Καθ. Μαρία Λοϊζίδου. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Μονάδα Περιβαλλοντικής Επιστήμης & Τεχνολογίας Σχολή Χημικών Μηχανικών

Transcript

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Μονάδα Περιβαλλοντικής Επιστήμης & Τεχνολογίας Σχολή Χημικών Μηχανικών ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΣΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ Καθ. Μαρία Λοϊζίδου website: & Αθήνα, Τετάρτη 1 Φεβρουαρίου 2012

2 Περιβαλλοντική πολιτική για τα απόβλητα Ιεράρχηση επιλογών διαχείρισης στερεών αποβλήτων Πρόληψη Μείωση ποσότητας απορριμμάτων Μείωση αρνητικών επιπτώσεων των παραγόμενων αποβλήτων Μείωση της περιεκτικότητας των υλικών και προϊόντων σε επικίνδυνες ουσίες Ανάκτηση υλικών με σκοπό την επαναχρησιμοποίηση ή/και την ανακύκλωση τους Ανάκτηση ενέργειας Πρόληψη Επαναχρησιμοποίηση Ανακύκλωση Ανάκτηση Ενέργειας Διάθεση Τελική διάθεση (ταφή υπολειμμάτων)

3 Περιβαλλοντική Νομοθεσία Πλαίσιο διαχείρισης των αποβλήτων Οδηγία πλαίσιο 2008/98/EΚ για τα απόβλητα Περιορισμό της παραγωγής αποβλήτων & την οργάνωση της διαχείρισής τους (συλλογή, επεξεργασία και διάθεση) Μέχρι 2015: Διαλογή τουλάχιστον σε χαρτί γυαλί πλαστικό & μέταλλο Μέχρι 2020: Ανάκτηση ΑΣΑ 50% κ.β. & ΑΕΚΚ 70% κ.β. Νομοθεσία αναφορικά με τη διαχείριση των ΑΣΑ Οδηγία 1999/31/EΚ για τη ταφή των αποβλήτων Μέχρι 2010 μείωση διάθεσης βιοαποδομήσιμων στο 75% (1995) Μέχρι 2013 μείωση διάθεσης βιοαποδομήσιμων στο 50% (1995) Μέχρι 2020 μείωση διάθεσης βιοαποδομήσιμων στο 35% (1995) Οδηγία 2009/28/ΕΚ για προώθηση της χρήσης ΑΠΕ από απόβλητα Οδηγία 2000/76/ΕΚ σχετικά με την αποτέφρωση των αποβλήτων

4 Ρεύματα αποβλήτων υψηλής προτεραιότητας Απόβλητα υλικών συσκευασίας Βιοαποδομήσιμα οργανικά απόβλητα Βιολογική ιλύς Απόβλητα κατασκευών και κατεδαφίσεων Απόβλητα εξορύξεων Γεωργικά/Κτηνοτροφικά απόβλητα Απόβλητα ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού Οχήματα στο τέλος του κύκλου ζωής τους Χρησιμοποιημένα ελαστικά

5 Παραγωγή και μέση σύσταση αστικών αποβλήτων στην Ελλάδα εκατ. τόνοι/έτος 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Ζυμώσιμα Χαρτί Πλαστικό Μέταλλα Λοιπά Γυαλί Ύφασμα Παραγωγή αστικών αποβλήτων στην Ελλάδα, Eurostat (2008) Μέση σύσταση αστικών αποβλήτων για το έτος

6 Διαχείριση ΑΣΑ: Ε.Ε. & Ελλάδα

7 ΧΑΔΑ ενεργοί ΧΑΔΑ που πρέπει να κλείσουν άμεσα ΕΕΔΣΑ (2011) 2

8 Τεχνολογίες διαχείρισης στερεών αποβλήτων Διαλογής υλικών στόχων στην Πηγή Μηχανική ανάκτηση υλικών Βιολογική Επεξεργασία Θερμική επεξεργασία

