Termální depolymerizace je metoda sloužící k přeměně komplexních organických materiálů (obvykle různých odpadních produktů) na lehkou ropu

V celém světe dnes rezonují termíny jako environmentální zátěž, odpadní plasty, recyklace apod. My jsme se problematikou materiálového a energetického využití plastů začali zabývat před několika lety, kdy jsme poznali, že tradiční způsob recyklace plastů je velmi náročná disciplína. Je potřeba vědět, že na recyklaci jedné tuny již použitých plastových polyethylenových folií (LDPE, LLDPE), které všichni známe z běžného života, je zapotřebí jedné megawatthodiny elektrické energie a čtyři kubické metry vody. Touto recyklací však získáme pouze plastový recyklát-regranulát, který je použitelný pouze na výrobu pytlů do odpadkových košů, nebo zahradních plastových květináčů. Jinými slovy výroba nové folie z primární suroviny je nesrovnatelně méně náročná v každém ohledu. To vše platí předpokladu, že se podaří původní plastový odpad dokonale druhově vytřídit, což je téměř nemožné.

Vracení plastových recyklátů do známého trojúhelníku oběhového hospodářství plastových odpadů způsobí pouze jeho nekonečné zvětšování a bobtnání a v podstavě se problém s objemem plastového odpadu neřeší. Nové plastové produkty se vyrábět budou, bez nich si jen těžko dokážeme představit svůj život. Proto je potřeba plastový odpad z tohoto oběhového hospodářství odebírat a využívat jej jinak, to znamená získávat nově vzniklé suroviny, které lze smysluplně a čistě využít např. pro výrobu energie. Pokud hovoříme o plastech, je tedy nutné a lepší třídit méně, ale o to kvalitněji.

V ČR se podle oficiálních údajů podaří vytřídit 69 % plastových odpadů. Podle aktuálních údajů se však daří reálně recyklovat, tedy odeslat k přeměně na nový produkt, zhruba 50 % plastových odpadů, které skončí ve žlutých kontejnerech. Polovina z vytříděných plastů neskončí na recyklaci, ale na skládce nebo s velmi nízkou účinností energeticky využita ve spalovně či v cementárně. Z toho se dá usuzovat, že ČR reálně smysluplně recykluje zhruba 35 % plastových odpadů.

V Česku se recyklují hlavně PET láhve. Ty se drtí na PET vločky nebo regranulát, který slouží jako vstupní produkt pro výrobu vláken, pásek či nových PET lahví

 

NOVÉ ZÍSKANÉ PROCESNÍ PRODUKTY

Pevný inertní zbytek obsahuje uhlík v anorganické podobě, popeloviny, minerální látky a mechanické nespalitelné fragmenty např. kovy, které jsou přítomné ve vstupním materiálu od začátku. Získaný pevný anorganický uhlík je možné využít v chemickém průmyslu, dále lze jeho demineralizací a následnou aktivací vyrobit aktivní uhlí s porovnatelným měrným povrchem jako komerčně vyráběně aktivní uhlí, nebo se dá taktéž využít jako ekologicky čisté palivo, nebo po úpravě jako nosič NPK a hydro-sorpční materiál pro půdní aplikaci.

Kapalný procesní olej je komplexní směsí uhlovodíků C5 – C40, někdy s obsahem aromatických uhlovodíků. Takto získaná olejová frakce se může použít přímo jako palivo, např. jako topný olej v kotlích, popř. jako palivo pro generátory, nebo motory jakožto substitut motorové nafty, nebo jako vstupní surovina pro petrochemický průmysl, nebo jako zdroj velmi cenných chemikálií po dalším zpracování.

Procesní plyn je podíl získaných produktů termické depolymerizace, který je složený hlavně z H2, CO, CO2, CH4, C2H4 a takto získaný procesní plyn je látka s vysokým energetickým potenciálem. Vzhledem k energetické vydatnosti získaného procesního plynu je tento podíl po vyčištění a úpravě používán jako čisté palivo podobné svými vlastnostmi zemnímu plynu pro přímé využití k výrobě elektrické energie především pro krytí vlastních energetických nároků technologie termické depolymerace, popř. k výrobě převisu elektrické energie a tepelné energie jako vedlejšího produktu činnosti energobloku, který kladně ovlivňuje celkovou účinnost provozu depolymerizační technologie. Energetickou soběstačnost provozu technologie termické depolymerace, vedle výrazně environmentální tématiky, pokládáme za jeden z jejích nejdůležitějších pozitivních aspektů.

