• slider
  • slider
  • slider
  • slider
  • slider

WGW Green Energy Poland – Dywersyfikacja źródeł energii

dr hab. inż. Andrzej Wojciechowski
mgr inż. Adam Doliński
Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Dywersyfikacja źródeł energii z odzysku materiałowego/recyklingu odpadów organicznych


(fragmenty wykładu)

Streszczenie:
Dynamika rozwoju gospodarczego przesądza o potrzebie rozwoju recyklingu odpadów oraz wycofanych z użytku wyeksploatowanych wyrobów codziennego użytku i odzysku cennych surowców. Recykling jest ściśle związany z redukcją emisji gazów cieplarnianych, bowiem podstawowe procesy przetwórstwa surowców wymagają dużych nakładów energetycznych, inaczej natomiast przedstawia się problem odzysku i ich wtórnego przerobu, gdzie zapotrzebowanie na energię jest znacznie niższe. Oznacza to niższą emisję CO2 oraz zmniejszenie degradacji środowiska spowodowana wydobyciem surowców. W niniejszym artykule przedstawiono koncepcję pozyskiwania z wtórnych źródeł odnawialnych (poprzez ciągły przyrost masy odpadów) paliw ciekłych i gazowych z procesu rozkładu termicznego odpadów organicznych głównie z opon samochodowych. Poprzez zastosowanie odzysku materiałowego, który zyskuje na znaczeniu gospodarczym, może nastąpić w pewnej części zaspokojenie energetyczne w poprzez dywersyfikację źródeł energii pochodzących z przerobu odpadów organicznych metodą rozkładu termicznego.

Summary
The dynamics of economic development determines the need for the development of waste recycling and end-of-use everyday products and recovery of valuable raw materials. Recycling is closely related to the reduction of greenhouse gas emissions, because the basic processes of raw materials processing require large energy inputs, but otherwise, the issue of recovery and recycling, where energy demand is much lower. This means lower CO2 emissions and reducing environmental degradation caused by the extraction of raw materials. This article presents the concept of derivation from secondary sources of energy (through the continuous increase of waste in mass) liquid and gaseous fuel from the process of thermal decomposition of organic waste mainly from car tires. Through the use of recycled material, which is gaining in economic importance, may be in part to meet the energy in through the diversification of energy sources derived from the processing of organic waste thermal decomposition method.

Słowa kluczowe:

–  odzysk materiałowy,
–  paliwa alternatywne (wtórne),
–  rozkład termiczny,
–  odpady organiczne .

1. Zapotrzebowanie na surowce mineralne

Procesy wydobycia i obróbki surowców mineralnych zawsze miały wielkie znaczenie dla gospodarki i rozwoju przemysłu, gdyż są początkiem każdego łańcucha przemysłowego w gospodarkach uprzemysłowionych, a kopalne źródła energii, czyli ropa naftowa, gaz i węgiel są nieodzowne dla ludzkiej wytwórczości, decydującej o rozwoju lub wręcz o egzystencji naszej cywilizacji. Znaczenie dostaw surowców mineralnych dla europejskiej, skonsolidowanej gospodarki jest oczywiste.

Przemysł surowcowy wraz z produkcją dóbr materialnych i budownictwem wypracowuje rocznie około 40% europejskiego PKB [1]. Jednak ta gałąź gospodarki uzależniona jest od bezpiecznych, czyli nieprzerwanych dostaw surowców, szczególnie paliw, które w dużym stopniu są importowane. Wzrost cen surowców na międzynarodowych rynkach towarowych, ograniczenia eksportu i wzrost wartości podatków pobieranych przez kraje rozwijające się, a także intensyfikacja działań konkurentów na rynku globalnym, ukierunkowuje dążenia Unii Europejskiej do ustanowienia spójnej i kompleksowej polityki w zakresie zaspokojenia potrzeb energetycznych oraz surowców mineralnych. Jednak przez ostatnie kilka dekad polityka Unii Europejskiej nie traktowała priorytetowo potrzeby zwiększenia pewności zaopatrzenia gospodarki w surowce energetyczne. Dopiero kolejne wzrosty cen surowców na rynkach międzynarodowych, konflikty zbrojne w krajach będących głównymi producentami paliw oraz praktyki politycznego szantażu surowcowego, skłoniły kraje europejskie do rozważenia konkretnych działań w tym obszarze.

