraňovány aerosoly, těžké kovy a další nečistoty.
Příliš pomalá plazma
Mohlo by se zdát, že spalování odpadů pomocí plazmové technologie je velmi výhodné. Při obrovském množství odpadu, které naše civilizace denně vyprodukuje, však proti jejímu masovějšímu využití hraje především „hlemíždí“ rychlost procesu spalování. Odborníci se tedy při likvidaci klasického komunálního odpadu kloní spíše k zaběhnutým technologiím, především z toho důvodu, že jsou již ověřené a relativně spolehlivé.
Stejný problém se objevuje i při potenciálním využití této technologie u vodních čističek. Ve vyspělých státech, včetně České republiky, se vodní kal zpravidla ničí pomocí takzvané anaerobní stabilizace, kdy vlastně dojde k vyhnití kalu. Více než polovina organického podílu v kalech se přitom přeměňuje na bioplyn, který se pak dá energeticky využít. I tady se ale experti drží osvědčených technologií a na pomoc plazmatu se dívají s lehkou nedůvěrou.
Jak funguje klasická spalovna
V České republice se sice už objevily první vlaštovky využití plazmové technologie při likvidaci odpadů, ale klasické spalovny stále hrají prim. Kde vlastně tedy odpad z naší domácnosti končí a co se s ním děje?
Jako dobrý příklad nám může posloužit asi nejznámější česká spalovna v Praze – Malešicích. Základem technologického zařízení jsou čtyři kotle s válcovými rošty a každý z kotlů si troufne spálit až 15 tun odpadu za hodinu (spalovna za rok spálí 220 000 tun odpadu). Minimální teplota v takových „kamnech“ dosahuje na topeništi 8500 °C, přičemž každý z kotlů vyrobí za hodinu až 36 tun páry o teplotě 235 °C.
To, co z kotlů vychází, neobsahuje nic moc příjemného a pěkného. Oxid siřičitý, chlorovodík, fluorovodík, oxidy dusíku nebo těžké kovy. Chemik by z podobných látek možná mohl mít radost, ale ovzduší a potažmo naše plíce podobné hrůzy určitě nepotěší. Nastupuje proto čištění, jehož první stupeň zajišťují elektrostatické filtry, které mají nejprve za úkol odstranit z plynů prachové části.
Stále jedovaté spaliny, které mají při výstupu z elektrofiltrů teplotu asi 190 °C, pak pokračují do pračky, kde se nejdříve ochladí na 80 °C a pak je čeká pořádná koupel, tedy promývání ve vápenném roztoku. V takové pračce se odloučí převážná část sloučenin vodíku, další těžké kovy a ještě nějaké zbytky prachu. Aby se přitom zabránilo odpaření rtuti, udržuje se v pračce velice kyselé prostředí. K odstranění oxidu dusíku je pak nutný ještě třetí stupeň čištění…
Musíme ještě chvíli počkat
Zdá se, že odpad z našich domácností bude ještě nějakou dobu končit na skládkách a ve spalovnách. Přesto je nejnovější plazmová technologie zcela jistě pořádným krokem vpřed. Přes svou vysokou náročnost je obrovsky šetrná k životnímu prostředí a dá se použít tam, kde by použití klasických technologií bylo nejisté, tedy především při ničení opravdu nebezpečného odpadu. Lze i doufat, že díky novým objevům se časem energetická náročnost plazmové technologie sníží natolik, že se stane běžnou součástí odpadového hospodářství.
Více se dozvíte:
www.aldebaran.cz
Plazma – záhadné skupenství
Fyzikové často hovoří o plazmatu jako o čtvrtém skupenství. Někteří vědci dokonce zdůrazňují, že plazmatu by měla patřit první příčka, protože ve vesmíru je plazmatu mnohem více než skupenství ostatních. Z plazmatu je tvořen nejen sluneční vítr, ale i jádra galaxií, atmosféry hvězd i hmota mlhovin nebo nám dobře známý pozemský blesk. Asi nejblíže má plazma k plynům, některé prameny plazma charakterizují jako plyn ionizovaný. Plazma je tvořeno z pozitivních a negativních iontů, elektronů a také vybuzených a neutrálních atomů a molekul. Je vysoce žhavé a umí vést elektřinu.
Víte, že…
… v České republice se ročně vyhodí na 200 000 000 kusů PET lahví? Pod tím se schová až 15 000 tun odpadu.
…PET láhve jsou vyráběny z ropy, jejíž cena stoupá a vzhledem k situaci ve světě v nejbližší době určitě nezlevní. Kromě toho je ropa neobnovitelným energetickým zdrojem.
…z recyklovaných PET lahví se vyrábí kvalitní polyesterové vlákno pro použití v textilním průmyslu.
Co může vyletět komínem v České republice
(v mg/m3)
látka koncentrace povolené Českou inspekcí životního prostředí koncentrace povolené zákonem
Oxid siřičitý (SO2) 50 300
Oxidy dusíku (Nox) 350 350
Těžké kovy skupiny I. (kadmium, rtuť, titan) 0,2 0,2
Těžké kovy skupiny II. (arzen, kobalt, nikl, chrom) 0,5 1
Těžké kovy skupiny III. (měď, mangan, olovo) 2,5 5
Oxid uhelnatý 100 100
Sloučeniny chlóru 10 30
Sloučeniny fluoru 1 2
Pevné látky 30 30
