ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Εργαστήριο Θερμοδυναμικής και Φαινομένων Μεταφοράς Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου, 15780, Αθήνα Ενεργειακή Αξιοποίηση Αστικών Απορριμμάτων με τη Τεχνολογία της Αεριοποίησης Πλάσματος Επαμεινώνδας Βουτσάς, Επ. Καθηγητής ΕΜΠ
Αστικά Στερεά Απόβλητα-ΑΣΑ Όλοι παράγουμε τα ΑΣΑ Όλοι έχουμε ευθύνη Κανείς δεν τα θέλει δίπλα του Σύνδρομο NIMBY (Not in My Back Yard = όχι στην αυλή μου) Δεν μπορεί αυτό να είναι το άλλοθι για να μην γίνει τίποτε!! Έλλειψη εμπιστοσύνης του κοινού Είμαστε στη «μετά ΧΥΤΑ» εποχή ΧΑΔΑ ΧΥΤΑ ΧΥΤΥ
Κατευθυντήριες Αρχές της ΕΕ Ευθύνη του παραγωγού Εγγύτητα και Αυτάρκεια Ιεραρχία διαχείρισης αποβλήτων (P-3R-L) / Ελαχιστοποίηση της δημιουργίας ΣΑ ενέργειας με θερμικές μεθόδους
Θερμική Επεξεργασία ΑΣΑ Ανάκτηση Ενέργειας Μέθοδος Πρωτεύον Προϊόν Δευτερεύον Προϊόν Καύση Πυρόλυση Αεριοποίηση Τεχνολογία Πλάσματος Θερμότητα Ελαιώδες κλάσμα Καύσιμο αέριο Ηλεκτρισμός Εναλλακτικά καύσιμα
Τι είναι Πλάσμα Η «τέταρτη κατάσταση» της ύλης Είναι ένα ιονισμένο αέριο το οποίο έχει την ικανότητα να άγει το ηλεκτρικό ρεύμα Δημιουργείται όταν ένα κοινό αέριο, όπως οαέρας, υποβληθεί σε πολύ υψηλή θερμοκρασία (>5000 o C) Ο κεραυνός είναι ένα παράδειγμα δημιουργίας πλάσματος στη φύση
Αεριοποίηση και Υαλοποίηση των Αποβλήτων Αεριοποίηση Θερμική μετατροπή της οργανικής ύλης σε αέριο σύνθεσης αποτελούμενο κυρίως από CO και H 2 Υαλοποίηση Το ανόργανο υλικό και τα βαρεά μέταλλα τήκονται γύρω στους 2000 0 C και παράγεται αδρανές υαλώδες υλικό το οποίο είναι ασφαλέςπροςχρήσησεδιάφορες εφαρμογές Το Πλάσμα (ιονισμένο αέριο) αεριοποιεί και υαλοποιεί την ύλη ταχύτατα και αποτελεσματικά
Διεργασία Αεριοποίησης Πλάσματος Αποβλήτων Απόβλητο Ελεγχόμενη Τροφοδοσία Αέρα Ηλεκτρική Ενέργεια Αέριο Σύνθεσης CO, H 2 +(CO 2, N 2 ) Αδρανές Υαλώδες Υλικό
Πλεονεκτήματα της Τεχνολογίας Αεριοποίησης Πλάσματος Πολύ καλή περιβαλλοντική συμπεριφορά Μπορεί να εφαρμοστεί με επιτυχία σε μια μεγάλη ποικιλία αποβλήτων (αστικά, βιομηχανικά, ιατρικά, λάστιχα κλπ). Μελέτες δείχνουν ότι μπορεί να διαχειριστεί ακόμη και απόβλητα χαμηλής ραδιενέργειας. Επικίνδυνα και τοξικά οργανικά μόρια διασπώνται λόγω των υψηλών θερμοκρασιών σε βασικά στοιχεία Δεν παράγονται διοξίνες/φουράνια. Δεν παράγεται στάχτη. Τα ανόργανα συστατικά του αποβλήτου και τα βαρέα μέταλλα αδρανοποιούνται στο εσωτερικό του υαλώδους στερεού υπολείμματος, με ιδιαίτερη ανθεκτικότητα στην εκχύλιση. Μείωση του όγκου του προς τελική διάθεση αποβλήτου κατά 99.8% Πολύ καλή ενεργειακή συμπεριφορά Η ενέργεια του οργανικού μέρους του αποβλήτου μετατρέπεται σε χημική και θερμική στο αέριο σύνθεσης
Εγκαταστάσεις Πλάσματος Τοποθεσία Έτος Είδος αποβλήτου Δυναμικότητα (τόνοι/ημέρα) Yoshii, Ιαπωνία 2000 Αστικά Στερεά Απορρίμματα 166 Utashinai, Ιαπωνία 2003 Αστικά Στερεά Απορρίμματα 165 Mihama-Mikata, Ιαπωνία 2002 Αστικά Στερεά Απορρίμματα & Λάσπη 28 Ottawa, Καναδάς 2007 Αστικά Στερεά Απορρίμματα 100 Kinuura, Ιαπωνία 1995 Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα 30 Kakogawa, Ιαπωνία 2002 Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα 30 Shimonozeki, Ιαπωνία 2002 Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα 41 Imizu, Ιαπωνία 2002 Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα 12 Maizuru, Ιαπωνία 2003 Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα 6 Yongin City, Νότια Κορέα 2007 Λάσπη, Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα Pyrogenesis, Καναδάς 2000 Απόβλητα Ναυτικού ΗΠΑ 1 Honolulu, Χαβάη 2001 Ιατρικά Απόβλητα 1 Morcenx, INERTAM, Γαλλία 1992 Άσβεστος 70 Cenon Bordeaux, Γαλλία 1997 Στάχτη από Αστικά Στερεά Απορρίμματα 10 7
Εγκαταστάσεις Πλάσματος Kinura-Ιαπωνία Υαλοποίηση στάχτης από ΑΣΑ Mihama-Mikata-Ιαπωνία ΑΣΑ και λάσπη βιολογικού καθαρισμού Utashinai-Ιαπωνία, ΑΣΑ Οττάβα-Καναδάς, ΑΣΑ
Περιβαλλοντικές επιδόσεις Σύσταση Αέριων Εκπομπών Ρύπος ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΚΠΟΜΠΕΣ 1 ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ (2000/76/Ε.Ε.) Αιωρούμενα σωματίδια Κυκλώνας, Venturi Scrubber < 5 mg/m 3 < 10 mg/m 3 HCl Απορρόφηση όξινων αερίων <0.1 mg/m 3 < 10 mg/m 3 H 2 S Απορρόφηση ή προσρόφηση < 1 mg/m 3 < 21 mg/m 3 NO x Αναγωγικό περιβάλλον < 100 mg/m 3 < 200 mg/m 3 κατά την αεριοποίηση Διοξίνες Υψηλές θερμοκρασίες και απότομη ψύξη < 0.01 ng/m 3 2 < 0.1 ng/m 3 1 Pyrogenesis Inc. 2 Westinghouse Plasma Corp.
