Technologie pozyskiwania gazu wysypiskowego - efektywność wykorzystania gazu wysypiskowego.

Wstęp historyczny

Po raz pierwszy wydzielanie się metanu na wysypiskach odpadów stwierdzono w 1934 roku w Wielkiej Brytanii. W końcu lat sześćdziesiątych zaczęły powstawać pierwsze instalacje odprowadzające gaz do atmosfery, a w latach siedemdziesiątych zaczęto spalać gaz w pochodniach. Dopiero w 1980 roku zapoczątkowano odzysk biogazu i jego opłacalną utylizację.

Powstawanie biogazu

Odpady składowane na wysypisku są mieszaniną materiałów organicznych i nieorganicznych o różnej wilgotności. Jeżeli zostaną stworzone odpowiednie warunki składowania tj. ugniatanie i przykrywanie warstwy odpadów ziemią lub innym obojętnym materiałem, to okres, w którym podlegają one działaniu tlenu i światła jest bardzo krótki, co stwarza warunki dla zachodzenia procesów rozkładu beztlenowego. Rozkład ten jest następstwem szeregu spontanicznie zachodzących procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Rozkład fizyczny polega na wymywaniu poszczególnych składników z odpadów i zmianie własności składników w wyniku rozkładu. Rozkład chemiczny - na rozpuszczaniu składników w odciekach. Zachodzą również reakcje wytrącania osadów oraz procesy adsorpcji i desorpcji. Największy udział w procesach rozkładu ma jednak rozkład biologiczny.

(Filmik animowany 4min.)

Jedną z charakterystycznych cech odpadów wysypiskowych jest ich heterogeniczność. Około 70% odpadów miejskich stanowią biodegradowalne materiały organiczne, różniące się między sobą szybkością rozkładu. Najszybciej degradacji ulegają odpady żywnościowe ( okres półtrwania 1 rok); papier, tektura, drewno, odpady włókiennicze ulegają powolnemu rozkładowi ( okres półtrwania 15 lat); natomiast tworzyw sztuczne, skóra i guma praktycznie nie ulegają degradacji. Stwierdzono, że tylko odpady żywnościowe oraz około 2/3 ilości papieru zawartego w śmieciach ulega na wysypisku całkowitemu rozkładowi do metanu i dwutlenku węgla. Inne odpady organiczne ulegają całkowitemu rozkładowi tylko częściowo. Stopień pełnego rozkładu dla celulozy wynosi 71%; dla hemicelulozy - 77%. Jednak 91% metanu powstającego na wysypisku pochodzi z rozkładu odpadów celulozowych, 8,4% z organicznych związków azotowych, 0,5% z cukrów.

Procesy powstawania biogazu na wysypisku i jego skład związany jest z czterema fazami rozkładu materii organicznej:

I - rozkład aerobowy;

II - rozkład anaerobowy, lecz jeszcze nie metanogenny;

III - rozkład metanogenny niestabilny;

IV - rozkład metanogenny stabilny.

Martwa materia organiczna ulega procesom gnicia. Pod wpływem mikroorganizmównestępuje degradacja aerobowa, trwająca tak długo, jak w środowisku obecny jest tlen. Następnie degradacja staje się procesem beztlenowym. Produktem końcowym rozkładu jest mieszanina gazów składających się głownie z dwutlenku węgla i metanu w różnych proporcjach.Po zakończeniu procesów fermentacji pozostała masa organiczna przekształca się bardzo wolno. Układ osiąga stan stabilizacji. W optymalnych warunkach stan stabilizacji odpadów na wysypisku zostaje osiągnięty po 10-20 latach. Objawem stabilizacji wysypiska jest zakończenie wydzielania się gazu.

W fazie I powstaje dwutlenek węgla w ilościach w przybliżeniu ekwimolarnych w stosunku do pochłoniętego tlenu. Zachodzi również bardzo nieznaczne zmniejszenie się ilości azotu wyjściowego obecnego w powietrzu.

