Význam energetického využívání odpadu roste

Novela rámcové směrnice o odpadech č. 75/442/EEC
Tvorba návrhu zmíněné novely evropské směrnice o odpadech byla doprovázena mimořádně intenzivní snahou zařadit proces spalování odpadu s výrobou energie jako opatření k odstraňování odpadů. Některé členské státy – i Česká republika – byly, či jsou toho názoru, že proces spalování odpadu s výrobou energie je opatřením k odstraňování odpadů. Tato tendence byla masivně podporována nevládními ekologickými organizacemi. Rovněž (nechvalně) známé rozsudky Evropského soudního dvora (rozsudek C-458/00 ze dne 13.02.2003 případ Lucembursko – spalování odpadu ve štrasburské spalovně, rozsudek C-228/00 ze dne 13.02.2003 případ SRN – spoluspalování odpadu v cementářských pecích) přispěly k výraznému konfusnímu klimatu při tvorbě návrhu.
Na druhé straně byla legitimní snaha téměř všech evropských zařízení na energetické využívání odpadu, která jsou sdružena v konfederaci CEWEP, aby spalování odpadu s výrobou energie bylo uznáno jako opatření k využívání odpadu.

CEWEP - Confederation of European Waste-to Energy Plants sdružuje 330 evropských zařízení ze 16 zemí, která zpracovávají 90% evropského energeticky využívaného komunálního odpadu.

Členy CEWEP jsou také všechna tři česká zařízení na energetické využívání komunálního odpadu v Brně, v Liberci a v Praze, jakož i české sdružení STEO - Sdružení provozovatelů technologií pro ekologické využívání odpadů v České republice, které reprezentuje několik menších zařízení na energetické využívání průmyslových a nemocničních odpadů.
EP schválil dne 13. února 2007 velkou převahou v 1. čtení návrh novely výše uvedené evropské směrnice o odpadech. České republice se nepodařilo do ní prosadit svůj odmítavý postoj k energetickému využití.

Novela rámcové směrnice o odpadech schválená v 1. čtení zahrnuje energetické využívání odpadů ve spalovnách odpadů mezi technologie využívání odpadů.

Spalování odpadu s výrobou energie je zde považováno za opatření k využívání, vyrobí li se během procesu více energie, než je během procesu přidáno.

EP zamítl návrh na to, aby energetickému využití odpadů povinně předcházelo „předzpracování“, např. jejich mechanicko-biologická úprava.

EP dále zamítl hodnocení procesu energetického využívání v závislosti na míře energetického využití - na tzv. koeficientech energetického využití.

Hlavní energetické toky při spalování odpadu s výrobou energie
Zdroj: vlastní

Koeficient využití zařízení

Koeficient využití energie (Navrhovaná limitní hodnota pro určení odstraňování/využívání:  = 0,6 pro stávající zařízení,  = 0,65 pro nová zařízení)

Já osobně ono upuštění vítám. Nikterak jsem své pochybnostmi o smyslu takové úpravy neskrýval. Podle posledních zpráv Evropská komise trvá na posuzování zařízení podle koeficientů využití a je také proti definici energetického využívání tak jak ji v 1. čtení schválil EP. Druhé čtení novely se předpokládá v měsících roku 2008.

EP se dále dohodl na 5 ti stupňové hierarchii při nakládání s odpady:

1. Předcházení a omezení vzniku odpadů.
2. Opětovné použití odpadu.
3. Recyklace odpadu.
4. Další způsoby využití odpadů (i energetické využití).
5. Bezpečné a ekologicky vhodné odstraňování odpadu.

S novelou směrnice o odpadech, kterou provázelo hlasování o 180 dodatcích, souhlasila většina 651 z 686 přítomných poslanců, 19 jich bylo proti.
Z uvedeného je zřejmé, že poslanci EP nezamýšlejí postavit vyspělé a inovativní technologie energetického využívání odpadu na roveň technicky primitivnímu a ekologicky nepřípustnému odstraňování - skládkování.