W obliczu nowych wyzwań 27 państw członkowskich UE, będących na różnych etapach rozwoju gospodarczego, zgodziło się na podjęcie wspólnej inicjatywy na rzecz pozyskiwania surowców, która została opublikowana przez Komisję Europejską w listopadzie 2008 roku. Inicjatywa ta ustanawia strategię, w tym listę konkretnych działań, które będą podejmowane przez państwa członkowskie w celu niezakłóconego rozwoju gospodarczego, ponieważ dostęp do surowców mineralnych jest kluczem do prawidłowego funkcjonowania gospodarki Unii Europejskiej.

Dla zobrazowania wielkości zapotrzebowania na surowce poniżej przedstawiono przeciętne zużycie wybranych surowców mineralnych przypadające na jednego statystycznego obywatela Unii Europejskiej w czasie ostatnich 70 lat ciągłego wzrostu gospodarczego [2].

Przeciętne zużycie surowców mineralnych przez jednego obywatela UE w czasie 70 lat [liczby obrazują tony]

  • Piasek i żwir  – 307
  • Piasek kwarcowy – 4.7
  • Węgiel brunatny – 158
  • Kaolin – 4.0
  • Kruszona skała – 130
  • Potas – 3.4
  • Ropa naftowa – 116
  • Aluminium – 1.7
  • Gaz ziemny (1000 m3) – 89.6
  • Miedź – 1.1
  • Wapień, dolomit – 72
  • Stopy metali – 0.9
  • Węgiel kamienny – 67
  • Siarka – 0.2
  • Stal – 39.5
  • Azbest – 0.16
  • Cement – 29
  • Fosfor – 0.15
  • Sól kamienna – 12
  • Energia elektryczna (MWh) – 293.2
  • Gips – 8.5

Działania o charakterze dalekosiężnym mają jeden cel – ochronę status quo, gdyż przychód sektorów: budowlanego, chemicznego, motoryzacyjnego, lotniczego i maszynowego szacuje się na 1300 mld euro rocznie, zaś zatrudnienie w tych branżach wynosi około 30 milionów ludzi. Aby europejska gospodarka była konkurencyjna i innowacyjna, musi zadbać o nieprzerwane źródła dostaw surowców, a szczególnie paliw.

Bolesną lekcją dla całego świata, ale przede wszystkim dla Japonii, było katastrofalne w skutkach trzęsienie ziemi i jego następstwa wiosną 2011 roku. Bezpośrednim skutkiem żywiołu były bieżące straty materialne oszacowane na 170 mld dolarów, a w dalszej perspektywie – ubytek PKB o ok. 10%. Europę i inne kraje świata nie stać na dyskomfort odcięcia dostaw surowcowych w następstwie katastrof naturalnych, destabilizacji politycznej dostawców, czy spekulacji na światowych rynkach. Unia Europejska jest silnie uzależniona od importu i jest daleka od samowystarczalności, mimo iż intensywność stosowania surowców zmniejsza się nieustannie (podobnie jak we wszystkich dojrzałych gospodarkach).

Niebagatelny wpływ na zmniejszenie zużycia surowców ze źródeł pierwotnych i na obniżenie energochłonności gospodarki ma rozwój technologii odzysku oraz rosnący poziom recyklingu. Recykling ogranicza również ilość odpadów, które trafiają na składowiska ziemne, a ponadto surowce wtórne są źródłem do wytwarzania paliw, wykorzystywanych z kolei do produkcji energii elektrycznej i cieplnej., Ponadto zmniejszenie tym sposobem kosztów zanieczyszczenia i degradacji środowiska, występujących podczas wydobywania surowców mineralnych i składowania odpadów (zarówno poprodukcyjnych, jak poużytkowych) powoduje, że w ogólnym bilansie pozyskanie materiałów i energii metodami recyklingu jest tańsze, niż wykorzystanie do ich produkcji bogactw naturalnych. (wydobycie surowców mineralnych). W szczególności energia i materiały zużyte na wyprodukowanie opakowań i wyrobów konsumenckich (np. AGD, elektronika użytkowa) są bezpowrotnie utracone, jeśli produktów tych nie przetworzy się powtórnie. Wnioski z takiego rozumowania wyciągnęła już większość krajów europejskich, w których przetwarza się już co najmniej 50% odpadów tzw. „opakowaniowych”. W ścisłej czołówce znajdują się takie kraje, jak Dania i Szwecja, które przetwarzają tych odpadów co najmniej 90%.