Po wyczerpaniu tlenu, produkcja gazu przechodzi w fazę II, w której zaczyna przeważać procesy anaerobowe. Czynnikiem utleniającym zamiast tlenu stają się jony azotanowe i siarczanowe. Następuje wzrost zawartości dwutlenku węgla i powstawanie kwasów organicznych. Obok utleniania coraz większą rolę zaczynają pełnić procesy redukcji. Zmniejsz się potencjał redox, wzrasta wydzielanie wodoru, a zawartość metanu gwałtownie spada.

W III fazie pojawiają się warunki sprzyjające powstawaniu metanu. Potencjał redox nadal maleje, zanika wodór i azot. Zawartość dwutlenku węgla zmniejsz się do wielkości odpowiadającej końcowemu stanowi równowagi. Szybko wzrasta ilość powstającego metanu.

Pierwsze trzy fazy mogą trwać, w zależności od rodzaju wysypiska, od 50 do 500 dni.

W fazie IV skład gazu i szybkość jego wydzielania, w przeważającej ilości przypadków, pozostają stałe. Faza ta trwa zazwyczaj 10-20 lat, z tendencją do nieznacznego spadku szybkości powstawania gazu.

Wpływ czynników środowiskowych

Do czynników środowiskowych wpływających na proces biologicznej metanogenezy należą:

• Temperatura,

• pH,

• anaerobioza,

• wilgotność,

• zawartość azotu,

• obecność lub nieobecność związków promujących lub inhibitujących,

• szczepienia mikrobiologiczne.

Powstawanie metanu zachodzi najefektywniej w dwóch przedziałach temperatur:

• mezofilowym 30-37ºC;

• termofitowym 50-65ºC.

Temperatura wewnątrz wysypiska jest związana z egzotermiczną

Skład i własności biogazu

Skład gazu wysypiskowego uzależniony jest od wieku wysypiska, sposobu składowania i rodzaju odpadów.

SKŁADNIKI	% OBJĘTOŚCI W GAZIE
Metan	0-85
Dwutlenek węgla	0-88
Tlenek węgla	0-3
Wodór	0-3,6
Tlen	0-31
Azot	0-82,5
Amoniak	0-0,35 ppm
siarkowodór	0-70 ppm

Zazwyczaj gaz wysypiskowy zawiera 40-60% objętościowych metanu i 60-40% obj. dwutlenku węgla. Inne gazu są obecne jedynie w małych (np. azot ok. 5%) lub śladowych ilościach (pozostałe z wymienionych związków).

Oczywiście najcenniejszą własnością biogazu jest jego wartość energetyczna związana z zawartością metanu. Przyjmuje się, że średnia wartość opałowa gazu wysypiskowego wynosi ok. 20 000 kJ/m³ . Ze względu na to, że gaz ten jest cięższy od powietrza i przez to ma tendencję do gromadzenia się przy powierzchni, ważne są również inne jego cechy, a mianowicie: potencjalna eksplozywność, własności duszące, toksyczność, nieprzyjemny zapach.

Gaz wysypiskowy różni się od innych biogazów zawartością ogromnej liczby śladowych substancji organicznych ( do tej pory wykryto ok. 350).

Skład gazu nie jest jednakowy na całym wysypisku. W zależności od miejsca pobrania próbki i głębokości mogą wystąpić różnice tak duże, jak między różnymi wysypiskami. Najszybsze zmiany składu gazu zachodzą w pierwszych dniach po złożeniu odpadów. Skład gazu emitowanego ze składowiska jest wówczas zupełnie różny od przeciętnego składu gazu powstającego na wysypisku.

Zagrożenia powodowane przez biogaz:

Biogaz może powodować liczne zagrożenia, do których można zaliczyć:

• Zagrożenia dla roślin (degradacja strefy ukorzenienia) - gazu migrujący przez warstwy gleby blokuje dostęp tlenu do korzeni roślin, powodując ich obumieranie; taki sam skutek ma nieprawidłowo przeprowadzony proces rekultywacji.

• Zagrożenia dla budowli (osiadanie, wybuchy, pożary) - gaz migrując może gromadzić się w pustych przestrzeniach, takich jak: fundamenty budynków, piwnice, przepusty, studnie itp., stwarzając zagrożenie eksplozją.