Význam energetického využívání odpadů
Dnešní stav vědy a techniky činí ze spalování odpadu optimalizovaným spalovacím procesem s výrobou energie a s omezováním emisí neopominutelný nástroj udržitelného odpadového hospodářství.
V důsledku nutnosti naplnění směrnice Rady č. 99/31/ES o skládkách odpadu, v důsledku selhání vývoje použitelných alternativních technologií termického zpracování odpadu, v důsledku nedostatečné či nedůsledné funkce zařízení MBÚ, bude význam klasické, nesčetněkrát ověřené a nepřetržitě inovované technologie energetického využívání jinak nevyužitelného odpadu na bázi roštových ohnišť, na bázi výkonných systémů minimalizování emisí a na bázi důsledného zpracování zbytkových látek, v příštích letech podstatnou měrou vzrůstat.
Tento trend jednoznačně potvrzuje evropský vývoj projektů v oblasti energetického využívání odpadů v posledních letech.

Odpadové hospodářství ve Švýcarsku
V této souvislosti je zajímavé opakovaně krátce poukázat na švýcarský systém nakládání s odpady, který EP tímto hlasováním prakticky hodlá převzít. Švýcarská konfederace, jako nečlenský stát EU, definovala již v dostatečném předstihu podmínky pro další vývoj odpadového hospodářství a v současné době disponuje světově nejvyspělejším systémem hospodaření s odpady.
Vezmeme-li EU směrnici č. 99/31/ES o skládkách odpadu jako důležité měřítko kvality systému hospodaření s odpady, zjistíme, že dosavadní členské státy teprve v roce 2016 dosáhnou cca 65% výkonnosti dnešního švýcarského odpadového hospodářství. Česká republika by se na tuto úroveň měla dostat v roce 2020.
Dá se oprávněně předpokládat, že je EU v tomto směru (až na malé výjimky) několik desetiletí pozadu za Švýcarskem, kde je skládkování biologicky rozložitelného odpadu již od roku 2000 zakázáno.
Švýcarské odpadové hospodářství se od roku 1986 orientuje podle Plánu resp. podle tzv. Rukověti švýcarského odpadového hospodářství (Leitbild der schweizerischen Abfallwirtschaft), kde jsou kromě jiného formulovány následující zásady:

1. Zamezování výskytu odpadů
2. Využívání odpadů
3. Směrem k životnímu prostředí šetrné odstraňování odpadů

Látkovému využívání je od roku 1990 ve Švýcarsku věnováno značné úsilí – především při separovaném sběru odpadů – s patřičnými výsledky.
Recyklovaná množství papíru, skla a kovů se soustavně zvětšovala a v současné době se látkově využívá téměř 50% komunálního odpadu (další cíl EU je rovněž 50% látkové využívání). Nicméně recyklační potenciál je z důvodu chybějící ekonomiky (náklady/výnosy) téměř vyčerpán.
Podobnost se záměry EU čistě náhodná?
Ve Švýcarsku platí Technické nařízení o odpadech z roku 1990, kde jsou kromě jiného zakotveny následně uvedené povinnosti:

• Povinnost látkově využívat odpady
• Povinnost spalovat odpady, - kantony zodpovídají za to, že nevyužitelné, spalitelné odpady budou ve vhodných zařízeních spáleny.
• Povinnost provozovat spalovny s využitím energie.

Lze se oprávněně domnívat, že toto ustanovení mělo vliv na hlasování v EP, kdy bylo, jak výše uvedeno, upuštěno od zavedení koeficientů energetického využití odpadu.
Od roku 2000 je ve Švýcarsku zakázáno skládkování komunálního odpadu, tzn. že je energeticky využíváno 100% spalitelného komunálního odpadu a spalitelných stavebních odpadů v 31 zařízeních.

