Ślad węglowy - całkowita suma emisji gazów cieplarnianych wywołanych bezpośrednio lub pośrednio przez daną osobę, organizację, wydarzenie lub produkt. Obejmuje emisję CO2, CH4, N2O i innych gazów szklarniowych wyrażone w ekwiwalencie CO2.

Miarą śladu węglowego jest tCO2e - tona ekwiwalentu CO2. Np tona CH4 odpowiada 25 tonom CO2e.

Ślad ekologiczny - jeden ze wskaźników określających stopień konsumpcji zasobów planety. Jest mierzony powierzchnią lądu i mórz, potrzebną aby wyprodukować obecnie wykorzystywane przez nas zasoby i zaabsorbować wytwarzane przez nas zanieczyszczenia. Wyrażany jest w gha/os. (globalny hektar na osobę).

Ślad ekologiczny stanowi uzupełnienie publikowanego przez ONZ wskaźnika rozwoju społecznego HDI (Human Development Index), który określa PKB na głowę mieszkańca, długość życia i stan edukacji.

W Polsce HDI = 0,86

Zrównoważony rozwój zapewniony przez kryteria:

Ślad ekologiczny mniejszy niż 1,8 gha/os, HDI>0,8

HIERARCHIA POSTĘPOWANIA Z ODPADAMI

1. Reduction - zapobieganie powstawaniu - działanie podjęte zanim dany materiał, produkt lub substancja stanie się odpadem w celu zmniejszenia odpadów lub ich szkodliwości.

2. Reuse - przygotowanie do ponownego użycia - dowolny proces, w którym substancje, produkty lub materiały niebędące odpadami zostają ponownie użyte w swoim pierwotnym celu.

3. Recycling - jakikolwiek proces odzysku, w wyniku którego odpady są przetwarzane w materiały lub substancje wykorzystywane ponownie w pierwotnym celu lub w innych celach. Nie obejmuje odzysku energii oraz przetworzenia odpadów w paliwa.

4. Recovery (of energy) - inne procesy odzysku, w tym odzysk energii - termiczne przekształcenie odpadów z odzyskiem energii elektrycznej i ciepła.

5. Unieszkodliwienie - jakikolwiek inny proces zagospodarowania (np. składowanie).

SUBSTANCJE PALNE ZAWARTE W ODPADACH:

• Drewno

• Papier, karton i inne związki celulozy

• Tworzywa sztuczne

• Substancje organiczne pochodzenia roślinnego i zwierzęcego

• Guma i jej odpady

• Osady

• Produkty technicznego przetwarzania substancji biologicznych

Paliwa naturalnie stosowane w procesach współspalania:

• Węgiel kamienny

• Węgiel brunatny

• Torf

• Paliwa ciekłe

• Paliwa gazowe

Skład zmieszanych odpadów komunalnych:

• Woda 45%

• Węgiel 22%

• Wodór 3,3%

• Tlen 20,3%

• Popiół 8,6%

• Chlorki 0,4%

• Siarka 0,1%

Biomasa - całą istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji

Biopaliwo - biomasa, która przy użyciu metod fizycznych , chemicznych bądź biochemicznych przygotowano do wykorzystania w celach energetycznych

PRZETWARZANIE BIOMASY

Metody:

• Mechaniczne

• Termochemiczne: piroliza, zgazowanie

• Biochemiczne: fermentacja beztlenowa, fermentacja alkoholowa

• Chemiczne: hydroliza, estryfikacja

Paliwa z biomasy:

• Stałe: brykiety, pelety, kostka, baloty

• Ciekłe: alkohole, estry (FME, RME, AEE), olej pirolityczny

• Gazowe: biogaz, gaz generatorowy, gaz pirolityczny

Spalanie lub współspalanie z paliwami konwencjonalnymi: para / gorąca woda / spaliny -> produkcja energii elektrycznej

Energia promieniowania słonecznego:

• Procesy fotosyntezy, wzrost roślin

• Ogrzewanie mas powietrza

• Ogrzewanie wód wszechoceanu

• Odparowanie wody - powstawanie deszczu

Co możemy zrobić z drewnem?