• Zagrożenia dla ludzi (nieprzyjemny zapach, niedotlenienie, działanie toksyczne, wybuchy, pożary) - niebezpieczeństwo uduszenia ludzi i zwierząt w zagłębieniach terenu, studzienkach i innych miejscach gromadzenia się gazu oraz grozi zatruciem poprzez działanie zawartego w nim siarkowodoru i innych trujących związków chem.

• Zanieczyszczenie wód, degradacja wód gruntowych

• Zagrożenia dla atmosfery, zanieczyszczenie powietrza - emisja metanu i dwutlenku węgla pogłębia efekt cieplarniany.

Każde z tych zagrożeń może obejmować teren samego wysypiska i jego otoczenie. Zagrożenia wynikające z tworzenia gazu w wysypisku powodują, że w wielu krajach powstają uregulowania prawne określające sposoby oceny i kontroli zagrożeń oraz postępowania z gazem wysypiskowym. W przypadku stwierdzenia realnych zagrożeń wymagane jest odgazowanie wysypiska i przetworzenie związków chemicznych zawartych w gazie na substancje o mniej szkodliwym działaniu.

Wykorzystanie biogazu ze składowisk odpadów komunalnych

Z punktu widzenia ochrony środowiska najistotniejszym zagadnieniem jest zapewnienie bezpiecznej eksploatacji i usunięcie zagrożeń stwarzanych przez gaz wysypiskowy w trakcie działania wysypiska oraz po jego zamknięciu. Nie możne też pominąć potencjalnych ekonomicznych i energetycznych aspektów odzysku gazu. Metr sześcienny gazu wysypiskowego o składzie 60% metanu i 40% dwutlenku węgla może zastąpić ok. 0,5 l oleju napędowego.

Techniki odgazowania wysypiska są powszechnie znane i wiele firm oferuje usługi w tym zakresie. Optymalny sposób odgazowania wysypiska zależy od:

• Wielkości wysypiska

• Grubości warstwy odpadowej

• Czasu składowania

• Sposobu uszczelnienia wysypiska

• Aktualnego stanu wysypiska (użytkowane, zamknięte, rekultywowane, stopnia zagrożenia migracją).

Jeżeli system odgazowania został prawidłowo dobrany, zaprojektowany i wykonany to możliwy jest odbiór 70% gazu powstającego na wysypisku. W przypadku pełnego uszczelnienia zarówno podłoża jak i powierzchni wysypiska można uzyskać jeszcze wyższą sprawność odgazowania.

Sposoby postępowania przy odprowadzaniu biogazu z wysypiska

Najlepszym sposobem są systemy odgazowania ujmujące gaz na wysypisku, możemy podzielić je na:

1. Ze względu na sposób odprowadzania gazu z wysypiska na odgazowanie:

- aktywne,

- bierne,

2. Ze względu na sposób postępowania z gazem na systemy:

- wentylacyjne,

- unieszkodliwiania gazu,

3. Ze względów konstrukcyjnych na systemy:

- poziome,

- pionowe,

- łączone.

Ad.1. Wytwarzanie się biogazu w złożu wysypiska jest spontanicznym procesem biochemicznym powodującym, że wewnątrz wysypiska podwyższa się temperatura i ciśnienie. Gazy w wyniku ruchów konwekcyjnych opuszczają wysypisko, głównie do atmosfery, a jeśli wysypisko nie jest uszczelnione, to również do otaczającego gruntu. Przedstawiona sytuacja nasuwa dwa zasadnicze sposoby postępowania przy odprowadzaniu gazu z wysypiska:

Odgazowanie bierne - gaz wysypiskowy zostaje za pomocą własnego ciśnienia odprowadzony z bryły składowiska do urządzeń unieszkodliwiających, jest jednym z rozwiązań zapobiegających niekontrolowanej migracji gazu poza obręb wysypiska. W praktyce odgazowanie bierne jest skuteczne tylko w określonych sytuacjach i w niewielu przypadkach.

Odgazowanie aktywne - gaz zostaje z bryły składowiska odessany za pomocą odpowiednich urządzeń wydobywczych, jest bardziej efektywnym sposobem zapobiegającym migracji gazu poza wysypisko. Polega ono na odpompowaniu gazu z odwiertów. Zasadniczo wysypiska, na których składuje się rocznie 10000 ton odpadów komunalnych, powinny być odgazowywane systemem aktywnym.