Standard technologií energetického využívání odpadů
Kolem alternativních procesů tzv. „technologického šílenství“ (zplyňovací procesy – např. Thermoselect, Siemens Schwelbrennverfahren, plazmové technologie) nastal z důvodů praktické neproveditelnosti relativní klid a evropská zařízení na energetické využívání komunálního odpadu jsou veskrze vybavena osvědčenými roštovými ohništi s vysokým stupněm procesní inovace. V současné době se pod slůvkem alternativní technologie rozumí spíše spoluspalování v cementárnách a v zařízeních na výrobu energie.
Současné roštové systémy umožňují dosažení vynikajících hodnot ohledně kvality zbytkových látek a garantují vysokou spolehlivost na úrovni standardních energetických jednotek.

Ohniště Babcock
Zdroj: Fisia Babcock GmbH

Detail válového roštu

Ohniště Martin, detail vstupu sekundárního vzduchu
Zdroj: Martin GmbH

Ohniště Von Roll,
Zdroj: AEE – Von Roll Inova

detail vstupu terciárního vzduchu

Současné systémy čištění spalin umožňují dosažení emisí z procesu energetického využívání odpadu na úrovni emisí ze spalování zemního plynu.

Tabulka porovnání emisních limitů různých zdrojů - přepočteno na 11% O₂. Hodnoty jsou uvedeny v mg/m³ (kromě *1 - v ng TE/Nm³) a vztaženy na suchý plyn při normálních stavových podmínkách (273 °K, 1.013 mbar)
Zdroj: vlastní

Zbytkové materiály z procesu energetického využívání odpadu je možné jednak upravit tak, aby se daly látkově využít (stavebnictví) a jednak zpracovat tak, aby v nich obsažené škodliviny již nikdy nezatěžovaly příští generace...
Poslední možností nakládání s jinak nevyužitelným odpadem je jeho bezpečné uložení. Jednou z takových možností je ukládání do vytěžených solných dolů (obrázek Herfa Neurode).

Schéma zpracování zbytkových látek z procesu EVO
Zdroj: vlastní

Proces Syncom
Zdroj: Martin GmbH

Herfa Neurode – ukládání sudů s NO
Zdroj: K+S Entsorgung GmbH

Herfa Neurode – ukládání zbytkových produktů čištění spalin
Zdroj: K+S Entsorgung GmbH

Blokové schéma zařízení EVO bez generace odpadních vod, s využitím zbytkových látek
Zdroj: vlastní

Situace v České republice
Jak lze z výsledků hlasování v EP rovněž odvodit, situace se kolem technologie MBÚ - mechanicko – biologické úpravy odpadů v Evropě vykrystalizovala.
V České republice se v posledních obdobích často objevovaly nejrůznější názory na vhodnost či použitelnost technologií pro odpadové hospodářství. Prezentovány byly i úsměvné představy nemající žádný vztah k praktické použitelnosti či k ekonomice.
V této souvislosti byly vedeny na nejrůznějších úrovních diskuse o tom, zda je pro zpracování odpadů vhodnější metoda MBÚ nebo zařízení na energetické využívání odpadů s integrovaným roštovým nebo fluidním ohništěm, případně zplyňovací zařízení na plazmovém principu atd..
Nicméně v ČR zřejmě zůstal určitý počet tzv. „nepoučitelných“ zastánců MBÚ, kteří se snaží tento proces preferovat.
Podobně jako lze horečnatá snaha o provozní spolehlivost a praktickou upotřebitelnost výše uvedených alternativních technologií nazvat technologickým šílenstvím, lze nazvat snahu o etablování procesu MBÚ šílenstvím zeleným...