W związku z wyczerpywaniem się zasobów naturalnych, jak również ze zwiększającym się zanieczyszczeniem środowiska oraz zwiększającą się ekologiczną świadomością społeczeństwa, naturalne staje się działanie powodujące spowolnienie tych negatywnych zjawisk m.in. poprzez wdrażanie stosownych aktów prawnych Unii Europejskiej, w wyniku ich implementowania w poszczególnych krajach, co w efekcie procentuje opracowywaniem optymalnych technologii przerobu odpadów BAT (Best Available Technology). Jako przykład można przedstawić, że według raportu przygotowanego przez Międzynarodową Grupę Studiów ds. Miedzi (ICSG), Europa jest najsilniej działającym na świecie regionem, który zwiększa zużycie miedzi pochodzącej z procesu recyklingu i odzysku materiałowego. Unia Europejska jest również samowystarczalna w zakresie produkcji materiałów budowlanych. Niestety „Wspólnota” jest bardzo uzależniona od importu minerałów metalicznych – sama dostarcza na rynki tylko 3% światowego zapotrzebowania.

Oprócz surowców pierwotnie pozyskanych, UE opiera się głównie na surowcach wtórnych, pozyskiwanych z tzw. złomu lub przerobu. Szczególnie istotnym wnioskiem z obecnych problemów związanych z bezpieczeństwem dostaw surowców energetycznych jest postulat ograniczenia zużycia paliw produkowanych ze źródeł kopalnych w transporcie. Ma to również swoje odzwierciedlenie w Rezolucji ustawodawczej Parlamentu Europejskiego z dnia 15 kwietnia 2014 r. w sprawie wniosku dotyczącego dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie rozmieszczania infrastruktury paliw alternatywnych.

Od dawna niezmiernie ważne dla funkcjonowania naszego kraju, jak również całej Unii Europejskiej jest zapewnienie pewności dostaw paliw płynnych, które stało się obecnie szczególnie istotnym problemem w świetle ostatnio trwającego konfliktu na Ukrainie. Ropa naftowa importowana jest w 96%, natomiast gaz ziemny – w 80% z Rosji za pośrednictwem rurociągu „Przyjaźń” (Rys. 1, 2). Jedyną realną alternatywą dla kierunku wschodniego są dostawy z użyciem transportu morskiego poprzez port w Gdańsku, lecz uwarunkowania technologiczne oraz ekonomiczne marginalizują to rozwiązanie.

Brak ciągłości lub znaczące ograniczenie dostaw ropy naftowej i gazu ziemnego dla odbiorców wpłynie na zakłócenia w produkcji, w wyniku czego może gwałtownie się pogorszyć kondycja całej gospodarki. Jest to niestety groźba realna, biorąc pod uwagę możliwości magazynowania w naszym kraju surowców i produktów naftowych), które, choć obecnie stopniowo zwiększane, pozwalają na zgromadzenie zaledwie trzymiesięcznych zapasów paliw. W Polsce wg Państwowego Instytutu Geologicznego wydobywa się 750-850 tys. Mg (ton) ropy naftowej przy potrzebach polskich rafinerii wynoszących ok. 25 mln Mg w skali roku.

Zapotrzebowanie kraju na ropę naftową ciągle wzrasta, pomimo unijnej polityki preferowania rozwoju produkcji paliw alternatywnych, w szczególności biopaliw, których udział w rynku paliw ciekłych w transporcie Unii Europejskiej w 2011 r wynosił 4,7%. Sprzedaż produktów naftowych, obejmujących benzyny silnikowe, olej napędowy, lekki olej opałowy i paliwo lotnicze, z roku na rok zwiększa się. W Polsce najwięcej sprzedaje się benzyn i oleju napędowego, przy czym obserwuje się utrzymującą się od kilku lat tendencję wzrostu udziału oleju napędowego w sprzedaży produktów naftowych ogółem. Ponadto obecnie w pewnym stopniu można uniezależnić się od dostaw poprzez dywersyfikację źródeł energii pochodzących z biogazowi oraz recyklingu odpadów, a w szczególności z opon samochodowych. Wielkości dostaw ropy naftowej i gazu do Polski [3].