Ad.2. Znacznie poważniejszy problem stanowi wybranie sposobu postępowania z odebranym z wysypiska gazem. Związane jest to z koniecznością poniesienia stosunkowo wysokich nakładów inwestycyjnych oraz znalezieniem odbiorców przetwarzanej energii zawartej w gazie. Możliwe są następujące kierunki ostatecznego unieszkodliwiania lub wykorzystania gazu:

• Wentylacja (odprowadzanie do atmosfery - baz odzysku, zagrożenie wybuchem, zapachem, wpływ na wzrost efektu cieplarnianego).

• Spalanie w pochodniach ( bez odzysku, mniejsze zagrożenie wybuchem i zapachem).

• Bezpośrednie spalanie (produkcja ciepła).

• Paliwo silnikowe (energia mechaniczna z lub baz odzysku ciepła).

• Paliwo do turbin (energia elektryczna z lub bez odzysku ciepła).

• Paliwo do pojazdów ( odzysk energii mechanicznej).

• Dostarczanie gazu do sieci.

• Produkcja chemikaliów.

Własności fizyczne, chemiczne i cieplne gazu wysypiskowego wymagają odpowiedniego przystosowania sprzętu stosowanego w jego przetwórstwie. Najważniejszym parametrem, którego znajomość jest konieczna, jest wartość opałowa, będąca funkcją zawartości metanu i innych substancji palnych. Gaz wysypiskowy wymaga czasem obróbki wstępnej dla zredukowania ilości substancji niepalnych lub zastosowania paliw pomocniczych. Przy projektowaniu instalacji do spalania należy wziąć pod uwagę zawartość związków organicznych-chlorowcowych i aromatycznych (ze względu na korozję). Wysokie stężenie występuję wtedy, gdy na wysypisku składowane są również odpady przemysłowe. Silne działanie korodujące powodują również związki siarki. Wiele problemów może stwarzać obecność w gazach odlotowych po spalaniu gazu wysypiskowego, związków takich jak: dioksyny, furany, tlenki azotu, tlenek węgla oraz nieopalone węglowodory. Temperatura spalanie gazu wysypiskowego min. 800ºC.

Ad.3.Konstrukcja systemu odgazowania

Odgazowanie wysypiska po jego zamknięciu

Wymaga to wiercenia studni pionowych w bryle wysypiska lub kopania rowów do ułożenia drenażu poziomego (odwierty gazowe sięgające do spągu odpadów). Orurowanie odwiertów składa się z perforowanego filtra, sięgającego dna odwiertu a kończącego się na głębokości od 2-2,5m pod powierzchnią, oraz części nadfiltrowej (nieperforowanej) wystającejdo około 0,8m nad powierzchnią. Wypełnienie pomiędzy ściankami odwiertu w filtrem stanowi osypka żwirowa o przeciętnej średnicy ziarna 30-50mm. Przestrzeń między częścią nadfiltrową a ścianą odwiertu jest uszczelniona bentonitam i na głębokości ok.1 m pod powierzchnią dodatkowo zalana cementem. Jeżeli przewiduje się w późniejszym etapie aktywne odgazowanie wysypiska, należy strefę przyodwiertową dodatkowo uszczelnić geomembraną, Studnie odgazowujące rozmieszcza się w odległości od 30 do60 m od siebie w zależności od typu wysypiska i miąższości warstw składowych odpadów.

Podobnie jak pionowe studnie drenażowe działa system drenażu poziomego. Ruru perforowane ułożone są w bruzdach, obsypane żwirem i warstwą uszczelniająca. Ułożenie systemu poziomego jest łatwe i mało kosztowne, jednak wydajność gazu jest niższa niż w studniach pionowych.

Dobre wyniki daje połączenie drenażu pionowego z poziomym na tych wysypiskach, gdzie zastosowanie samych studni pionowych mogłoby być utrudnione.