Na našem území bylo v minulosti uskutečněno několik pokusů uvedení do provozu principiálně podobných technologií, které byly předem odsouzeny k neúspěchu, neboť se staly ekologickou zátěží o obtěžujícím prvkem v některých obcích. Pod vlivem těchto nepříznivých skutečností z minulosti se bohužel současná inovativní a vysoce sofistikovaná technologie nadále setkává s neochotou, nebo odporem mnohých úředníků státní správy. Jsme přesvědčeni, že v případě umožnění alespoň zkušebního provozu naší technologie by prolomilo bariéru obav a odporu orgánů státní správy i samotných občanů. Plastové odpady jsou tíživým problémem v obcích, problémem především komunální politiky. Evropská unie již předepsala termín pro ukončení skládkování energeticky vydatných odpadů, zákaz rozšiřování a vznik nových skládek. Zvýšené poplatky za skládkování se již nyní stávají noční můrou. Současná technologie termické depolymerace přináší elegantní, bezpečné, čisté a efektivní řešení. Tuto technologii lze oproti spalovnám zásobit plastovým odpadem z blízkých a lokálních zdrojů při velmi nízkých dopravních nákladech. Provoz takového technologie umožňuje např. obcím využít převis vyrobené elektrické energie, nebo vyrobené teplo na provoz svých zařízení (školky, školy, plavecké, nebo zimní stadiony apod.).

Ve světě již existují srovnatelné paralely této technologie. Např. v Holandsku bude spuštěn komplex zpracovávající plastový odpad pro vznik nízkosirného paliva určeného pro provoz velkých lodí, v Rakousku spustila společnost ÖMV za přispění tamní vlády zkušební provoz maloobjemové jednotky termické depolymerace, podobně jako ve velké Británii Shell v úzké spolupráci s leteckou společností British Airways pro výrobu certifikovaného paliva z plastových odpadů.

Technologie termické depolymerace s periferiemi zpracuje ročně minimálně 700 až 8.000 tun drcených zbytkových plastů, pneumatik, nebo TETRAPACK obalů podle instalovaného typu technologie a vyrobí ročně významné množství:

  • procesní kapaliny s výhřevností >40 MJ/kg
  • pevného inertního zbytku s vysokým obsahem čistého anorganického uhlíku
  • procesního syntézního plynu s výhřevností 31 MJ/kg

Periferní zařízení technologie termického rozkladu pak můře z takto získaných produktů dále vyprodukovat zajímavé množství využitelné elektrické a tepelné energie, popřípadě i chladu.

Technologie termického rozkladu a taktéž její fakultativní periferie jsou uspořádány v mobilních modulech, které je možné umístit a provozovat pouze na zpevněné ploše o výměře od 120 do 600 metrů čtverečných.

Instalované sofistikované bezpečnostní systémy technologie termické depolymerace minimalizují, nebo v některých případech úplně vylučují případné chybné příkazy a povely obsluhy. Při provozu, v případě indikace procesní anomálie, dokáží tyto systémy napravit, nebo odstranit příčiny této anomálie, nebo při indikaci havarijního stavu dokáží za všech okolností řízeně odstavit proces termické depolymerace a celé zařízení. Všechny tyto případné zásahy bezpečnostních systémů, stejně jako všechny případné chyby obsluhy jsou evidovány a archivovány a jsou neprodleně odeslány do systému správy zařízení u specialistů v rámci dálkového přenosu dat.

Prostory jednotlivých modulů a některé klíčové body zařízení jsou vybaveny kromě základních povinných bezpečnostních prvků taktéž vyspělým kamerovým okruhem s detektory a senzory, který je součástí centrálního řídícího a zejména bezpečnostního systému. V případě jakéhokoli nebezpečí aktivují tyto vyspělé bezpečnostní prvky vypínací sekvenci celého zařízení a řízeně odstaví proces termické depolymerace.