• Produkcja paliw formowanych

• Produkcja paliw gazowych

• Produkcja gazu syntezowego

• Produkcja bioalkoholu

• Produkcja dodatków paliwowych

- spalanie

- współspalanie

- piroliza

- zgazowanie

• Drewno przerobione:

• Trociny - produkt odpadowy piłowaniam, cięcia, rozmiar 1-5mm

• Brykiety, granulaty - produkt prasowania rozdrobnionego drewna energetycznego

• Pył drzewny - produkt mielenia drewna, cząstki mniejsze niż 1mm

• Drewno nieprzerobione:

• Drewno opałowe

• Biomasa rozgniatana - drewno, kora, igły, liście rozdrobnione w zgniataczach

• Paliwo rozbijane

• Zrębki paliwowe o rozmiarach 5-50mm

DREWNO OPAŁOWE

• Polana

• Klocki

• Kłody

• Kawałki

Wskaźniki objętości:

1m3 luźno upakowanego drewna w sześcianie o wymiarach zewnętrznych 1x1x1m (1m3 przestrzenny)

Ze względu na zrónicowanie wielkości odpadów z drewna bardzo praktycznymi urządzeniami są popularne w USA tzw. horizontal hogs.

Z 1 tony trocin powstaje od 600-900 kg paliwa.

1 tona peletów:

• Trociny - 6m3

• Wióry po heblarce - 10m3

• Zawartość 35m kontenera - 4h produkcji

• Promień pozyskiwania biomasy - 150km

W Polsce nie istnieje jeszcze norma dotycząca procesu wyrobu i klasyfikacji pelet. Normy niemiecka i austriacka nakazują, aby pelety miały średnicę w granicach 6-30mm, długość natomiast nie może przekraczać 50mm.

Ich rozmiary umożliwiają bardzo wydajny proces spalania i pełną automatyzację małych kotłów przeznaczonych do spalania tego typu paliwa.

CYKL PRODUKCJI PELETU:

1. Dostawa trocin i zrębków

2. Wstępne rozdrabnianie drewna, zrębków i trocin

3. Czyszczenie trocin i zrębków

4. Suszenie trocin i zrębków

5. Końcowa obróbka trocin - efekt: miał drzewny

6. Granulowanie trocin (miazgi drzewnej)

Skuteczność oczyszczania z metali - około 99%

• Magnetyzery stałe, ruchome

• W postaci płyt, prętów, sit, przez które przesuwany lub przesypywany jest materiał

• Ferrytowe lub neodymowe magnesy nie wymagają przeciwieństwie do elektromagnesów prądu

(Minimalny pobór związany jest z napędem silników zapewniających obrót taśmy czy walca. Można je również montować w strumieniach pneumatycznych)

Pneumatyczne oczyszczalnie zanieczyszczeń mineralnych

Usunięcie części mineralnych (kamieni, kurzu, piasku) - wymaga zastosowania innego sposobu segregacji.

Wykorzystuje on zazwyczaj różnice w gęstości trocin, zrębkami a mineralnymi zanieczyszczeniami.

Urządzenia do demineralizacji zrębków i trocin mogą w istotny sposób obniżyć zawartość popiołu w peletach oraz przedłużyć żywotność urządzeń do produkcji peletów.

WSTĘPNE ROZDRABNIANIE SUROWCA

W odróżnieniu od brykietów, pelety wymagaja starannie zmielonego i odseparowanego surowca. Średnica d=6mm wymaga drobin poniżej 3mm.

W najbardziej rozwiniętej produkcji frakcjonują 3 stadia rozdrabniania: wstępne, wtórne, końcowe.

Przesiewacze - segregacja frakcji

• Zwiększają wydajność linii do produkcji peletów

• Zbyt duże frakcje surowca zostaną dzięki nim usunięte

Rozdrabnianie wtórne - efekt trociny

Wtórne rozdrabnianie ma sens tylko wówczas, gdy nie można było osiągnąć właściwej frakcji jednokrotnym rozdrabnianiem.

Suszenie

Oprócz rozdrobnienia i oczyszczenia surowiec należy wysuszyć do około 8% wilgotności.

Dehydratacja, czyli usuwanie wody z trocin i zrębków, najczęściej przeprowadzana jest za pomocą podgrzewania masy drzewnej, doprowadzającego do jej parowania.