Wysypisko eksploatowane

Jeżeli wysypisko jest nowe i jego eksploatacja dopiero się rozpoczyna, studnie gazowe buduje się w czasie eksploatacji. Najczęściej układa się perforowane kręgi betonowe z centralnie umieszczonym orurowaniem, wypełnionym żwirem lub umieszcza się rury metalowe o średnicy ok. 1m wraz w rurą perforowaną i obsypką żwirową w środku. W miarę podnoszenia się złoża wysypiska studnie należy także podwyższać. Studnie takie mogą być łączone za pomocą sieci z perforowanych rur ułożonych poziomo, pozwalających na wyższy stopień odgazowania wysypiska.

W drodze z systemu wentylacyjnego do pochodni gaz jest zbierany w kolektorach. Ze względu na bezpieczeństwo układu korzystne jest instalowanie co najmniej 2 kolektorów. Pełnią one funkcję regulatora strumienia gazu zarówno w punkcie wpływu jak i wypływu. Dla zapewnienia możliwości kontroli gazu bardzo istotne jest zainstalowanie na przewodach (przez zaworami regulującymi dopływ gazu do kolektorów) króćców umożliwiających pomiary. Przed kolektorami lub w innych miejscach, określonych ukształtowaniem bryły wysypiska, należy zainstalować odwadniacze, w których jest zbierana woda wykroplona z gazu w przewodach.

Systemy wentylacyjne

Systemy wentylacyjne, polegające na tworzeniu dróg żwirowych (pionowych, poziomych i ukośnych) już w trakcie eksploatacji wysypiska, są najprostszym i najtańszym sposobem odgazowania wysypiska. Drogi żwirowe mogą być też tworzone przez ustawienie perforowanych kręgów betonowych i wypełnianie ich żwirem. Rys. str.123PGO)

Systemy unieszkodliwiania

Spalanie w pochodniach

Spalanie w pochodniach jest najbardziej popularnym sposobem zużywania gazu na wysypiskach. Umożliwia sterowanie wydobywaniem oraz zabezpiecza przed skutkami niekontrolowanego rozprzestrzeniania się i odprowadzania do atmosfery. Nawet jeżeli gaz jest wykorzystywany w urządzeniach produkujących energię, pochodnia jest wymagana dla zapewnienia bezpieczeństwa w przypadku awarii w głównym systemie wydobywczym gazu lub jego nadmiaru.

Najczęściej stosowane są pochodnie piedestałowi z otwartym i zamkniętym płomieniem oraz automatycznym zapłonem iskrowym.

• Pochodnie z płomieniem otwartym od lat są powszechnie stosowane na wysypiskach. Spalanie gazu zachodzi na szczycie pochodni. Główną ich wadą są trudności z monitorowaniem ilości spalin.

• W pochodniach o płomieniu zamkniętym spalanie zachodzi w komorze wyłożonej materiałem ogniotrwałym. Płomień nie jest widoczny na zewnątrz. Przepływ gazu i powietrza są regulowane.

Ważnym parametrem charakteryzującym pochodnie pod względem ochrony środowiska jest efektywność rozkładu związków węglowodorowych oraz brak emisji pozostałości ze spalania także dioksan (efektywność rozkładu ok.98-99,5%). Efektywność rozkładu jest związana bezpośrednio ze stabilnością płomienia, która jest uzależniona od: składu gazu, warunków atmosferycznych, konstrukcji palnika, źródła zapłonu itp. Pochodnie łatwo utrzymują stałe spalanie jeżeli gaz zawiera 30-60% metanu. W pochodniach o płomieniu zamkniętym łatwiej jest zredukować emisję szkodliwych produktów spalania.

Obecnie technologie energetycznego wykorzystania gazu wysypiskowego ( głównie do produkcji energii elektrycznej lub w skojarzeniu z produkcją energii cieplnej) należą do najszybciej rozwijających się gałęzi energetyki odnawialnej na świecie.

Biogaz przed wykorzystaniem na cele przemysłowe powinien być odsiarczony i odwodniony. Odsiarczenie jest wymagane ni tylko ze względu na przeciwdziałanie emisji ditlenku siarki do atmosfery ale również aby zapobiec silnie korodującemu działaniu kondensatu, który H₂S tworzy z parą wodna.