2. Wzrost zużycia energii

Rosnące wskaźniki konsumpcji dotyczą również energii. W ciągu ostatnich lat zauważamy zmiany w dotychczasowych tendencjach rozwoju elektroenergetyki. Stopniowo przyjmuje się pogląd, że energia elektryczna staje się coraz bardziej niezbędnym warunkiem rozwoju społecznego. Rosnące uzależnienie ludzkiej działalności od nieprzerwanego zasilania energią elektryczną ponownie postawiło pytanie, czy energia elektryczna jest towarem podlegającym prawom rynku, czy też jej dostawa jest świadczeniem, warunkującym nowoczesne warunki życia, podobnie jak zaopatrzenie w czystą wodę, i w związku z tym ma charakter służby publicznej, za którą odpowiada państwo.

Szczególnego znaczenia nabiera niezawodność zasilania bardzo wielu odbiorców. Już przed II Wojną Światową wyróżniano tzw. odbiorców „pierwszej kategorii”, którym należało zapewnić niezawodne zasilanie ze względu na potencjalnie duże straty lub zagrożenie życia w razie przerwy w zasilaniu. Problem zaostrza się obecnie wskutek coraz szerszego stosowania różnego rodzaju automatyki i urządzeń sterowanych elektronicznie, wymagających zasilania energią elektryczną. Dotyczy to niemal wszystkich sfer życia mieszkańców: nowoczesnych osiedli i domów, dużych sklepów, banków, wodociągów, stacji paliw, kolei, nadzoru lotów, telekomunikacji, nowoczesnych zakładów hodowlanych z automatycznym podawaniem wody i pożywienia dla zwierząt itd. [4].

Należy się spodziewać, że do roku 2050 całkowite zużycie energii na świecie wzrośnie z obecnego poziomu 10 gigaton ekwiwalentu ropy rocznie do 22 gigaton. Obecnie energia pochodząca ze spalania paliw kopalnych stanowi 70% tej liczby (węgiel i ropa po 26%, gaz ziemny 18%), zaś energia z innych źródeł 30%; na zasoby z innych źródeł (niekopalne) składają się w niemal równej części energia ze źródeł odnawialnych oraz energia jądrowa [6]. W 2050 r. gospodarka światowa będzie czterokrotnie większa niż obecnie, ale światowe zużycie energii wzrośnie tylko 2,2 raza.

Znacząca poprawa w zakresie efektywnego wykorzystania energii wynika częściowo z niezależnych zmian technologicznych lub strukturalnych w gospodarce, częściowo z działań politycznych na rzecz oszczędzania energii, a częściowo ze znacznie wyższych cen energii. W krajach rozwijających się, w których podstawowe potrzeby energetyczne są obecnie z trudnością zaspokajane, zapotrzebowanie na energię gwałtownie wzrasta. Niedługo po 2010 r. zużycie energii w tych krajach będzie większe niż w krajach uprzemysłowionych, a w 2050 r. wynosić będzie dwie trzecie całkowitego światowego zużycia [6].

3. Ochrona środowiska

Kwestia wzrostu gospodarczego postrzegana w kategoriach ochrony środowiska naturalnego zyskuje na znaczeniu w globalnej debacie pomiędzy krajami wysokorozwiniętymi, a rozwijającymi się. Potęgi gospodarcze: USA, Japonia i Niemcy mają świadomość, że ich dorobek gospodarczy odcisnął piętno na środowisku naturalnym. Teraz obawiają się, że niekontrolowany rozwój gospodarczy w krajach Trzeciego Świata doprowadzi do dalszej degradacji i nieuchronnej katastrofy ekologicznej. Jeśli to możliwe, efektywny recykling produktów i wszelkiego rodzaju pozostałości poprodukcyjnych na różnych etapach cyklu życia produktu znacznie zmniejsza popyt na podstawowe surowce, a tym samym zmniejsza ryzyko niedoboru dostaw kluczowych materiałów, które są niezbędne w procesie produkcji. Jest to szczególnie istotnie dla europejskich gospodarek, uzależnionych od dostaw surowców. Ponadto, w wielu przypadkach recykling prowadzi do oszczędności zapotrzebowania na energię, a tym samym obniża potencjalny wpływ na globalne zmiany klimatyczne, wywołane emisją szkodliwych substancji oraz dwutlenku węgla do atmosfery.