Kondycjonowanie miazgi drzewnej

• Miazga potraktowana tzw suchą parą o temp. 180 stopni ma “uwolnioną” ligninę, stanowiącą naturalne lepiszcze.

• Para aktywizuje ligninę miazgi oraz otacza ją filtrem zmniejszającym tarcie w trakcie granulowania. Można się o tym łatwo przekonać granulując twarde i “suche” gatunki trocin np. bukowych.

• Pelety z miazgi parowanej mają szklistą powłokę i są mniej kruche.

• Dozowanie suchej pary musi być bardzo precyzyjne, nadmiar da efekt odwrotny.

• Przeciwnicy parowania często dodają do 2% mąki do trocin. Być może ułatwia ona granulowanie, lecz wywołuje szlakowanie się popiołu ze względu na zawartość pierwiastków alkalicznych.

Granulowanie trocin (miazgi drzewnej) - wytwarzanie peletów to proces wielokrotnego wyciskania miazgi drzewnej przez specjalnie ukształtowane otwory.

GRANULAT (pelety) ma wiele zalet:

• Duża wartość opałowa - dobry granulat ma wartość opałową przekraczającą 70% wartości opałowej najlepszych gatunków węgla (2,1 kg granulatu zastępuje 1 l oleju opałowego)

• Ma niskie koszty składowania i transportu

• Jest odporny na samozapłon

• Jest odporny na naturalne procesy gnilne, a gładka powierzchnia skutecznie chroni przed absorbowaniem wilgoci z otoczenia

• Głównymi produktami spalania paliw brykietowych są CO2 i H20

• Małe ilości SOx, NOx

• Spalanie odbywa się w automatycznych, bezobsługowych kotłach o sprawności około 95%

• W procesie spalania powstaje niewielka ilość popiołu, który zawiera węglany potasu i wapnia, jest to doskonały nawóz mineralny

ROŚLINY ENERGETYCZNE - SŁOMA

Rośliny energetyczne:

• Jednoroczne

• Rzepak

• Ziemniaki

• Buraki

• Kukurydza

• Zboża

• Owies

• Wieloletnie

• Formy drzewiaste

• Ślazowiec

• Topinambur

• Trawy

• Róża wielokwiatowa

DRZEWA:

• Topola (biała, czarna, osika, szara)

• Wierzba energetyczna

• Robinia akacjowa

• Brzoza

• Grab

• Jesion

• Dąb

• Buk

• Klon

JAKIE DREWNO DO KOMINKA, PIECA? :)

Topola - drewno, które niebardzo nadaje się do palenia nim w kominku, ponieważ jest bardzo elastyczne, lekkie i szybko się spala. Używa się go przede wszystkim do rozpalania ognia.

Brzoza - miękkie drewno brzozowe nadaje się do utrzymywania płomienia w palenisku oraz do rozpalania, ponieważ szybko się spala.

Buk - zwarte i twarde drewno o wysokiej wartości opałowej, które zapewnia dłuższe spalanie. Nadaje się do wszystkich typów pieców i kominków.

Dąb - doskonałe drewno na opał; jest wysoko cenione ze względu na swoją zwartość, bardzo wolno się spala i długo utrzymuje płomień w palenisku.

Drzewa owocowe - twarde drewno przeznaczone do spalania w kominkach i piecach. Pali się powoli, daje mało dymu i wydziela przyjemny zapach. Problemy mogą się pojawić, jeżeli podczas uprawy drzew traktowano je środkami grzybobójczymi i innymi substancjami chemicznymi.

Kasztanowiec - nie jest to drewno przeznaczone do celów grzewczych. Niska wartość opałowa powoduje, że podczas spalania powstaje zbyt dużo dymu.

Modrzew *pod ochroną!* - twarde drewno modrzewiowe to opał niezłej jakości. Ze względu na zawartość żywicy wytwarza zazwyczaj dużo dymu i zanieczyszcza przewód kominowy. Wydziela mocny aromatyczny zapach.

Oliwka - drewno to doskonale się pali, jeśli ma zieloną barwę, świadczącą o obecności w nim oliwy, która aromatycznie pachnie na początku spalania.

Orzech - wysoko cenione drewno opałowe. Wytwarza intensywny zapach.