9 Τεχνικές ανάκτησης υλικών στόχων Διαλογή στην Πηγή υλικών στόχων. Αφορά διαλογή ενός ή παραπάνω υλικών στόχων με χωριστή ή μη χωριστή συλλογή: Συλλογή με τη Μέθοδο Πόρτα Πόρτα Συλλογή με Κάδους ανά Ομάδες Κατοικιών Συγκέντρωση Διαχωρισμένων Υλικών Στόχων σε Κέντρα Συλλογής Συνδυασμός των παραπάνω σχημάτων Συλλογή Υλικών Στόχων από Ειδικές Κατηγορίες Πηγών Προέλευσης Συλλογή Υλικών Στόχων από Ειδικές Πληθυσμιακές Ομάδες (π.χ σχολεία, αεροδρόμια)

10 Συστήματα διαχείρισης απορριμμάτων Διαλογή στην πηγή Μηχανική Διαλογή Βιοξήρανση Οργανικό Κλάσμα Χαρτί Πλαστικά Μέταλλα Γυαλί RDF Δευτερογενές Καύσιμο Μηχανική Διαλογή Οργανικό Πλαστικό, Χαρτί Μέταλλα Γυαλί Αερόβια ή/και Αναερόβια Επεξεργασία Παραγωγή Βιομάζας/Βιοκαυσίμου SRF Δευτορεγενές Καύσιμο

11 Σύστημα Μηχανικής Βιολογικής Επεξεργασίας

12 Σύστημα Βιοξήρανσης & Μηχανικής Επεξεργασίας Χρόνος παραμονής του βιοαντιδραστήρα για διάστημα 5-7 ημερών υπό συνθήκες εξαναγκασμένου αερισμού H αναπτυσσόμενη θερμότητα που προκύπτει από την βιοαποδόμηση των ταχέως βιοαποδομήσιμων υλικών προκαλεί εξάτμιση περίπου του 30% της εισερχόμενης μάζας υπό μορφή υδρατμών και πτητικών. Τα απορρίμματα μετά τη βιολογική ξήρανση εξέρχονται από τους βιοαντιδραστήρες με περιεκτικότητα υγρασίας <15% κ.β. Σύνθεση SRF Μονάδες Τιμή Προσμίξεις (πέτρες, γυαλί, μέταλλα) % dry wt. 1 Ανανεώσιμα υλικά (Χαρτί χαρτόνι, υφάσματα, ξύλο, οργανικά) % dry wt. 65 Πλαστικό % dry wt. 9 Μη ανανεώσιμα υλικά (συνθετικά υφάσματα, ελαστικά κ.α.) % dry wt. 25 Calorific value MJ/kg Περιεχόμενη υγρασία % 15 Περιεχόμενη τέφρα % 20

13 Εναλλακτικά Συστήματα Μηχανικής Διαλογής Η εφαρμοζόμενη τεχνολογία επιτυγχάνει το διαχωρισμό των σύμμεικτων ΑΣΑ στα παρακάτω υλικά στόχους Χαρτί, Μέταλλα, Γυαλί, Πλαστικό Το υπόλοιπο κλάσμα των ΑΣΑ αφορά κυρίως οργανικό υπόλειμμα το οποίο μπορεί περαιτέρω να αξιοποιηθεί ως καύσιμο (SRF) ή παραγωγή βιοκαυσίμων Η λειτουργία του συστήματος επιφέρει την εκτροπή των ΑΣΑ από τους ΧΥΤΑ και το διαχωρισμό τους προς μετέπειτα αξιοποίηση των επιμέρους ρευμάτων

14 Αερόβια επεξεργασία - Κομποστοποίηση Αερόβια επεξεργασία του οργανικού κλάσματος των απορριμμάτων Μετατροπή του οργανικού υλικού σε σταθεροποιημένο τελικό προϊόν, κατάλληλο για γεωργικές χρήσεις (εδαφοβελτιωτικό, αποκατάσταση εδαφών κ.α. ) Συνεπεξεργασία με άλλα βιοαποδομήσιμα οργανικά απόβλητα: γεωργικά απόβλητα κτηνοτροφικά απόβλητα ιλύς από Μ.Ε.Λ Οργανικό Κλάσμα Μικροοργανισμοί Αέρας Σταθεροποιημένο οργανικό υλικό (κόμποστ)