Jak to tedy s MBÚ je?
Již ke konci 80. let - a hlavně pak v 90. letech minulého století byly v Evropě vedeny rozsáhlé diskuse o vhodném zpracování komunálního odpadu před jeho uložením do zemské kůry – do skládky.
V SRN v roce 1990 prohlásila Odborná rada (Sachverständigenrat) pro otázky životního prostředí termické zpracování odpadu jako podmínku před jeho uložením do skládky. Termické zpracování odpadu umožňuje redukování objemu a množství uložitelných odpadů, pokud možno co nejvyšší stupeň destrukce organických látek a využití zbytkových látek ze spalovacího procesu.
Řada měst a svazů měst a obcí postavila zařízení na energetické využívání odpadu vysokého technického standardu s výkonnými systémy k čištění spalin a se zařízením na vyžívání a na zpracování zbytkových látek. Některá města či některá komunální seskupení se vydala zvláštní cestou levných či laciných řešení, která nemohla v požadované míře životní prostředí chránit. Tato zanedbání a chybný vývoj odpadového hospodářství měly různé důvody. Jeden z těchto důvodů spočívá v určité (technicky neoprávněné) „etablizaci“ procesů MBÚ¹.
V této souvislosti vznikl spor o tom, který proces je ekologičtější a ekonomičtější – zda energetické využívání odpadu či proces MBÚ. Odpůrci energetického využívání odpadu používali nevěcné a nesprávné argumenty v tom směru, že spalování odpadu – byť s výrobou energie - emituje řadu jedovatých látek a je o hodně dražší. Nasazení MBÚ jakoby proces spalování eliminovalo². Tyto argumenty obstát nemohou:

Hlavní výstup z procesů MBÚ je tzv. alternativní či náhradní palivo.

1. Provozem zařízení MBÚ se tedy proces spalování neeliminuje, nýbrž přesune do dalšího stupně zpracování odpadu – do procesu spoluspalování.
2. V případě spoluspalování v klasických elektrárenských kotlích je nutné počítat s obdobnými emisemi jako u spalování odpadu bez čištění spalin. Tedy spoluspalující elektrárenská jednotka se stane „maskovanou spalovnou“ bez patřičné ochrany životního prostředí.

Blokové schéma zařízení MBÚ
Zdroj: Technisches Büro für Umweltschutz GmbH, Innsbruck

Je nutné upozornit na skutečnost, že i v České republice taková situace u některých komunálních seskupení nastává či nastala. Zde svou negativní úlohu hraje i nešťastně formulovaný Plán odpadového hospodářství ČR – POH ČR, který deklaruje, že výstavba spaloven nebude ze státních prostředků podporována.
V SRN existují po zákazu skládkování nezpracovaného odpadu seskupení, která potřebnými zpracovatelskými kapacitami nedisponují a hledají tak často velmi pochybná řešení (export do jiných zemí – např. ČR), která v souladu s ochranou životního prostředí být nemohou³.
Mají – li zařízení MBÚ sloužit jako plnohodnotný nástroj odpadového hospodářství, musí se alespoň přibližovat úrovni ochrany životního prostředí vysoce vyvinutých zařízení na energetické využívání odpadu:

1. Procesní plyny vznikající při procesu MBÚ musí být čištěny.
2. Odpadní vody vznikající při procesu MBÚ musí být zpracovány.
3. Výstupem z procesu MBÚ musí být alternativní či náhradní palivo.

Při splnění těchto podmínek je vize nákladově výhodného zpracovaní komunálního odpadu bez spalovacího procesu naprosto neudržitelná:

1. Procesní plyny musí být za účelem jejich hygienizace podrobeny termické, případně katalytické oxidaci.
2. Při sušení (termické stabilizaci) alternativního paliva je zapotřebí energie.
3. Vyrobené alternativní palivo (v závislosti na systému váhově cca přes 50% výchozího komunálního odpadu) i generovaný bioplyn musí být spáleny.