Należy również wspomnieć, iż stosowanie recyklingu, ma znaczący wpływ na racjonalny sposób projektowania wyrobów tak, aby nadawały się one do wtórnego przerobu z mniejszą energochłonnością. Bezpośrednio wiąże się z tym zmniejszenie kosztów produkcji wielu dóbr. Im większa zależność od importu, na przykład konkretnych metali i ich stopów, tym bardziej istotny staje się recykling i odzysk materiałowy (oszczędność energii), zwłaszcza jeśli możliwości pozyskania materiałów zastępczych są ograniczone i oczekiwane są oszczędności w procesie produkcyjnym, by wzmóc konkurencyjność ceny końcowej wyrobu.

Ogólnie rzecz biorąc, istnieje znaczny potencjał redukcji emisji gazów cieplarnianych poprzez procesy recyklingu, ze względu na zmniejszone zużycie energii. Podstawowe procesy produkcyjne dla produktów pośrednich, takich jak produkcja aluminium wymagają dużych ilości energii do topienia surowca tj. boksytu. Odzyskiwanie i topienia aluminium wtórnego wymaga znacznie mniej energii. Niższe zużycie energii z kolei oznacza niższe emisje CO2. Ten argument dotyczy innych procesów recyklingu, m.in.: szkła, papieru, tworzyw sztucznych itp.

Postęp w nauce sprawia, że z każdym rokiem wydłuża się okres cyklu życia materiałów, dzięki odzyskowi i ponownemu przetworzeniu. Bardziej wydajne metody przetwarzania umożliwiają zmniejszenie ilości odpadów poprodukcyjnych. Prawdopodobnie wydobycie będzie nadal główną podstawą dostaw w przyszłości z powodu strukturalnych wzrostów we wszystkich gospodarkach, a także z powodu wzrostu liczby ludności, a co z tym idzie popytu globalnego. W obliczu istniejącej sytuacji słuszne wydaje się, aby wzmocnić działania o charakterze gospodarczo-politycznym w celu zwiększenia znaczenia recyklingu surowców naturalnych aby osiągnąć znaczącą dywersyfikację źródeł energii z obiegu wtórnego (z energonośnych odpadów poprodukcyjnych i poeksploatacyjnych).

4. Istniejące zasoby odpadów energonośnych (opony)

Problemy recyklingu gumy zaczął narastać wraz z rozwojem motoryzacji, a więc wzrostem produkcji wyrobów wykonywanych z gumy (głównie opon), stosowanych w pojazdach, jak również wskutek coraz szerszego ich stosowania w innych działach gospodarki. Utylizacja odpadów wykonanych z elastomerów (gumy), a szczególnie opony, stanowi duże zagrożenie dla środowiska. Wykorzystanie tak wielkiej masy odpadów to duże wyzwanie dla wszystkich zaangażowanych w proces recyklingu opon w Unii Europejskiej. Podjęte działania legislacyjne w UE – Dyrektywa 1999/31/EC (Landfill Directive) i w kraju – Ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 – wprowadzają zakaz składowania na składowiskach od 1 lipca 2003 zużytych opon, a od 1 lipca 2006 – elementów opon. Te i inne argumenty były powodem do podjęcia działań mających na celu opracowanie technologii przetwarzania i utylizacji odpadów gumowych, w tym zużytego ogumienia, będących alternatywą dla składowania [5].

Szacuje się, iż każdego roku powstaje na świecie ok. 1 mld Mg zużytych opon samochodowych. W Polsce, podobnie jak w innych krajach Unii Europejskiej, ok. 80% zużytych wyrobów gumowych stanowią opony. Taka ilość odpadów stanowi poważne zagrożenie dla środowiska. Rozwiązaniem problemu może być proces recyklingu – odzysk materiałowy. Polski rynek produkcji opon szacowany jest na ok. 12-14 mln sztuk, stanowi to niespełna 6 % rynku europejskiego, ale jednocześnie ponad 40 % rynku nowych państw członkowskich UE.

Poniżej przedstawiono polski przemysł oponiarski w liczbach (źródło DGP):
• Liczba producentów opon – 8 (Bridgestone, Continental, Dębica, Goodyear, Hankook, Michelin, Pirelli, Trelleborg, Apollo Vredestein),
• liczba fabryk – 4, zatrudnienie bezpośrednie – ok. 10 000 osób,
• dzienna produkcja opon – ok. 100 000 sztuk,
• bezpośrednie inwestycje – ponad 6,8 mld PLN (od 1990 roku),
• generuje rocznie – ok. 7,7 mld PLN polskiego PKB (dane za 2012 rok).