15 Συστήματα Κομποστοποίησης Οικιακή Κομποστοποίηση Κομποστοποίηση σε μικρές κοινότητες Κεντρικές Μονάδες Κομποστοποίησης 15

16 Οικιακή Κομποστοποίηση Διαλογή οργανικού κλάσματος στο σπίτι πηγή (0.5 κιλό/άτομο/ημέρα)

17 Οικιακή Ξήρανση βιοαποβλήτων Οικιακός Ξηραντήρας Ξήρανση οικιακών τροφικών υπολειμμάτων Μείωση της μάζας και του όγκου μεγαλύτερη από 80% κ.β. και 60% κ.ο. αντίστοιχα Χρήση βιομάζας για παραγωγή βιοκαυσίμων & πράσινης ενέργειας % , ,1 0 Αρχική Τελική Μάζα (%) Αρχικός Τελικός Όγκος (%)

18 Κομποστοποιητές για μικρές κοινότητες Διαλογή οργανικού στο σπίτι-πηγή Χωρητικότητα 2-10 τόνοι Παράλληλα συστήματα για μεγαλύτερη χωρητικότητα 18

19 Κεντρικές Μονάδες Κομποστοποίησης 19

20 Αναερόβια επεξεργασία οργανικού κλάσματος των απορριμμάτων Αναερόβια επεξεργασία των αποβλήτων (χωρίς παροχή αέρα) Μετατροπή του οργανικού υλικού σε σταθεροποιημένο τελικό προϊόν, κατάλληλο για γεωργικές χρήσεις (π.χ. εδαφοβελτιωτικό) και άλλες χρήσεις. Συνεπεξεργασία με άλλα βιοαποδομήσιμα οργανικά απόβλητα, π.χ.: γεωργικά απόβλητα κτηνοτροφικά απόβλητα ιλύς από Μ.Ε.Λ Παραγωγή βιοαερίου το οποίο μπορεί, μετά από επεξεργασία, να χρησιμοποιηθεί ως αέριο καύσιμο (θέρμανση, ηλεκτρισμό) 1 tn οργανικών από Α.Ε. δίνει: 100 m 3 βιοαέριο 115 kwh ηλεκτρική ενέργεια 275 kwh θερμική ενέργεια Οργανικό Κλάσμα Αναερόβιες συνθήκες Βιοαέριο + Χωνεμένο οργανικό υπόλειμμα

21 Αναερόβια επεξεργασία Σύμμικτα απορρίμματα

22 Αναερόβια επεξεργασία Σύμμικτα απορρίμματα 1 st Stage 2 nd Stage Επεξεργασία σύμμεικτων ΑΣΑ επομένως δεν απαιτείται προ-διαλογή Παραγωγή βιοαερίου υψηλής περιεκτικότητας σε CH4 (~75%) Ανάκτηση (70-90%) υλικών στόχων με αγοραστική αξία (μέταλλα, γυαλί, πλαστικό κ.α.) Αύξηση της απόδοσης της παραγωγής βιοαερίου με την εφαρμογή 2 σταδίων υγρής διεργασίας Α.Ε. Παραγωγή ενέργειας από το βιοαερίο: 20% για ανάγκες λειτουργίας το υπόλοιπο στο δίκτυο Χωρητικότητα 70,000 tn/yr Υλικό τροφοδοσίας Σύμμικτα ΑΣΑ 35,000 tn/yr Προϊόντα Τιμή Μονάδες Διαχείριση Βιαέριο m 3 /tn Ηλεκτρική Ενέργεια Σιδηρούχα & Μη Σιδηρούχα Μέταλλα kg/tn Ανακύκλωση Αδρανή (π.χ. γυαλί, χαλίκια) kg/tn ΧΥΤΑ Υγρά απόβλητα kg/tn Σε μονάδα επεξεργασίας Αφυδατωμένο οργανικό υπόλειμμα kg/tn Εδαφοβελτιωτικό