Produkcja energii cieplnej

Wykorzystanie biogazu w kotłach konwencjonalnych do produkcji gorącej wody lub pary charakteryzuje się wysoką sprawności energetyczną ( ponad 80%), przy stosunkowo niskich kosztach inwestycyjnych i niewielkiej emisji zanieczyszczeń.

W podstawowych urządzeniach grzejnych stosuje się palniki atmosferyczne - dyfuzyjne ( palniki te zasysają powietrze niezbędne do spalania z otoczenia). Ze względu na to , że biogaz charakteryzuje się mniejszą zawartością metanu niż gaz ziemny, palniki przystosowane do biogazu wymagają dla zachowania dotychczasowej mocy cieplnej przy spalaniu biogazu, powiększenia dysz doprowadzających gaz. Z kolei ze względu na bardzo małą prędkość czoła płomienia (prędkość spalania), obserwuje się często odrywanie się płomienia, a w konsekwencji niepełne spalanie. Dlatego kolejnym warunkiem jest obniżenie ciśnienia biogazu w porównaniu z gazem ziemnym (0,8kPa). To wszystko powoduję zmniejszenie max. mocy palnika, trudniejsze zapalanie i mniej stabilny płomień.

Produkcja energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych.

W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój technologii kogeneracjinych małych mocy opartych na silnikach spalinowych zasilanych gazem lub turbinach gazowych. W chwili obecnej do podstawowych układów siłowni i elektrociepłowni małych mocy zalicza się:

• układu kogeneracyjne z tłokowymi silnikami spalinowymi,

• układy kogeneracyjne z turbinami i mikrotyrbinami gazowymi,

• układy kogeneracyjne z ogniwami paliwowymi.

Dostosowanie gazu wysypiskowego do sieci gazowej

Jeśli niemożliwe jest wykorzystanie uszlachetnionego gazu wysypiskowego na miejscu, można go dostarczyć do gazociągu. Wymagany jest jednak wysoki stopień oczyszczenia, niemal do czystego metanu. Dodawane są dla zwiększenia bezpieczeństwa, substancje zapachowe, czasami wymagane jest dodanie propanu.

Główną barierą dla tej metody wykorzystania gazu jest odległość od gazociągu do wysypiska i znaczne koszty, nawet jeżeli sprzedaje się odzyskany dwutlenek węgla. W USA i Europie Zachodniej instalacje takie ograniczone są do największych wysypisk.

Wykorzystanie gazu wysypiskowego jako paliwo do silników

W porównaniu z mieszanką napędową z udziałem benzyny analogiczna mieszanka z udziałem biogazu ma wartość opałową mniejszą o blisko 15% ( moc silnika zasilanego biogazem powinna być 15% mniejsza od silnika zasilanego benzyną), a w porównaniu z mieszanką z udziałem olej napędowego o 11%. Zawartość CO₂ w biogazie ma mały wpływ na wartość mieszanki napędowej z jego udziałem. Natomiast im większa jest zawartość CO₂ w biogazie, tym większe jest przy takim samym ciśnieniu tzw. opóźnienie zapłonu.

W porównaniu z benzyną biogaz zapala się przy znacznie większej zawartości powietrza w mieszance. Ze względu na zawartość gazu niepalnego (CO₂), biogaz ma lepsze własności przeciwstukowe niż czysty metan ( można dzięki temu możliwy jest wyższy stopień sprężania w porównaniu do benzyny). Dzięki tym właściwościom oraz niskiej temp. zapłonu jest on znakomitym paliwem do silników z zapłonem iskrowym.

Ponieważ ma niską temp. zapłonu wymaga zapłonu wymuszonego, więc w silnikach wysokoprężnych może być stosowany pod warunkiem zastosowania w nich zapłonu iskrowego lub dodatku niewielkiej ilości oleju napędowego. Trzeba więc dostosować taki silnik do zasilania biogazem, przebudowując go albo na silniki z zapłonem iskrowym albo na silniki dwupaliwowe z zapłonem samoczynnym za pomocą palima zapłonowego.

Biogaz wykazuje mniejszą smarowność (zawory i ich gniazda) oraz niekorzystny wpływ zawartej w biogazie pary wodnej (może się skraplać pod wpływem mniejszego z atm. Ciśnienia ssania). Prowadzić to może do zawilgocenia świec oraz trudności z uruchomieniem silnika.

