Bezpieczna energia z odpadów

Co zrobić z żużlem i pyłem produkowanym przez spalarnię odpadów? 

06.12.2012

Wielu krytyków spalarni odpadów mówi o produktach ubocznych jak żużel i pył powstających w procesie spalania śmieci. Czy nie ma na nie sposobu? Michał Fengler z firmy Geodur opowiada o skutecznych i efektywnych metodach neutralizacji tych odpadów powstających w spalarniach śmieci.

Spalarnie Odpadów: Wielu inwestorów zastanawiając się nad budową spalarni, czy to odpadów komunalnych czy niebezpiecznych, zadaje pytanie, co z produktami ubocznymi jak popioły i żużle? Państwo podobno macie receptę na ten kłopot?

Michał Fengler firma Geodur: Trzeba tu wyraźnie rozgraniczyć sprawę postępowania z odpadami niebezpiecznymi będącymi ubocznymi „produktami” procesu spalania (popioły lotne, pyły, szlamy, pozostałości poreakcyjne z oczyszczania spalin) i sprawę postępowania z odpadami innymi niż niebezpieczne, które powstają w spalarniach odpadów komunalnych, takimi jak żużle. Odpady niebezpieczne muszą być poddane procesowi unieszkodliwiania poprzez stabilizację i zestalanie (immobilizację), a żużle ze spalarni odpadów komunalnych są poddawane procesowi waloryzacji, co oznacza wydzielenie z nich metali (ferromagnetyków i metali kolorowych), a następnie obróbkę mechaniczną w kierunku odzysku/wykorzystania jako kruszywa budowlanego/drogowego.

Naszą receptą na unieszkodliwienie odpadów niebezpiecznych powstających w spalarniach odpadów jest bardzo skuteczna technologia „Geodur”, szwajcarskiej firmy GEODUR RECYCLING AG z Zug, której wyłącznym przedstawicielem na Polskę jest firma CDF – TECHNOLOGIE DLA ŚRODOWISKA s.c. z Zabrza. W dużym skrócie, technologia „Geodur” oparta jest na kombinacji chemicznej stabilizacji substancji szkodliwych zawartych w odpadach poprzez trwałe przekształcenie substancji rozpuszczalnych w nierozpuszczalne i zestalania przy użyciu spoiw hydraulicznych (różnych gatunków cementu i wapna palonego), z wykorzystaniem ich właściwości pucolanowych.

Technologia „Geodur” bazuje na znajomości dokładnego składu chemicznego danego odpadu, który ma być poddany procesowi stabilizacji i zestalania i wykorzystaniu posiadanego przez firmę GEODUR oprogramowania GEOCALC® pozwalającego na stechniometryczne dobranie chemikaliów stanowiących komponenty mieszanki, gwarantujących przekształcenie związków rozpuszczalnych w nierozpuszczalne. Technologia „Geodur” posiada patent europejski nr EP 1 200 158 B1 oraz patent polski Nr 192267.

Spalarnie Odpadów: Ale popioły i żużel to kwintesencja substancji toksycznych i szkodliwych. Ta technologia pozwala na ich neutralizację?

Michał Fengler firma Geodur: Zdecydowanie tak. Chemiczne przekształcenie substancji szkodliwych występujących w formie rozpuszczalnej w związki nierozpuszczalne jest gwarancją, że bezpieczeństwo środowiska nie będzie zagrożone.

Spalarnie Odpadów: Proszę opowiedzieć krok po kroku jak to działa? I co ważniejsze, jakie typy zanieczyszczeń można neutralizować państwa metodą?

Michał Fengler firma Geodur: Procesy technologiczne prowadzony są w zamkniętej aparaturze (najczęściej w mieszarce stożkowej lub talerzowej), najczęściej w temperaturze otoczenia a wszystkie materiały sypkie są transportowane i magazynowane w hermetycznych urządzeniach.

Instalacja do stabilizacji i zestalania odpadów w technologii „Geodur” nie emituje zanieczyszczeń gazowych do atmosfery, a emisja pyłów jest niewielka i ogranicza się do emisji powstałej w procesach przeładunku i załadunku materiałów oraz na skutek ruchu pojazdów.

Jakość receptur mieszanek zależy od energii wprowadzonej do mieszanki w jednostce czasu i stopnia homogenizacji różnych składników mieszanek. W pierwszej fazie procesu mieszania (dzięki stosownie dobranym reagentom, kontrolowanemu pH i temperaturze) dochodzi do przekształcenia związków chemicznych. W drugiej fazie dochodzi do zmiany fizycznej struktury mieszanki poprzez dodawanie odpowiednich spoiw.

W wyniku stosowania technologii GEODUR uzyskujemy znaczne zmniejszenie migracji substancji szkodliwych do środowiska oraz zmniejszenie ich toksyczności. W zależności od zastosowanych reagentów i techniki procesu chodzi tu o stabilizację lub/i solidyfikację.