23 Αναερόβια επεξεργασία Προδιαλεγμένα οργανικά απορρίμματα Πρώτη ύλη: διατροφικά υπολείμματα και πράσινων απορριμμάτων Το παραγόμενο βιοαέριο (1 στάδιο Α.Ε. με ξηρή μέθοδο): Ηλεκτρική ενέργεια: λειτουργία της μονάδας % CHP και παροχή στο δίκτυο 85-90% Θερμική ενέργεια: παροχή σε παρακείμενες εγκαταστάσεις Παρέχεται στο δίκτυο φυσικού αερίου Αναβάθμιση (96% CH4) για την παραγωγή αερίου καυσίμου σε μηχανές εσωτερικής καύσης Χωρητικότητα 14,000 τόνοι/έτος Πράσινα απορρίμματα: 10,500 τόνοι/έτος Οργανικό Υλικό Διατροφικά υπολείμματα: 3,300 τόνοι/έτος Προϊόντα Τιμή Μονάδες Βιοαέριο (60% CH4) 87.0 m3/tn Ηλεκτρική Ενέργεια 87.0 KWh/tn Θερμότητα 94.2 KWh/tn Φυσικό Αέριο 16.8 m3/tn Αέριο Καύσιμο 29.0 m3/tn Κόμποστ kg/tn Υγρό υλικό kg/tn

24 Τεχνολογίες Θερμικής Επεξεργασίας Η ανάκτηση ενέργειας από τα απόβλητα επιτυγχάνεται και με την εφαρμογή τεχνολογιών θερμικής επεξεργασίας Αποτέφρωση καύση (incineration - combustion) Πυρόλυση (pyrolysis) Αεριοποίηση (gasification) Αεριοποίηση με πλάσμα (plasma gasification) Όλες οι τεχνολογίες θερμικής επεξεργασίας οδηγούν στην ανάκτηση ενέργειας για την κάλυψη ενεργειακών απαιτήσεων Εκτρέπεται σημαντικό τμήμα των σύμμικτων αποβλήτων (οργανικό καύσιμο κλάσμα) από τις διαδικασίες τελικής διάθεσης με συνέπεια τη μείωση του κόστους διάθεσης των υπολειμμάτων. Μείωση των αποβλήτων σε χώρους τελικής διάθεσης με παράλληλη αύξηση της διάρκειας ζωής αυτών

25 Σενάρια για τη διαχείριση των Απορριμμάτων Οικιακά απορρίμματα Θερμική επεξεργασία Καύση (1000 o C) Πυρόλυση ( o C) Αεριοποίηση(1500 o C) Ενέργεια 15-20% υπόλειμμα για ταφή Ποσότητα τόνοι απορριμμάτων Μεγάλες εγκαταστάσεις Παραγωγή Άνθρακα Καύσιμη ύλη Μικρές και μεσαίου μεγέθους εγκαταστάσεις Παραγωγή Αερίου Σύνθεσης Καύση Αερίου Σύνθεσης Παραγωγή Ενέργειας Μικρές και μεσαίου μεγέθους εγκαταστάσεις

26 Τεχνολογίες Ανάκτησης ενέργειας Θερμική Επεξεργασία - Πυρόλυση (pyrolysis) Αναπτύσσεται σε θερμοκρασίες αρκετά χαμηλές ( ο C) απουσία αέρα και οδηγεί στο διαχωρισμό των οργανικών ουσιών που περιέχονται στα απόβλητα, μέσω διεργασιών θερμικής διάσπασης σε αέρια και στερεά κλάσματα. Το παραγόμενο αέριο χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του πυρολυτικού αντιδραστήρα Χρησιμοποιείται για τη θερμική επεξεργασία σύμμικτων και προδιαχωρισμένων αποβλήτων Κατά την πυρόλυση των αποβλήτων, παράγονται προϊόντα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δευτερογενές καύσιμο ή ως πρώτη ύλη (άνθρακας)