SŁOMA - zawartość wilgoci:

• W dużej mierze zależy od procesu uzyskiwania słomy

• Słoma użytkowana jako biopaliwo zawiera 14-20% wilgoci

• Składa się z około 50% węgla, 6%...

Duża zawartość wilgoci w odpadach rolniczych powoduje problemy z przebiegiem spalania:

• Pogorszenie zapłonu

• Obniżenie temperatury spalania

• Spóźnienie wydzielenia części lotnych

• Powstawanie dużej ilości spalin

Wartość opałowa słomy zależy od zawartości wilgoci, rodzaju gleby, na której słoma rosła, a także od jej nawożenia.

Istotny jest stopień zwiędnięcia słomy:

• Słoma żółta jest słomą świeżą

• Słoma szara jest stara i zwiędnięta, ma mało związków S, Cl i alkaliów -> lepszy przebieg procesu spalania i ogranicza szlakę i korozję powierzchni ogrzewalnych kotła

Gęstość:

Mała gęstość pociętej słomy 50-120 kg/m3 powoduje komplikacje w użytkowaniu (transport, magazynowanie, spalanie)

Zawartość popiołu:

• Mała ilość związków mineralnych

• Niska temperatura topliwości popiołu, mięknięcie popiołu już w 800-850 stopni (przy t=600 stopni popiół staje się lepki)

• Większa skłonność do żużlowania, zanieczyszczania powierzchni ogrzewalnych kotła

Słoma i pozostałe biopaliwa z roślin trawiastych są wykorzystane w postaci:

• .

• .

• .

• .

Brykiety biomasowo-węglowe:

• Do ich wytwarzania stosowana jest mieszanka mułów i miałów węglowych, do których dodawana jest mieszanka wyk. hemicelulowę i zawierająca skrobię

• Odpowiednie jej modyfikowanie zwiększa wytrzymałość i hydrofobowość

Cechy charakterystyczne BC:

• Wysoka wytrzymałość mechaniczna

• Wysoka wodoodporność

• Podobieństwo procesu spalania do spalania sort. węgla orzech lub groszek

• Niska emisja gazów toksycznych i pyłów

• Możliwość brykietowania składników o wilgotności do 20%

JAKOŚĆ BIOPALIW

Piroliza - rozkład cząsteczek związku chemicznego pod wpływem podwyższonej temperatury bez obecności tlenu lub innego czynnika utleniającego.

Zazwyczaj w czasie procesu pirolizy następuje rozkład złożonych związków chemicznych dozw. o mniejszej masie.

Procesowi pirolizy mogą być poddawane zarówno materiały organiczne (węgiel, biomasa, odpady), jak i nieorganiczne (surowce ceramiczne).

Otrzymujemy karbonizat, części lotne w postaci słomy pirolitycznej i gaz pirolityczny.

Celem jest przetwarzanie surowców do użytecznych form energii, recykling, wytwarzanie półproduktów.

Piroliza surowców ceramicznych powoduje ich spiekanie przy jednoczesnym usunięciu wody.

Wyróżnia się kilka rodzajów pirolizy, ze względu na warunki procesu takie jak temperatura:

• Konwencjonalna300-700 600-6000s

• Szybka600-1000 0,5-5s

• Błyskawiczna800-1000 mniej niż 0,5s

Różnią się temperaturą, szybkością nagrzewania, czasem przebywania w temperaturze końcowej oraz rozmiarem cząstek.

Piroliza:

• Półkoks - wydajność do 35%, wolna

• Bio-olej - wydajność do 80%, szybka

• Gaz - wydajność do 80%, błyskawiczna

• Rozkład termiczny wiązań matrycy organicznej

R: R -> R+ + R-

• Przyłączenie wodoru pochodzącego z zewnętrznych i wewnętrznych źródeł

R- + H- -> R: H

• Rozpad rodnika

R' -> + R':H + R”'

• Dysproporcjonowanie wodoru

2R' -> R:H + R'-CH=CH2

• Łączenie rodników

R' + R' -> R:R

• W trakcie reakcji rozkładu termicznego paliw wydzielają się substancje zarówno reaktywne, jak i niereaktywne