W technologii GEODUR chodzi o rozwiązanie immobilizacji oparte na chemicznym przekształceniu immobilizowanego materiału. Migracja zanieczyszczeń jest uniemożliwiana poprzez tworzenie „wewnętrznych barier”. Poprzez odpowiedni – zależny od rodzaju zanieczyszczeń – dobór reagentów powstają – w zdefiniowanym środowisku – produkty wytrącania lub reakcji cząstek stałych. Poszczególne jony zajmują swoje pozycje jako funkcja średnicy i ładunku w strukturze (siatce) krystalicznej.

W czasie zestalania przy użyciu cementu  zaś, utworzona jedynie tzw. „bariera zewnętrzna”. Kryształy poprzez swoją morfologię tworzą fizyczną strukturę. Migracja jest uniemożliwiana dzięki związaniu w masie cementowej, zmniejszeniu przepuszczalności i zwiększeniu gęstości mieszanki.

W czasie immobilizacji odpadówdochodzi do kombinacji chemicznego przekształcenia materiału („bariery wewnętrzne”) i fizycznego zasklepienia („bariery zewnętrzne”) oraz osiągnięcia założonych parametrów fizycznych (minimalna odporność na ściskanie, ograniczona wodoprzepuszczalność). Najważniejsze mechanizmy i zasady działania poszczególnych komponentów procesu immobilizacji wyjaśniono poniżej:

Procesy chemiczne. Składniki produktów GEODUR są łatwo rozpuszczalne. Substancje monomeryczne i polimeryczne aktywizują własności wiążące dodawanych spoiw, takich jak: cement, wapno lub popioły lotne, poprzez zmianę ich napięcia powierzchniowego. Składniki produktów tworzą z substancjami szkodliwymi związki kompleksowe lub bezpośrednio molekularne. Produkt GEODUR pełni jednocześnie funkcję rozpuszczalnika dla różnych komponentów mieszanki. W zależności od rodzajów zanieczyszczeń zawartych w immobilizowanym odpadzie, z reguły stosuje się dodatkowe nieorganiczne dodatki i spoiwa. Celem są następujące mechanizmy:

Zmiana wartości pH. Poprzez dodatek spoiw pucolanowych (np. popiołów lotnych lub wapna) zmienia się pH odpadu (pH 9-11) i dochodzi do wytrącenia metali ciężkich w postaci wodorotlenków.

Zmiana wartościowości. Dodatki nieorganiczne np. FeSO4 redukują wartościowość zanieczyszczeń a poprzez to ich rozpuszczalność (np. Cr+6 na Cr+3).

Tworzenie związków kompleksowych. Rtęć, ołów i cynk mogą być (poprzez związki merkaptanowe) przeprowadzone w nierozpuszczalne związki kompleksowe.

Związanie w struktury krystaliczne. Organofilne bentonity wbudowują substancje szkodliwe w siatkę krystaliczną. Aniony takie jak chlorki i siarczany wiążą się z glinianami wapnia i związkami wapniowymi w np. ettringity.

Dodatki chemikaliów są dla każdego pojedynczego przypadku obliczane stechiometrycznie.  Odbywa się to przy wykorzystaniu programu komputerowego GEOCALC® i banku danych GEODAT®. W banku danych GEODAT® znajduje się aktualnie ponad 2200 receptur dla ok. 700 różnych odpadów.

Proces produkcyjny na instalacji może być kompleksowo zarządzany (poprzez łącze internetowe) w systemie GEOSYS® z wykorzystaniem w/w bazy danych i oprogramowania. System sterowania instalacją jest kompatybilny z oprogramowaniem GEOCALC®.

Procesy fizyczne. Jeżeli produkt immobilizacji odpadu ma być wykorzystany jako materiał budowlany, wykorzystywane są, dodatkowe mechanizmy fizyczne. Obejmuje to w szczególności gęstość, zmianę powierzchni oraz odporność na ściskanie materiału.

Gęstość. Poprzez dodatek cementu lub popiołów lotnych oraz dodatek energii do mieszaniny zwiększa się gęstość przetwarzanego odpadu i zmniejsza się rozwinięcie jego powierzchni a poprzez to przepuszczalność.

Odporność na ściskanie. Poprzez zastosowanie cementu lub pucolanowo reagujących odpadów (np. popiołów ze spalania osadów z oczyszczalni ścieków zawierających wapń), zwiększa się odporność na ściskanie przetwarzanych odpadów.

Konsystencja. W zależności od wilgotności mieszanki i dostarczonej energii powstaje materiał zestalony i ustabilizowany o różnej konsystencji. W zależności od wymaganego sposobu wykorzystania powstają monolity, granulaty a przy najwyższych doprowadzonych energiach materiał peletyzowany. Podobnie jak przy zmianie gęstości i odporności na ściskanie uzyskuje się zmniejszenie rozpuszczalności zanieczyszczeń.

Spalarnie Odpadów: Proces odbywa się w spalarni czy półprodukty trzeba dowieźć do was?

Michał Fengler firma Geodur:Instalacje stabilizacji i zestalania odpadów niebezpiecznych powstających w spalarniach odpadów, powinny być budowane przy spalarniach, jako jeden z ich istotnych węzłów technologicznych.