      Wielkość produkcji opon w Polsce (Źródło DGP):

  • w Polsce – jak podają różne źródła, produkuje się 160.000 – 180.000 Mg opon w ciągu roku
  • można założyć, że tyle również staje się odpadem,
  • do tego dochodzi około 20.000 Mg innych odpadów gumowych demontowanych z samochodów wycofanych z eksploatacji i sprzętu AGD.

Na tej podstawie można szacować, że w procesie rozkładu termicznego rocznie można będzie wyprodukować z ok. 200.000 Mg odpadów gumowych ok. 100 000 Mg oleju i ok. 20 000 Mg gazu, które mogą znaleźć zastosowanie jako paliwo do ogrzewania lub produkcji prądu elektrycznego (napędzanie agregatów prądotwórczych z zastosowanym silnikiem z zapłonem samoczynnym jak również turbin gazowych).

W samochodzie osobowym zastosowanie znajduje 15 kg do 20 kg gumy i elastomerów termoplastycznych oraz 25 kg do 40 kg opon. Procentowy udział komponentów i materiałów stosowanych w oponach samochodów osobowych i ciężarowych:

Opony samochodów osobowych Opony samochodów ciężarowych
kauczuk sadza tlenek cynku

siarka

dodatki chemiczne 

kord tekstylny

kord stalowy

4721,51

1

7,5

5,5

16,5

45222

1

5

25

Od wielu lat obserwowane jest rosnące zainteresowanie przeróbką gumy w procesie rozkładu termicznego (termoliza/piroliza), w tym szczególnie zużytych opon. Dotychczas w polskiej gospodarce brakowało środków na rozwój oraz wdrożenie własnych krajowych kompleksowych rozwiązań technologicznych. Brak środków na rozwój technologii recyklingu szczególnie jest odczuwalny w obszarach nowych technologii (high-tech) obejmujących odpady niebezpieczne.

W Europie konieczność rozwiązania problemu recyklingu wyeksploatowanych pojazdów znajduje odzwierciedlenie w dyrektywie Parlamentu Europejskiego I Rady Unii Europy 2000/53/EC z dnia 18 września 2000, która wymusza ponowne wykorzystanie surowców użytych do ich produkcji do minimum 95%, nie później niż do 1 stycznia 2015 roku.

5. Odzysk materiałowy metodą rozkładu termicznego

Polska technologia termicznego rozkładu (termoliza) elastomerów w instalacji WGW Green Energy Poland Sp. z o.o. jest prowadzona w poziomym reaktorze, z ruchomym złożem (0÷0,5 obr/min). Polega on na pośrednim, przeponowym podgrzewaniu wsadu np. z odpadów elastomerowych (głównie opon samochodowych) do temperatury 320÷400°C bez dostępu powietrza (tlenu). W wyniku procesu powstają opary olejowo-gazowe przemieszczające się w szczelnej instalacji (obieg zamknięty), podlegające separacji w zbiornikach sekcji skraplaczy, w efekcie otrzymuje się frakcję ciekłą i gazową. W reaktorze pozostaje frakcja stała, w której skład wchodzi karbonizat (pozostałe związki głównie węgla) oraz złom stalowy. Proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami utleniającymi [7, 8, 9].

Obecnie ocenia się, że najbardziej przyszłościowe technologie recyklingu materiałowego obejmują procesy termicznego rozkładu oraz optymalne zagospodarowanie pozyskanych produktów poprzez wykorzystanie zmagazynowanych produktów energonośnych tj. oleju i gazu podprocesowego do produkcji prądu elektrycznego i ciepła.

Opracowana przez WGW Green Energy Poland Sp. z o. o. instalacja rozkładu termicznego odpadów do odzysku energii i surowców m.in. ze zużytych opon, wykorzystuje technologię termicznej destrukcji metodą beztlenową. Opony całe (małe gabaryty) lub rozdrobnione na kawałki są ładowane do komory reaktora, gdzie następnie ulegają podgrzaniu do temperatury w której następuje termiczny rozkład składników organicznych opony.