Przykłady wykorzystania gazu wysypiskowego w Polsce.

W kraju mamy prawie 1000 (ponad 880) czynnych składowisk odpadów, przy czynn na większości z nich nie ma pełnej kontroli emisji gazu wysypiskowego, co stwarza zagrożenie dla ludzi i środowiska.. Głowny potencjał techniczny gazu wysypiskowego w Polsce związany jest z ok. 100 większymi składowiskami komunalnymi. Najlepszym sposobem ograniczenia zagrożeń spowodowanych emisjami gazu wysypiskowego jest zbudowanie instalacji do jego odzysku i energetycznego wykorzystania. Wypuszczanie gazu bezpośrednio do atmosfery, bez spalania w pochodni lub innego sposobu utylizacji, jest dziś - w świetle obowiązujących umów międzynarodowych i przepisów unijnych - niedopuszczalne. W Polsce jeszcze w 1996 roku działało tylko kilka instalacji, na przestrzeni ostatnich paru lat liczba ta zaczęła się szybko zwiększać. Obecnie istnieje około 50 instalacji do pozyskiwania gazu energetycznego. Według Instytutu Gospodarki Surowcami i Energią PAN z polskich wysypisk można by uzyskać ok. 11 mld m³ biogazu w ciągu roku.

Z tony odpadów komunalnych otrzymuje się średnio w skali roku 5 m³ biogazu (z jednego źródła można pozyskiwać biogaz przez 30 lat). Na nasze wysypiska trafiają przeważnie śmieci nie poddawane selekcji. Jest w nich dużo odpadów organicznych, są wiec zdolne do wytwarzania dużej ilości cennego paliwa. Z powodu częstego braku odpowiednich uszczelnień masy składowanych odpadów, zasoby gazu wysypiskowego możliwe do pozyskania nie przekraczają 30-45 proc. całkowitego potencjału powstającego na wysypisku gazu. W takich warunkach zasoby metanu realnie możliwe do pozyskania z wysypisk odpadów komunalnych są szacowane na 135-145 mln m³ rocznie, co jest równoważnikiem 5265-5655 TJ energii. Tym niemniej zasoby metanu możliwe do pozyskania mogłyby zostać nawet podwojone w przypadku zastosowania odpowiednich środków wymaganych przez normy Unii Europejskiej przy prowadzeniu gospodarki odpadami na wysypiskach polegającej na uszczelnianiu geotechnicznym złoża osadów hamujących migrację gazu, kontroli uwodnienia złoża i systemów drenaży, odpowiedniej segregacji składowanych odpadów organicznych itp.

Energia cieplna jest najczęściej zużywana na potrzeby własne operatora składowiska, lub jest sprzedawana do miejskiej sieci ciepłowniczej bądź innych odbiorców (np. duże kompleksy szklarni).

Działające w Polsce biogazownie wykorzystują biogaz z wysypisk śmieci głównie do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Jedna z największych znajduje się w Baryczy pod Krakowem, która od 5 lat produkuje gaz śmietniskowy i energię elektryczną oraz ciepło. Na wysypisku stoją 3 kontenerowe bloki energetyczne: 2 o mocy po 250 kW i trzeci o mocy 375 kW. Przy pełnym obciążeniu wszystkich trzech bloków powstaje dodatkowo 875 kWh energii cieplnej odbieranej zarówno ze spalin, jak i z wody chłodzącej silniki napędzające agregaty. Łączna moc tego układu to ponad 2 MW.

Literatura

• Czesława Rosik-Dulewska, Podstawy gospodarki odpadami, Wydawnictwo Naukowe PWN W-wa 2002r.

• Andrzej Jędrczak, Biologiczne przetwarzanie odpadów, Wydawnictwo Naukowe PWN W-wa 2007r.

• Ireneusz Soliński, Biomasa, energia odnawialna, BSEP K-ków 2001r.

Systemy

odgazowania

wysypiska

Sposób odprowadzania gazu

Sposób postępowania z gazem

Konstrukcja systemu

bierne

aktywne

łączone

pionowe

poziome

unieszko-dliwiania gazu

wentylacyjne

---