Spalarnie Odpadów: Czy stosowanie tej metody wiąże się koniecznością budowy dodatkowej instalacji? Jakie są jej koszty?

Michał Fengler firma Geodur: Najczęściej instalacje stabilizacji i zestalania odpadów niebezpiecznych powstających w spalarniach odpadów, są technologicznie powiązane z węzłem odpopielania, węzłem odzysku ciepła, węzłem oczyszczania spalin np. poprzez system transportu odpadów niebezpiecznych (bezpośrednio lub pośrednio poprzez zbiorniki pośrednie) do instalacji stabilizacji i zestalania, ale konieczne jest wybudowanie oddzielnej instalacji technologicznej. Koszt takiej instalacji wynosi w przypadku małych spalarni (o wydajności do 100.000 Mg/rok) ok. 0,35 % nakładów inwestycyjnych na spalarnię, a w przypadku dużych spalarni (o wydajności do 200.000 Mg/rok i więcej) ok. 0,2 – 0,25 % nakładów inwestycyjnych na spalarnię.

Spalarnie Odpadów: A co dzieje się po zneutralizowaniu substancji szkodliwych? Jakie produkty uboczne otrzymujemy? Czy można na nich zarobić, czy wymagają dalszej utylizacji?

Michał Fengler firma Geodur: W wyniku zastosowania technologii „Geodur” otrzymuje się jako jedyny produkt stabilizat w postaci granulatu będący odpadem innym niż niebezpieczne o kodzie 19 03 05, z którego wymywają się substancje szkodliwe w ilościach znacznie poniżej dopuszczalnych norm. Można go składować na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i obojętnych.

To opłacalne ponieważ koszty deponowania odpadów innych niż niebezpieczne są wielokrotnie niższe od kosztów deponowania odpadów niebezpiecznych. Stabilizat spełnia wymagania Rozporządzenia Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu (Dz. U. 2005 Nr 186, poz. 1553, z późn. zm.) – zał. 5. w zakresie wymywalności substancji szkodliwych.

Spalarnie Odpadów: Jakie są globalne koszty takiej metody? A jakie zyski?

Michał Fengler firma Geodur: Nasza technologia jest generalnie przyjazna środowisku. Nie powoduje emisji gazów cieplarnianych. Powoduje bardzo niewielką emisję zanieczyszczeń do atmosfery powodowaną w zasadzie ruchem pojazdów i emisją powstałą w trakcie procesów rozładunku i załadunku. Nie emituje ścieków technologicznych. Globalne zyski z jej stosowania, to poważne ograniczenie emisji rozpuszczalnych substancji szkodliwych wymywanych z odpadów niebezpiecznych do środowiska.

Spalarnie Odpadów: Jak przekonać przedsiębiorców, że to bezpieczne i co więcej opłacalne?

Michał Fengler firma Geodur: Przedsiębiorcy z branży gospodarki odpadami są do technologii „Geodur” przekonani i rozumieją sens, zasadność oraz opłacalność jej stosowania. Problemem jest skuteczne przekonywanie społeczności lokalnych w rejonach gdzie mają być budowane spalarnie odpadów do takich inwestycji. Wymaga to bardzo rozsądnego podejścia na etapie uzyskiwania decyzji środowiskowej i prowadzenia rzeczowego dialogu oraz konsultacji ze społecznością lokalną.

Spalarnie Odpadów:. Jak państwa metoda ma się do norm ochrony środowiska?

Michał Fengler firma Geodur: W Polsce istnieje kilka nowoczesnych zakładów stosujących immobilizację odpadów niebezpiecznych z zastosowaniem technologii „Geodur”, są to:

– instalacja unieszkodliwiania żużli, pyłów i popiołów ze spalarni odpadów komunalnych w ZUSOK w Warszawie  – Województwo Mazowieckie (rok uruchomienia 2000),

– Zakład Produkcji Granulatów i Kruszyw firmy EKRO w Bolechowie – Województwo Wielkopolskie (rok uruchomienia 2003),

– Zakład Produkcji Granulatów i Kruszyw firmy EKO-SERW w Bytomiu – Województwo Śląskie (rok uruchomienia 2005),

– Instalacja popiołów i pyłów ze spalarni osadów ściekowych przy oczyszczalni ścieków „Czajka” w Warszawie (w trakcie rozruchu).

Każda z w/w instalacji spełnia wszelkie obowiązujące normy w zakresie emisji zanieczyszczeń do atmosfery i emisji hałasu. Instalacje te nie są źródłem emisji ścieków technologicznych, ponieważ technologia jest bezściekowa a ścieki z mycia mieszarki są zawracane do procesu technologicznego. Produkt procesu (jak opisano to w pkt. 6) spełnia wymogi przepisów w zakresie wymywalności substancji szkodliwych.

>>Więcej informacji na temat unieszkodliwiania żużli i popiołów ze spalarni znajdziesz na stronie Geodur