W instalacji WGW-8EU procesu rozkładu termicznego przetwarzane mogą być również:

1. elastomery – różnorodne odpady gumowe i zużyte produkty użytkowe,
2. plastomery – różnorodne odpady z tworzyw sztucznych oraz wykonane z nich zużyte produkty użytkowe, z wyjątkiem PCV,
3. zużyty olej i inne odpady ropopochodne (szlam, łupki itp.),
4. inne surowce organiczne.

W tym nowoczesnym procesie rozkładu termicznego np. z opon samochodowych można uzyskać około:

–   20÷35% karbonizatu,
–   35÷65% oleju poprocesowego oraz
–   10÷20% frakcji gazowej i
–   10-25% kordu stalowego.

Ponadto odzysk materiałowy (odzyskanie oleju i gazu) z wyeksploatowanych opon może stanowić element systemu dywersyfikacji źródeł energii.

Najczęściej, a zarazem najbardziej pożądanym produktem rozkładu termicznego odpadów jest frakcja olejowa, która może być wykorzystana jako olej opałowy bez konieczności stosowania dodatkowej technologii uszlachetnienia. Pozyskany olej może również zostać poddany dalszej przeróbce uszlachetniania poprzez dodatkowe oczyszczanie z pozostałości sadzy i dodanie niezbędnych składników (np. inhibitora korozji, dodatków antypiennych i bakteriobójczych) i zastosowany na przykład do maszyn roboczych starszego typu jako paliwo silnikowe. Frakcja ta może być również źródłem cennych związków organicznych. Przekazany do rafinerii olej stanowi doskonały, niezwykle pożądany surowiec (półprodukt) do otrzymywania benzyn i olejów napędowych z bardzo małą ilością zbędnych pozostałości po procesie destylacji [7, 8, 9]. Uzyskane związki węgla, z uwagi na swoją strukturę, mogą być stosowane jako materiały filtracyjne lub wykorzystywane do produkcji tuszu albo pigmentów oraz jako substytut sadzy.

Rozkład termiczny zużytych opon stanowi atrakcyjne uzupełnienie lub alternatywę dla aktualnych sposobów utylizacji zużytych opon samochodowych, tzn. składowania, spalania z odzyskiem energii lub innych procesów odzysku materiałowego albo produktowego. Ponadto w przypadku szerokiego wykorzystania instalacji typu WGW-8EU do utylizacji organicznych (w tym niebezpiecznych) odpadów metodą rozkładu termicznego, jako metody przyjaznej dla środowiska, można osiągnąć niebagatelne efekty organizacyjne i techniczne. Jako główne z nich należy wymienić :

– zastosowanie technologii spełniającej wymagania Dyrektywy 1999/31/EC,
–  stworzenie lokalnych ogniw systemu dywersyfikacji źródeł energii,
–  rozpowszechnienie nisko-kosztowej metody otrzymywania produktów energetycznych,
–  blisko 100% zagospodarowanie produktów z rozkładu termicznego odpadów organicznych nie podlegających biodegradacji.

6. Podsumowanie

Mając świadomość wyzwań stojących przed zintegrowaną Europą w dobie kolejnych lat oraz dekad, Unia Europejska przedstawiła w 2008 r. Europejską Inicjatywę na Rzecz Surowców, w ramach której powstała zintegrowana strategia, mająca stanowić odpowiedź na nowe wyzwania, związane z dostępem do surowców innych niż energia i innych niż produkty rolne. Inicjatywa na rzecz surowców opiera się na trzech następujących filarach: zapewnieniu równych szans dostępu do surowców w państwach trzecich; wspieraniu stabilnych dostaw surowców ze źródeł europejskich oraz wspieraniu efektywnego gospodarowania zasobami i promowaniu recyklingu.

Na szczególną uwagę zasługiwać będą zatem nowe inicjatywy wspierające innowacyjność za pośrednictwem programu ramowego i partnerstw innowacji oraz w pełniejszy sposób włączające w rozwój polityki podejście oparte na cyklu życia produktu. Oznaczałoby to większą spójność polityki w zakresie odpadów i projektowania produktów, w tym również uwzględnienie zasad dotyczących włączenia minimalnej zawartości materiałów pochodzących z recyklingu przy wytwarzaniu produktów priorytetowych, możliwości recyklingu i podwyższenia trwałości produktów oraz ograniczenie zastosowania substancji niebezpiecznych. Zachęcać się będzie do korzystania z funduszy strukturalnych i funduszy spójności zgodnie z hierarchią postępowania z odpadami i w celu wdrażania najlepszych dostępnych technologii.