V krajním případě nebezpečí, např. potenciálního nebezpečí požáru je kromě zahájení vypínací sekvence aktivováno taktéž automatické zaplavení daného modulu technologie neškodným inertním plynným hasivem. Spuštění systému signalizuje zvukové zařízení doprovázené světelnou signalizaci. Vše je konstruováno a instalováno především s důrazem na bezpečnost obsluhy a okolí, případná rizika jsou vyloučena, nebo minimalizována.

Funkce všech instalovaných bezpečnostních a protipožárních systémů nejsou omezeny ani limitovány případným výpadkem elektrické energie. Technologie je vybavena dostatečně dimenzovaným záložním zdrojem elektrické energie, který s rezervou dokáže zajistit dostatek energie k ochraně obsluhy i okolí a k bezpečnému odstavení zařízení. Tyto nouzové procesy lze samozřejmě spustit i ručně ze strany dostatečně proškolené obsluhy.

Investiční náročnost provozu bezodpadové technologie termické depolymerace plastů se pohybuje v základu od cca 1,3 mil EUR v závislosti na vstupní výkonu zařízení, rozsahu fakultativní výbavy (např. aplikovaný energoblok, rozsahu plynového a olejového hospodářství, a na další možné periferní modulární výbavě až do cca 4 mil EUR.

Ilustrativní pohled na modulární provozovnu termické depolymerace s výrobou elektrické energie

Ostatní plasty se většinou nerecyklují, protože po nich není poptávka. Nemají totiž pozitivní tržní hodnotu. Situace se výrazně zhoršila poté, co Čína a ostatní velcí zpracovatelé zejména v Asii zakázala dovoz těchto plastových odpadů. Technologie, které se k recyklaci v současnosti používají, dokáží rentabilně zpracovat jen některé druhy plastů. Tomu, co se ze separační, nebo recyklační linky vyřadí, tedy jakýsi odpad z tříděného odpadu, říkáme výmět, nebo zbytkový plast. Jedná se o těžko zpracovatelný a využitelný odpad, kterého může být 30—50 % z původního množství vytříděného odpadu, který se zpracovává. Tento výmět, nebo zbytkový plast, vzniká zpravidla v každém sběrném dvoru nebo středisku dané svozové oblasti komunálních plastových odpadů (žlutých kontejnerů), který provozuje třídící technologii. Jedná se obvykle o několik menších obcí v každém okresu ČR, které po vytřídění ekonomicky využijí pouze některé vytříděné složky směsi odpadních plastů. Zbytkovou směs (výmět) jsou nuceni likvidovat nákladnými způsoby, a to buď skládkováním, které nebude v krátkém časovém horizontu možné, nebo neekologickým odvozem na dlouhé vzdálenosti do tepláren, nebo cementáren.

Zejména z tohoto pohledu se velmi perspektivní způsob materiálového, ale i energetického využití plastových odpadů jeví jeho termická depolymerizace. Pro termickou depolymeraci lze velmi účinně a efektivně využít běžné typy plastů, které končí v komunálním sběru plastového odpadu ve žlutých kontejnerech, např. polyethylen, polypropylen. Tyto plasty jsou v největší míře používány pro obalovou technologii téměř všeho so používáme doma, např. šampony, pasty na zuby ostatní „domácí chemie“, obaly od zeleniny, masa, kečupů, omáček, nápojů apod. O tyto odpadové plasty nemá dnes nikdo zájem. Jeho hodnota je nulová, a tak končí na skládkách, v nejlepším případě ve spalovnách, kde činí problémy stávající technologii dosud zvyklé na méně energeticky potentní materiály jako je směsný komunální odpad. Technologie termické depolymerace dokáže při dodržení všech procesních parametrů z jednoho kilogramu plastového odpadu získat až jeden litr kapaliny, která je směsí kapalných uhlovodíků, která bývá právem označována jako substitut motorové nafty, nebo paralelou surové ropy.

Zpracování výmětu, nebo zbytkového plastového odpadu procesem bezodpadové termické depolymerace je perspektivní způsob materiálového, ale zejména energetického využití odpadů. Hovoříme o fyzikálně chemickém endotermickém procesu, který vzniká v anaerobních prostředí při teplotách v rozsahu od 300 až do 2.000°C. Tyto teploty přesahují limity termické stability organických a syntetických sloučenin, dochází při nich k jejich rozpadu a ke vzniku nízkomolekulárních produktů a pevného zbytku. Anaerobní prostředí znamená, že při procesu termické depolymerace za žádných okolností nedochází k procesu hoření, tedy spalování.