Na rozdíl od zařízení na energetické využívání odpadu je v celkovém technologickém řetězci MBÚ nutné spalovací proces nasadit decentrálně, což má za následek různé emisní body. Tuto skutečnost je při bilancování procesu nutné zohlednit. Parciální, nekomplexní posuzování procesu MBÚ nemůže vést k objektivním výsledkům.
S výše uvedeným zákazem skládkování nezpracovaného odpadu v SRN je prospěšné dotknout se následujícího problému:
V SRN je v současné době (2007) různým způsobem skladováno již několik milionů tun alternativního paliva. V tomto případě se nejedná o produkt, jehož znakem je pozitivní cena, kterou kupující zaplatí.
Alternativní palivo vyrobené procesem MBÚ zůstává odpadem, za jehož odběr musí výrobce zaplatit. Znamená to, že se v případě odběru alternativního paliva jedná o zpracovatelskou službu odběratele vůči výrobci. Tomuto odhadnutému množství vyrobeného náhradního paliva není k dispozici kapacita na straně odběratelů. Odhaduje se, že je možné ročně v Německu zpracovat cca. 1,0 mil. tun náhradního paliva vyrobeného procesy MBÚ. Důvody tohoto zpracovatelského deficitu je třeba hledat v nerovnováze nabídky náhradního paliva a poptávky po něm.
Jako odběratelé přicházejí v úvahu cementárny, elektrárny, speciálně pro spalování náhradního paliva upravená průmyslová energetická zařízení a spalovny komunálního odpadu.

Paradoxní na této situaci je právě skutečnost, že procesy MBÚ měly původně spalovny komunálního odpadu eliminovat.

Náhradní či alternativní palivo, vyrobené procesy MBÚ ze zbytkového komunálního odpadu, vykazuje sice vyšší výhřevnost než výchozí materiál, ale také stejné či podobné škodliviny. Jak je výše uvedeno, je třeba počítat se stejnými emisemi jako u spalování odpadu. Nicméně je mezi „mechanickými“ vlastnostmi výchozího materiálu – zbytkového komunálního odpadu a náhradního paliva podstatný rozdíl. U náhradních paliv je patrný rozdíl při dávkování do ohniště, rozdíl v přivádění oxidačního média, jakož i rozdíl v možnosti regulace výkonu ohniště. V případě monospalování náhradního paliva není technika vlastního spalovacího procesu náhradního paliva dosud jednoznačně determinována. V úvahu přicházejí roštová či fluidní ohniště, která však musí být napojena na standardní vysokovýkonný systém čištění spalin s veškerou technickou infrastrukturou.
Klasická zařízení k energetickému využívání komunálního odpadu jsou koncipována pro nezpracovaný odpad. V případě spoluspalování náhradních paliv se musí, z důvodů jejich vyšší výhřevnosti, zmenšit hodinové prosazení odpadu. U spoluspalování náhradního paliva lze dále očekávat vyšší obsah koncentrace chloru ve spalinách, což může mít za následek destrukci tlakových systémů kotle.
Provozovatelé zařízení musí vyžadovat pro náhradní paliva vyšší cenu, než je tomu v případě energetického využívání zbytkového komunálního odpadu.
Spoluspalování náhradních paliv v elektrárnách bude, pomineme-li emise do ovzduší, z technického hlediska fungovat jen do doby, kdy se z důvodů korozívních jevů podstatně nesníží fond provozní doby.
Při posuzování vhodnosti každého procesu, speciálně však procesů MBÚ, je zcela zásadní rozlišovat:

• Politicky motivovaná tendenční stanoviska
• Stanoviska zájmových skupin
• Sebevědomá stanoviska potencionálních zhotovitelů
• Vědecky podložená stanoviska

Shrnutí problematiky MBÚ z pohledu německých zkušeností:
Výstupem ze zařízení MBÚ jsou dvě hlavní frakce:
Jedna nízkovýhřevná, která nesplňuje kriteria pro uložení do zemské kůry (SRN) a druhá vysokovýhřevná pro kterou nelze najít uplatnění….