• Substancje reaktywne mogą ulegać wtórnym reakcjom rozkładu, a wysokocząsteczkowe składniki w reakcjach polimeryzacji, kondensacji i rekombinacji tworzą stałą pozostałość o różnych właściwościach i strukturze

• Szybkość ogrzewania próbek ma decydujący wpływ zarówno na wydajność produktów, jak i na przebieg reakcji, a w konsekwencji na rodzaj produktów rozkładu

Piroliza wolna - substancja ogrzewana jest do temperatury około 500*C z szybkością od kilku do kilkudziesięciu stopni na minutę. Lotne produkty procesu wydzielają się stopniowo co powoduje, że składniki gazów reagują z innymi składnikami stałej pozostałości czy oleju pirolitycznego. Powstałe pary są w sposób ciągły odprowadzane i kondensowane do oleju. Proces pirolizy może trwać kilka minut lub nawet kilkanaście godzin.

Piroliza szybka - jest to optymalny proces otrzymywania bio-oleju.

Najważniejszymi cechami przemawiającymi za wykorzystaniem szybkiej pirolizy do produkcji bio-oleju z biomasy są:

• Krótki czas reakcji

• Możliwość szybkiego chłodzenia par dające duże wydajności produktów płynnych

Podstawowe właściwości szybkiej pirolizy to:

• Bardzo szybkie ogrzewanie (około 100*C/s)

• Temperatura reakcji...

Produkty pirolizy węgla:

• Półkoks

• Smoła pirolityczna

• Woda rozkładowa

• Gaz pirolityczny

PÓŁKOKS - zgazowanie węgla

• Otrzymany z węgla kamiennego w procesie niskotemperaturowego odgazowania (wytlewania), jest materiałem charakteryzującym się właściwościami pośrednimi między właściwościami węgla i koksu

• Półkoks jest produktem powstałym w wyniku odgazowania, dlatego nie zawiera substancji smolistych i z powodzeniem może być stosowany jako paliwo bezdymne o wysokiej wartości opałowej 30-33 MJ/kg

• W zależności od rodzaju węgla i sposobu jego wytlewania zmieniają się właściwości mechaniczne (wytrzymałość) i reakcyjność półkoksu

SMOŁA PIROLITYCZNA

• Otrzymana z węgla kamiennego jest ciemnobrunatną cieczą o ostrym, charakterystycznym zapachu

• W odróżnieniu od smoły wysokotemperaturowej smoła wytlewna charakteryzuje się znacznie niższą zawartością węglowodorów aromatycznych

• Zawiera większe ilości alkilobenzenów i ich pochodnych hydroksylowych, węglowodorów alifatycznych nasyconych i nienasyconych

• Nie występują w niej naften i antracen, powstające w wyższych temperaturach (powyżej 550*C) - substancje rakotwórcze

WODA ROZKŁADOWA

• Zawiera znaczne ilości fenoli, a także związki nieorganiczne, np amoniak

GAZ PIROLITYCZNY

• Skład i właściwości gazu pirolitycznego otrzymanego na drodze niskotemperaturowej pirolizy węgla kamiennego zależą od jakości surowca, metody pirolizy i temperatury odgazowania

• W niższych temperaturach rozkładu wydzielają się znaczne ilości ditlenku węgla i tlenku węgla, podczas gdy w wyższych temperaturach rośnie wydzielanie wodoru i metanu

• W zależności od składu różna jest wartość opałowa (7-30)

• W wyniku szybkiej pirolizy substancja organiczna rozkłada się do par, aerozoli i stałej pozostałości

• Pary i aerozole po ochłodzeniu i kondensacji tworzą ciemno-brązową ciecz

• W zależności od rodzaju użytego wsadu, powstaje:

60-70% ciekłego bio-oleju

15-25% stałej pozostałości

10-20% nieskroplonych gazów

• Szybkie ogrzewanie i szybkie chłodzenie powoduje powstawanie z wysokocząsteczkowych gazów podstawowego produktu: bio-oleju

• W wyższej temperaturze głównym produktem jest gaz; krótki czas reakcji minimalizuje tworzenie stałej pozostałości

• Wytwarzany w szybkiej pirolizie olej stanowi produkt przeznaczony do dalszej przeróbki, a stała pozostałość i gazy są zawracane do procesu i wykorzystywane jako paliwo