Recykling i odzysk materiałowy, w tym technologia rozkładu termicznego, umożliwia wyprodukowanie z ok. 200 000 Mg odpadów elastomerowych, ok. 100 000 Mg oleju i ok. 20 000 Mg gazu rocznie. Pozyskane produkty mogą znaleźć zastosowanie jako paliwo do ogrzewania lub produkcji prądu elektrycznego (do napędu agregatów prądotwórczych z silnikiem samozapłonowym, jak również turbin gazowych). Dywersyfikacja źródeł energii, szczególnie drogą opracowania metod wytwarzania energii z odpadów, staje się na obecnym etapie rozwoju gospodarczego koniecznością w celu ochrony środowiska jak również zapewnienia funkcjonowania społeczeństwa. Również wykorzystanie recyklingu materiałowego do wytwarzania paliw przeznaczonych do napędu pojazdów może stać się w najbliższym czasie możliwe do realizacji i wspierane przez politykę unijną, mimo iż dotychczas obowiązująca Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dn. 23 kwietnia 2009 r. „W sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych” nie wskazuje produktów recyklingu jako źródła paliw alternatywnych.

W „Stanowisku Parlamentu Europejskiego przyjętego w pierwszym czytaniu w dniu 15 kwietnia 2014 r. w celu przyjęcia dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/…/UE w sprawie rozmieszczania infrastruktury paliw alternatywnych” czytamy:

„Bez uszczerbku dla definicji paliw alternatywnych zawartej w niniejszej dyrektywie należy zauważyć, że istnieją inne rodzaje paliw czystych, które mogą stanowić alternatywę dla paliw kopalnych. Przy wyborze nowych rodzajów paliw alternatywnych należy uwzględnić obiecujące wyniki badań i rozwoju. Normy i prawodawstwo należy formułować tak, by nie uprzywilejowywały one jakiegoś określonego rodzaju technologii, a tym samym nie ograniczały dalszego rozwoju alternatywnych paliw i nośników energii.”

Literatura
[1] http://www.eurostat.eu
[2] Federal Institute for Geosciences and Natural Resources, 2009
[3] Gazeta Wyborcza 24.03.2014 r. serwisy.forsal.pl
[4] Światowe tendencje rozwoju elektroenergetyki, M. Jaczewski, za Energy Statistics of Non-OECD Countries, IEA 2000, t.II.333-337.
[5] A. Wojciechowski; Recykling samochodów. Materiały i technologie odzysku. Wyd. ITS i IOd 2012 r. ISBN 978-83-60965-14-6 i 978-83-88770-90-6. [6] ec.europa.eu/research/energy/pdf/weto-h2_key_pl.pdf
[7] http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//TEXT+TA+P7-TA-2014-0352+0+DOC+XML+V0//PL
[8] A. Wojciechowski, J. Dyduch, M. Wołosiak. Pozyskiwanie paliw alternatywnych z recyklingu termicznego elastomerów pochodzących z pojazdów wycofanych z eksploatacji. XI Konferencja Naukowo–Techniczna „Logistyka, systemy transportowe, bezpieczeństwo w transporcie” LOGITRANS 2014. Szczyrk 8-11.04. 2014r. Wyd. Logistyka 3/2014. s. 6720-6728.
[9] A. Wojciechowski, M. Wołosiak; WGW „Polska technologia rozkładu termicznego odpadów gumowych” Wyd. EXPRESS Przemysłowy ISSN2353-527X, czerwiec 2014, wyd. 2. s.58-64.
[10] A. Wojciechowski; „Urządzenie do rozkładu termicznego odpadów organicznych WGW-8EU”. Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska w Ministerstwie Środowiska. Wyd. w materiałach konferencyjnych z 68 Forum „Energia-Efekt-Środowisko” połączone z Forum „Dobre praktyki w gospodarce odpadami”. Temat forum: „Zagospodarowanie wysokokalorycznych frakcji odpadów komunalnych/paliw alternatywnych w modernizowanych elektrociepłowniach/ ciepłowniach”;31.07.2014 r.

Powyższy materiał został zaprezentowany na:
MIĘDZYNARODOWEJ KONFERENCJI NAUKOWEJ „ENERGIA I ŚRODOWISKO PRODUKCJA – LOGISTYKA – ZARZĄDZANIE” w dniach 9–10 października 2014 r.