Pregled industrije: Proizvodnja energije iz otpada
Prilikom proizvodnje energije iz otpada se koristi nekoliko metoda obrade otpada. Komunalni i industrijski kruti otpad pretvara se u električnu energiju, a ponekad i u toplinsku za industrijsku obradu i sustave daljinskog grijanja. Glavni proces je naravno spaljivanje, ali procesi pirolize, rasplinjavanja i anaerobne digestije ponekad se koriste za pretvaranje otpada u korisne nusproizvode koji se zatim koriste za proizvodnju energije kroz turbine ili drugu opremu. Ova tehnologija dobiva široku prepoznatljivost na globalnoj razini kao zeleniji i čišći oblik energije od tradicionalnog izgaranja fosilnih goriva te kao sredstvo za smanjenje proizvodnje otpada.
Metode prerade otpada
Spaljivanje
Spaljivanje je proces obrade otpada koji uključuje izgaranje energetski bogatih tvari sadržanih u otpadnim materijalima, obično na visokim temperaturama oko 1000 °C. Industrijska postrojenja za spaljivanje otpada obično se smatraju pogonima za proizvodnju energije iz otpada i često su velike elektrane po svome kapacitetu. Spaljivanje i drugi postupci visoko temperaturne obrade otpada često se opisuju kao “toplinska obrada”. Tijekom tih procesa otpad se pretvara u toplinu i paru koja se može koristiti za pogon turbine kako bi se proizvela električna energija. Ova metoda trenutno ima učinkovitost od oko 15-29%, iako ima potencijala za poboljšanja.
Piroliza
Piroliza je drugačiji proces obrade otpada gdje se razgradnja krutog ugljikovodičnog otpada, obično plastike, odvija na visokim temperaturama bez prisutnosti kisika, u atmosferi inertnih plinova. Ovaj postupak se obično provodi na ili iznad 500 °C, osiguravajući dovoljno topline za razgradnju dugolančanih molekula uključujući bio-polimere u jednostavnije ugljikovodike manje mase.
Rasplinjavanje
Ovaj se postupak koristi za dobivanje plinovitih goriva iz težih goriva i iz otpada koji sadrži zapaljivi materijal. U tom se procesu ugljikovodici pretvaraju u ugljikov dioksid (CO2), ugljikov monoksid (CO) i malu količinu vodika na visokoj temperaturi. U tom procesu nastaje plin koji je dobar izvor iskoristive energije. Taj se plin zatim može koristiti za proizvodnju električne energije i topline.
Rasplinjavanje plazma lukom
U ovom procesu, plazma luk se koristi za ionizaciju materijala bogatog energijom. Proizvodi se sintetički plin koji se zatim može koristiti za proizvodnju gnojiva ili električne energije. Ova metoda je više metoda zbrinjavanja otpada nego ozbiljan način stvaranja plina, često trošeći onoliko energije koliko plin koji proizvodi može dati.
Razlozi za proizvodnju energije iz otpada
Ova tehnologija dobiva široku prepoznatljivost u svijetu u pogledu proizvodnje otpada i potražnje za čistom energijom.
• Izbjegavaju se emisije metana iz odlagališta
• Neutralizira emisije stakleničkih plinova prilikom proizvodnje električne energije pomoću fosilnih goriva
• Oporavlja i reciklira vrijedne resurse, poput metala
• Proizvodi čistu, pouzdanu baznu energiju i paru
• Koristi manje zemljišta po megavatu proizvedene električne energije nego drugi obnovljivi izvori energije
• Održivi i postojani obnovljivi izvor goriva (u usporedbi s vjetrom i suncem)
• Razgrađuje kemijski otpad
• Rezultira niskim razinama emisije, obično znatno ispod dopuštenih razina
• Katalitički razgrađuje dušikove okside (NOx), dioksine i furane pomoću selektivne katalitičke redukcije
Koje su opasnosti od prisutnih plinova?
Postoji mnogo postupaka za pretvorbu otpada u energiju, a to uključuje bioplinska postrojenja, korištenje otpada, bazen procjedne vode, izgaranje i povrat topline. Svi ovi procesi predstavljaju opasnost od prisutnih plinova za one koji rade u tim okruženjima.
Unutar bioplinskog postrojenja proizvodi se bioplin. Nastaje kada organske materijale poput poljoprivrednog i prehrambenog otpada razgrađuju bakterije u okolini s manjkom kisika. To je proces koji se naziva anaerobna digestija. Kada se bioplin uhvati, može se koristiti za proizvodnju toplinske i električne energije za motore, mikroturbine i gorive ćelije. Jasno je da bioplin ima visok sadržaj metana, kao i značajan udio sumporovodika (H2S), a to stvara višestruke opasnosti od prisutnih plinova. Međutim, postoji povećani rizik od požara i eksplozije, opasnosti od skučenih prostora, gušenja, nedostatka kisika i trovanja plinom, obično od H2S ili amonijaka (NH3). Radnici u bioplinskom postrojenju moraju imati prijenosne detektore plina koji otkrivaju i prate zapaljive plinove, kisik i toksične plinove poput H2S i CO.
Uslijed prikupljanja otpada uobičajeno je pronaći zapaljivi plin metan (CH4) i toksične plinove H2S, CO i NH3. To je zato što su podzemni kontejneri za otpad izgrađeni nekoliko metara ispod zemlje, a detektori plina obično su postavljeni visoko u prostorijama, što otežava servisiranje i kalibraciju detektora. U mnogim je slučajevima sustav uzorkovanja praktično rješenje jer se uzorci zraka mogu donijeti na pogodno mjesto i izmjeriti.
Procjedna voda je tekućina koja otječe iz područja u kojem se sakuplja otpad, pri čemu bazeni procjedne vode predstavljaju niz opasnosti od prisutnih plinova. To uključuje rizik od zapaljivih plinova (rizik od eksplozije), H2S (otrov, korozija), amonijaka (otrov, korozija), CO (otrov) i niske koncentracije kisika (gušenje). Bazen procjednih voda i prolazi koji vode do bazena procjednih voda koji zahtijevaju praćenje CH4, H2S, CO, NH3, kisika (O2) i CO2. Različite detektore plina treba postaviti duž puteva do bazena procjedne vode, s izlazom spojenim na vanjske upravljačke ploče.
Izgaranje i povrat topline zahtijeva otkrivanje O2 i otrovnih plinova sumporovog dioksida (SO2) i CO. Svi ti plinovi predstavljaju prijetnju onima koji rade u kotlovnicama.
Još jedan proces koji je klasificiran kao opasnost od prisutnih plinova je pročišćivač ispušnog zraka. Proces je opasan jer je dimni plin iz spaljivanja vrlo toksičan. To je zato što sadrži spojeve kao što su dušikov dioksid (NO2), SO2, klorovodik (HCl) i dioksin. NO2 i SO2 su glavni staklenički plinovi, dok su toksični plinovi poput HCl štetni za ljudsko zdravlje.