BIO-OLEJ

• Ciekły produkt z procesu pirolizy biomasy (bio-olej) składa się z dwóch faz: olejowej oraz wodnej, zawierającej znaczne ilości związków tlenowych o małej masie cząsteczkowej

• Bio-olej jest wieloskładnikową mieszaniną składającą się z cząsteczek o różnej wielkości, pochodzących z depolimeryzacji i fragmentacji trzech kluczowych składników biomasy: celulozy, hemicelulozy oraz ligniny

• Skład chemiczny bio-oleju jest bardziej podobny do biomasy niż do olejów ropopochodnych

• Dużą grupą związkow zidentyfikowanych w olejach pirolitycznych są: kwasy karboksylowe, alkohole, fenole, estry, aldehydy, ketony oraz heterocykliczne połączenia tlenowe

• Woda w bio-oleju pochodzi głównie z wilgoci materiału, ale także jest produktem reakcji dehydratacji zachodzącej podczas pirolizy

• Dlatego jej zawartość zmienia się w szerokim zakresie (15-30%), w zależności od materiałów i warunków procesu

• Faza wodna zawiera niektóre związki takie jak kwas octowy, fenole czy hydroksyaceton, z których mogą być pozyskiwane użyteczne chemikalia

TERMICZNE METODY PRZETWARZANIA

Podobieństwa: podgrzewanie do wysokiej temperatury

Różnice: różne ilości tlenu podawane do reaktora, na wyjściu: różne substancje, węglowodory, gaz syntezowy, pozostałość zeszklona, popiół

Piroliza (brak tlenu) -> zgazowanie (niedobór tlenu) -> spalanie (nadmiar tlenu)

Proces zgazowania:

Suszenie (200*C) -> piroliza (karbonizacja) -> utlenianie (gaz) -> redukcja (gaz-spalenie) (800-950*C)

Proces gazyfikacji

Media stosowane podczas zgazowania: powietrze, tlen, para, CO2, H2 -> Generator gazowy (biomasa, węgiel kamienny, węgiel brunatny) -> gaz surowy -> oczyszczanie -> gaz

* reakcje przebiegające w generatorach, schemat generatora z podziałem na strefy *

TERMICZNE PRZETWARZANIE ODPADÓW ZGAZOWANIA

• Proces zgazowania polega na termicznym rozkładzie materii organicznej przy niedoborze tlenu

• W procesie zgazowania temperatury reakcji są znacznie wyższe niż w pirolizie i wynoszą od 500 do 1600 stopni Celsjusza, pozwalając na zgazowanie mineralnego węgla znajdującego się w odpadach, w wyniku czego powstaje palny gaz syntetyczny

• Wykorzystanie czystego tlenu pozwala na osiągnięcie odpowiedniej temperatury

PALIWA GAZOWE Z ODPADÓW

WŁASNOŚCI PALIW GAZOWYCH:

• Skład jakościowy

• Skład ilościowy

• Wartość opałowa

• Ciepło spalnia

• Gęstość

• Względna gęstość gazu

• Liczba Wobbego

Względna gęstość gazu - stosunek gęstości danego gazu do gęstości suchego powietrza w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem.

(wzór)

Liczba Wobbego - ciepło spalania gazu podzielone przez pierwiastek kwadratowy ze względnej gęstości gazu odniesionej do powietrza.

(wzór)

BIOGAZ

Odchody zwierzęce, osady ściekowe, odpady organiczne -> biogazownie indywidualne lub scentralizowane -> fermentacja -> osad (frakcja ciekła - nawóz, frakcja stała - kompost), biogaz (turbiny gazowe, silniki elektryczne, do sieci gazu ziemnego, do napędzania samochodów)

Z 1m3 płynnych odchodów uzyskuje się średnio 20m3 biogazu, z 1m3 obornika - 30m3 biogazu o wartości opałowej Qi=23-26 MJ/m3.

Potencjał biogazu z odchodów zwierzęcych w Polsce wynosi 3310 mln m3, jednak w praktyce instalacje do pozyskania biogazu mają szansę powstać tylko w dużych gospodarstwach hodowlanych.