Zdroje

[1] Hyžík J.: Efektivita a předpoklady energetického využívání odpadu, seminář Kotle a energetická zařízení, Asociace výzkumných organizací, IBSN 80-214-2576-8, Brno, 2004
[2] Hyžík J.: Švýcarské odpadové hospodářství, Kotle a energetická zařízení, Asociace výzkumných organizací, ISSN 1801-1306, Brno, 2006
[3] Hyžík J.: Vlastní podklady a dokumentace.
[4] Legislativní usnesení Evropského parlamentu o návrhu směrnice Evropského parlamentu a Rady o odpadech (KOM(2005)0667 – C6-0009/2006 – 2005/0281(COD)), Štrasburk, 2007
[5] Leitbild der schweizerischen Abfallwirtschaft, Švýcarská konfederace, Bern, 1986
[6] Technische Verordnung Abfall, Švýcarská konfederace, Bern, 1990
[7] Podklady firem (AEE – Von Roll, Fisia Babcock GmbH, EIC AG, Martin GmbH, Technisches Büro für Umweltschutz GmbH, Innsbruck
[8] Směrnice 1999/31/Rady ES ze dne 26.04.1999 o skládkách odpadu
[9] Thomé-Kozmiensky K.:Abfallwirtschaft bis in 2020 in Deutschland, Optimierung der Abfallverbrennung 2, TK Verlag, 2005

Pozn.:
¹ Pro proces mechanicko – biologické úpravy (MBÚ) se někdy používá názvu mechanicko – biologické třídění (MBT). Jedná se o stejný proces. V rámci této analýzy je používán zavedenější název MBÚ, který také odpovídá německému MBA (mechanisch – biologische Aufbereitung).
² Tuto možnost akceptovali někteří politikové, publicisté i občanská sdružení, pro které to byla možnost zbavit se neoblíbeného procesu spalování. Svého času se to týkalo tzv. procesu „úplného setlení“ (Endrotteverfahren). Výsledek byl ten, že se místo nezpracovaného komunálního odpadu skládkoval komunální odpad částečně zetlelý. Emise se nezmírnily a odpad využívat také nebylo možné. Tento proces byl následně zakázán.
³ Ve Švýcarsku tato cesta pokusu a omylu vůbec nastoupena nebyla. Švýcarsko neprovozuje žádné MBÚ zařízení a od roku 2000 se komunální odpadu skládkovat nesmí. Realizaci tohoto rozhodnutí umožňuje vysoký potenciál látkového a energetického využívání odpadů. Jak je výše uvedeno, zhruba 50% komunálních odpadů se ve Švýcarsku využívá látkově a zhruba 50 % v 31 zařízeních energeticky.

Tento příspěvěk byl prezentován na koferenci Kotle a energetická zařízení 2007.

Jaroslav Hyžík
Autor (1944), strojní inženýr (1967), habilitace v oblasti technické ochrany životního prostředí (1992), jmenování profesorem (2004). Přednáší na Strojní fakultě Technické univerzity v Liberci. Od roku 1979 vlastní a vede projekční a poradenskou kancelář se zaměřením na ochranu životního prostředí (EIC, a.s.) ve švýcarském Badenu. Od roku 1992 působí v Praze kancelář se stejným zaměřením (EIC spol. s r.o.). Společnost EIC disponuje řadou referenčních projektů energetického využití odpadu ve Švýcarsku, v zemích EU a je autorem libereckého projektu TVO. Společnost EIC byla rovněž zodpovědná za zprovoznění spalovny v Praze – Malešicích, je autorem projektu libereckého zařízení na energetické využívání odpadu, působila při jeho realizaci jako technický dozor investora. J. Hyžík je jako oprávněná osoba pro EIA zařízení na energetické využívání odpadu projektu Opatovice a pro EIA modernizace spalovny průmyslových odpadů v Rybitví (vlastníkem zařízení je společnost AVE CZ - jedná se bývalou spalovnu společnosti Synthesia, a.s.).

Autor

• Prof. Ing. Hyžík Jaroslav Ph.D.