Při termické depolymeraci poměrně širokého spektra syntetických organických odpadních materiálů, dochází ke štěpení polymerních uhlovodíkových řetězců a k uvolňování nových procesních produktů s relativně nízkou molekulární hmotností. Tyto procesní produkty lze dále využít jako paliva, nebo jako zdroj cenných chemických sloučenin. Anorganický inertní materiál (popel, kovové materiály, saze, uhlík) zůstane jako tuhý zbytek po depolymerizaci relativně nezměněný a může se proto dále recyklovat pro další praktické použití.

Objemy jednotlivých získaných produktů (frakcí) po termické depolymeraci nezávisí jen na složení a vlastnostech vstupní suroviny, ale i na procesních podmínkách během vlastní depolymerizace, např. typ a velikost depolymerizační jednotky, procesní teplota, rychlost ohřevu, doba zdržení (čas expozice materiálu v dané teplotě), hydrodynamické podmínky, ostatní výbava depolymerizační jednotky zejména typ a způsob kondenzace atd.

  • pevného inertního zbytku s vysokým obsahem čistého anorganického uhlíku
  • procesního syntézního plynu s výhřevností 31 MJ/kg

Periferní zařízení technologie termického rozkladu pak můře z takto získaných produktů dále vyprodukovat zajímavé množství využitelné elektrické a tepelné energie, popřípadě i chladu.

Technologie termického rozkladu a taktéž její fakultativní periferie jsou uspořádány v mobilních modulech, které je možné umístit a provozovat pouze na zpevněné ploše o výměře od 120 do 600 metrů čtverečných.

Instalované sofistikované bezpečnostní systémy technologie termické depolymerace minimalizují, nebo v některých případech úplně vylučují případné chybné příkazy a povely obsluhy. Při provozu, v případě indikace procesní anomálie, dokáží tyto systémy napravit, nebo odstranit příčiny této anomálie, nebo při indikaci havarijního stavu dokáží za všech okolností řízeně odstavit proces termické depolymerace a celé zařízení. Všechny tyto případné zásahy bezpečnostních systémů, stejně jako všechny případné chyby obsluhy jsou evidovány a archivovány a jsou neprodleně odeslány do systému správy zařízení u specialistů v rámci dálkového přenosu dat.

Prostory jednotlivých modulů a některé klíčové body zařízení jsou vybaveny kromě základních povinných bezpečnostních prvků taktéž vyspělým kamerovým okruhem s detektory a senzory, který je součástí centrálního řídícího a zejména bezpečnostního systému. V případě jakéhokoli nebezpečí aktivují tyto vyspělé bezpečnostní prvky vypínací sekvenci celého zařízení a řízeně odstaví proces termické depolymerace.

V krajním případě nebezpečí, např. potenciálního nebezpečí požáru je kromě zahájení vypínací sekvence aktivováno taktéž automatické zaplavení daného modulu technologie neškodným inertním plynným hasivem. Spuštění systému signalizuje zvukové zařízení doprovázené světelnou signalizaci. Vše je konstruováno a instalováno především s důrazem na bezpečnost obsluhy a okolí, případná rizika jsou vyloučena, nebo minimalizována.

Funkce všech instalovaných bezpečnostních a protipožárních systémů nejsou omezeny ani limitovány případným výpadkem elektrické energie. Technologie je vybavena dostatečně dimenzovaným záložním zdrojem elektrické energie, který s rezervou dokáže zajistit dostatek energie k ochraně obsluhy i okolí a k bezpečnému odstavení zařízení. Tyto nouzové procesy lze samozřejmě spustit i ručně ze strany dostatečně proškolené obsluhy.

Investiční náročnost provozu bezodpadové technologie termické depolymerace plastů se pohybuje v základu od cca 1,3 mil EUR v závislosti na vstupní výkonu zařízení, rozsahu fakultativní výbavy (např. aplikovaný energoblok, rozsahu plynového a olejového hospodářství, a na další možné periferní modulární výbavě až do cca 4 mil EUR.

Translate »