Energia słoneczna -> fotosynteza -> fernentacja

W prawidowo prowadzonym procesie fermentacji biogaz przeciętnie składa się z:

• Metanu CH4 = 60%

• Ditlenku węgla CO2 = 40%

*instalacja do produkcji biogazu - rysunek*

W biogazie może występować także siarkowodór H2S, wodór H2, para wodna H20, amoniak NH3, tlen O2, azot N2.

BIOGAZ Z OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

• W przypadku oczyszczalni ścieków potencjał techniczny dla wykorzystania do celów energetycznych jest bardzo wysoki. Standardowo z 1m3 osadu (4-5% suchej masy) można uzyskać 10-20m3 biogazu o zawartości około 60% metanu.

• Do bezpośredniej produkcji biogazu najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne, które mają zastosowanie we wszystkich oczyszczalniach ścieków komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych.

Mikro biogazownie

• Biogazowni samoczynne działają w oparciu o bakterie żyjące w temp. 15-20 stopni.

• W ciepłym klimacie, gdzie możliwe jest powrzechne występowanie tych bakterii, możliwe jest funkcjonowanie biogazowni, która nie wymaga podgrzewania wsadu.

Szewnia koło Zamościa - przydomowa biogazownia

• Zasilanie kotła fermentacyjnego - około 50kg/dobę płodów rolnych lub ich odpadów (buraki, zboże, słoma, liście)

• W procesie fermentacji uzyskuje się około 1m3/h gazu, który gromadzony jest w specjalnym zbiorniku

• Biogazownia w Szewni przewyższa technologicznie urządzenia stosowane obecnie za granicą i wytwarza gaz pięciokrotnie tańszy od gazu ziemnego

Gaz wysypiskowy

Przyjmuje się, że z 1t odpadów można pozyskać maksymalnie do 200m3 gazu wysypiskowego.

Fazy rozkładu:

• Rozkład tlenowy

• Fermentacja kwasowa

• Niestabilna metanogeneza

• Stabilna metanogeneza

• Wygaszenie rozkładu

Ilość powstającego w danym roku metanu Qr jest sumą ilości metanu Q_Tx powstającego w roku T z odpadów o masie M, zdeponowanych w kolejnych latach x poprzedzających rok T:

Qr = ΣQ_Tx

PRZYKŁADY WYKORZYSTANIA BIOGAZU:

• Wytwarzanie ciepła w przystosowanych kotłach gazowych

• Produkcja ciepła i energii elektrycznej w układach skojarzonych CHP (Combined Heat and Power)

• Zastosowanie uzdatnionego biogazu w sieci gazowej

• Zastosowanie biogazu jako paliwa w pojazdach

• Zastosowanie biogazu w procesach technologicznych (np. produkcja CH3OH)

• Zastosowanie w ogniwach paliwowych

ZALETY WYNIKAJĄCE Z WYKORZYSTANIA BIOGAZU:

• Produkowanie “zielonej energii”

• Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych

• Obniżanie kosztów składowania odpadów

• Zapobieganie zanieszyszczeniu gleb oraz wód gruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzek

• Uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego przez rośliny nawozu naturalnego

• Emisja oboru

Systemy CHP zasilane:

• Biomasą

• Biogazem

• Gazem wysypiskowym

• Gazami z oczyszczalni

• RDF (Residue Delivered Fuel)

• MDF (Municipal Delivered Fuel)

PAPIER, KARTON I INNE ZWIĄZKI CELULOZY

Papier:

• Bezdrzewny - niezawierający ścieru drzewnego

• Drzewny - zawierający ścier drzewny

Karton

• Jednowarstwowy lub wielowarstwowy wyrób papierniczy o gramaturze 180-250 g/m2

• Do produkcji kartonu używa się surowców włóknistych gorzej jakości niż do produkcji papieru

TWORZYWA SZTUCZNE

Są to: plastomery, masy plastyczne, tworzywa utworzone na bazie polimerów syntetycznych lub naturalnych modyfikowanych z ewentualnym dodatkiem barwników (pigmentów), stabilizatorów, napełniaczy, zmiękczaczy itd.