27 Τεχνολογίες Ανάκτησης ενέργειας Θερμική Επεξεργασία Αεριοποίηση (gasification) Μπορεί να εφαρμοσθεί για την επεξεργασία όλων των στερεών αποβλήτων, συμπεριλαμβανομένων των επικινδύνων. Δεν απαιτείται προ-διαχωρισμός των αποβλήτων. Αναπτύσσεται υπό ελεγχόμενες συνθήκες θερμικής αποδόμησης των οργανικών υλικών σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες πλεον των 1500 ο C, μέσα από μία σειρά εξώθερμων και ενδόθερμων αντιδράσεων. Τα οργανικά συστατικά των αποβλήτων μετατρέπονται σε Αέριο Σύνθεσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ανόργανα συστατικά των αποβλήτων τήκονται και υαλοποιούνται σε ένα σταθερό, ομογενοποιημένο στερεό υλικό που χαρακτηρίζεται από υψηλή πυκνότητα, το οποίο επίσης μπορεί να αξιοποιηθεί. Οικιακά Απορρίμματα (σύμμικτα) Ελεγχόμενη Παροχή Αέρα Ενεργειακή Τροφοδότηση Αέριο Σύνθεσης για παραγωγή ενεργειας, CO, H 2, CO 2, N 2 Αξιοποιήσιμο Στερεό Υπόλειμμα 27

28 Πιλοτική μονάδα αεριοποίησης των ΑΣΑ με τη μέθοδο πλάσματος

29 Επιλογή Βέλτιστων Τεχνολογιών για τη διαχείριση των αστικών αποβλήτων Υιοθέτηση των προτεραιοτήτων περιβαλλοντικής πολιτικής & νομοθεσίας Ειδικά χαρακτηριστικά και ιδιαιτερότητες εξεταζόμενης περιοχής Γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά, Εποχιακές διακυμάνσεις των απορριμμάτων, Διαθεσιμότητα χώρων για τη διαχείριση των απορριμμάτων, Κλίμακα εξυπηρετούμενων περιοχών, Ποιότητα περιβαλλοντικών αποδεκτών, Αναγκαιότητα συνεργασίας με όμορους δήμους Τρέχουσες εξελίξεις σε διεθνές επίπεδο σχετικά με τις μεθόδους, τεχνικές και τεχνολογίες επεξεργασίας ΑΣΑ Εξέταση εναλλακτικών σεναρίων & αξιολόγησής τους βάση κριτηρίων (π.χ. οικονομικά, περιβαλλοντικά, κοινωνικά, χωροταξικά, τεχνικά). Η βέλτιστη λύση είναι αυτή που συγκεντρώνει την υψηλότερη βαθμολογία

30 Επιλογή Βέλτιστων Τεχνολογιών για τη διαχείριση των αστικών αποβλήτων Απαιτείται η ανάπτυξη περιβαλλοντικής συνείδησης των πολιτών προκειμένου να μπορούν να συμμετέχουν ενεργά σε προγράμματα ανακύκλωσης υλικών Ενημερωτικές εκστρατείες, Διανομή έντυπου ενημερωτικού υλικού, Διοργάνωση ημερίδων και άλλων ενημερωτικών εκδηλώσεων Απαιτείται η πλήρης ενημέρωση των πολιτών αναφορικά με τις τεχνολογίες διαχείρισης των ΑΣΑ έτσι ώστε: Να αποδεχθούν ότι η τεχνικά & επιστημονικά ορθή κατασκευή και λειτουργία συστημάτων διαχείρισης ΑΣΑ είναι βιώσιμη (οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις) Να ενισχυθεί ο βαθμός κοινωνικής συμμετοχής & αποδοχής για τη χωροθέτηση τέτοιων εγκαταστάσεων.

31 Σας Ευχαριστώ Τηλ: Φαξ: L/O/G/O