Περιβαλλοντικές επιδόσεις- Αέριες Εκπομπές EU=180 Μονάδα της Plasco στην Οττάβα του Καναδά, 100 τ/ημέρα ΑΣΑ EU=46 EU=9
Περιβαλλοντικές επιδόσεις- Στερεό υπόλειμμα Δεν παράγεται δευτερογενές κατάλοιπο όπως η στάχτη. Η παραγόμενη σκωρία είναι κάτω από τα επίπεδα εκχυλισιμότητας τοξικών βαρέων μετάλλων (mg/kg ξηρήςουσίαςσεl/s=10 l/kg). Νομοθεσία Ε.Ε. για αδρανή υλικά (2003/33/EC) Πειραματικά Αποτελέσματα As 0.5 0.03 Cd 0.04 0.01 Cr 0.5 0.01 Pb 0.5 0.01 Hg 0.01 0.0004
Ενεργειακές αποδόσεις Θερμικών Μεθόδων Διεργασία Καθαρός Ηλεκτρισμός (kwh/ton ΑΣΑ) Πλεονέκτημα της Τεχνολογίας Πλάσματος Αεριοποίηση Πλάσματος Κλασική αεριοποίηση - Τεχνολογία Σταθερής/Ρευστοστερεάς Kλίνης Πυρόλυση -Τεχνολογία Mitsui R21 Πυρόλυση & Αεριοποίηση - Τεχνολογία Thermoselect Καύση 816 685 571 685 544 (750 *) - 20% 40% 20% 50% (10%*) Αναφορά: Energy From Waste Technology Overview, The Regional Municipality of Halton, Submitted by Genivar, URS, Ramboll, Jacques Whitford & Deloitte, Ontario, Canada, Μάιος, 2007 * Σύγχρονες μονάδες καύσης
Στοιχεία Κόστους Αρχικής Επένδυσης Αρχική επένδυση, M 300 250 200 150 100 50 0 ΠΛΑΣΜΑ ΚΑΥΣΗ, ΤΕΕ 0 50 100 150 200 250 300 Ποσότητα ΑΣΑ, 1000 τ/έτος
Συμπεράσματα 1) Θερμική επεξεργασία αστικών απορριμμάτων Είναι συμβατή με τους περιβαλλοντικούς στόχους παγκοσμίως και τις Ευρωπαϊκές Οδηγίες [2000/76/EC] Οδηγεί στην ενεργειακή αξιοποίηση Μειώνει την ποσότητα των απορριμμάτων προς τελική ταφή Εφαρμόζεται αρκετά χρόνια με επιτυχία παγκοσμίως και αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι του σχεδιασμού για την ολοκληρωμένη διαχείριση των απορριμμάτων.
Συμπεράσματα 2) Θερμική επεξεργασία/τεχνολογία αεριοποίησης πλάσματος Αποτελεί μια περιβαλλοντικά φιλική τεχνολογία επεξεργασίας αστικών απορριμμάτων αλλά και άλλων επικίνδυνων αποβλήτων όπως η ιλύς από μονάδες βιολογικού καθαρισμού, στάχτη από μονάδες καύσης, νοσοκομειακά απόβλητα, βιομηχανικά απόβλητα κ.α. Οδηγεί στην ανάκτηση εκμεταλλεύσιμων πόρων από τα απόβλητα (ενέργεια και υλικά). Ελαχιστοποιεί την ποσότητα του στερεού υπολείμματος προς τελική ταφή, το οποίο είναι αδρανές. Έχει πολύ καλή ενεργειακή απόδοση. Δεν έχει βρει ακόμη ευρεία εμπορική εφαρμογή στην επεξεργασία αστικών απορριμμάτων, όπως η καύση, με μονάδες μεγάλης δυναμικότητας. Το κόστος της προς το παρόν είναι σχετικά υψηλότερο από την καύση.