Właściwości fizyczne i chemiczne tworzyw sztucznych zależne są od:

• Ich składu i struktury chemicznej (dodatkow kolorystycznych i wypełniaczy)

• Polimolekularności

• Zawartości substancji małocząsteczkowych itd.

Wspólnymi właściwościami tworzyw sztucznych są:

• Mała gęstość (poniżej 2g/cm3)

• Złe przewodnictwo cieplne i elektryczne

• Znaczna (w porównaniu z metalami) rozszerzalność cieplna

• Niezbyt wysoka maksymalna temperatura stosowania (poniżej 300 stopni)

• Dobre właściwości mechaniczne, które jednak wyraźnie pogarszają się w miarę przedłużania czasu działania naprężeń i wzrostu temperatury

Palność tworzyw sztucznych jest zróżnicowana: od niepalnych (silikony) do łatwopalnych (nitroceluloza), lecz z reguły mniejsza niż palność monomerów.

Produkty toksyczne termicznego rozkładu tworzyw sztucznych:

• Chlor

• Chlorowodór

• Fosgen

GUMA I ODPADY GUMOWE JAKO SUROWIEC DO PRODUKCJI PALIW ALTERNATYWNYCH

• Guma jest produktem wulkanizacji kauczuku naturalnego lub syntetycznego. Własności gumy zależą od rodzaju kauczuku, rodzaju i ilości dodatków oraz stopnia usieciowania.

• Guma z kauczuku naturalnego i kauczuków dienowych otrzymywana jest przez wulkanizację z dodatkiem 1-5% siarki wobec przyspieszaczy, ponadto zawiera zmiękczacze, napełniacze, faktysy, antyutleniacze i barwniki.

Spalanie opon i odpadów gumowych

Opony mogą być wydajnym paliwem alternatywnym. Ich wartość opałowa wynosi 31,4 MJ/kg i jest większa niż wartość opałowa węgla 26,4 MJ/kg.

Proces ich spalania przeprowadzany jest w wielkich piecach obrotowych do wypału klinkieru w cementowanich. Według obecnego stanu techniki odzyskiwanie energii z opon stanowi 50% całego zagospodarowania odpadów gumowych na świecie.

Przemysł cementowy

Najczęściej stosowanymi paliwami alternatywnymi w cementowniach w procesie wypalania klinkieru należą:

• Zużyte opony samochodowe lub inne odpady gumowe

• Odpady komunalne

• Odpady tworzyw sztucznych

• Odpady przemysłu tekstylnego papierniczego

• Odpady drzewne

• Przepracowane oleje, farby, rozpuszczalniki i szlamy lakiernicze

• Odpady zwierzęce (mączka, mięso kostne, tłuszcze itp)

Technologia produkcji cementu:

• Podstawowe surowce do produkcji wapienie, margle (skały osadowe) i gliny

• Do tego dodaje się materiały krzemo-, żelazo-, glinowo-nośnie: piasek, rudę żelaza i boksyt

• Dodatkowo dodawane są surowce wtórne, żużle, popioły lotne, pyły wielkopiecowe itp.

Parametry paliw alternatywnych

Jako paliwo zastępcze w przemyśle cementowym musi być zastosowane paliwo o określonych parametrach (średnia wartość opałowa, zawartość wilgoci, zawartość Cl, S, metali ciężkich, związków niebezpiecznych PCB+PCT, Hg, Cd+Tl+Hg).

Korzyści dla środowiska ze stosowania odpadów w procesie produkcji cementru m.in:

• Ograniczenie degradacji terenów rolniczych (zmniejszenie wydobycia surowców naturalnych i węgla)

• Całkowite wykorzystanie niepalnych części odpadów (wyeliminowanie składowania produktów spalania żużla, popiołu)

• Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych

CIEPŁA WODA

• SILNIK PAROWY

• TURBINA PAROWA

• TURBINA GAZOWA

• SILNIK STIRLINGA

• ORGANICZNY OBIEG RANKINA

• TURBINA GAZOWA

• SILNIK SPALINOWY

• OGNIWO PALIWOWE

PARA

SKOJARZONE WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPŁA

SPALINY

CIEPŁO

• SPALANIE

• WSPÓŁSPALANIE

GAZ GENERATOROWY

ZGAZOWANIE BIOMASY

BIOMASA

---