ΣΠΟΝΔΥΛΩΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Dr. Ing. B. Pickert και Δ. Κανακόπουλος Eggersmann Anlagenbau, Max-Planck-St. 15 33428 Marienfeld, Germany T.: +49 (0)5247 9808 0, F: +49 (0)5247 9808 40, email: b.pickert@f-e.de, www.f-e.de Π.Α.Ε. Περιβάλλον Ανακύκλωση - Ενέργεια, Στ. Καραγιώργη 34, 141 21, Αθήνα Τ:210-2751853, F: 210-6772917, email: info@ere-recycling.gr, www.ere-recycling.gr Περίληψη Το σπονδυλωτό σύστημα το οποίο συνδυάζει την ανάκτηση πρώτων υλών από ανακύκλωση και την ανάκτηση ενέργειας στο μέγιστο βαθμό. Ο σπονδυλωτός του σχεδιασμός μπορεί να καλύψει από τις πλέον βασικές μέχρι τις πιο πολύπλοκες απαιτήσεις. Επίσης επιτρέπει την εύκολη και γρήγορη αναβάθμισή του με την προσθήκη σπονδύλων (via Interface), όταν αυτό απαιτηθεί. Λέξεις κλειδιά : σπονδυλωτό, ξηρή ζύμωση, μηχανική-βιολογική επεξεργασία, ημι-φορητό 1. Εισαγωγή Η κατανόηση της ανάγκης μετατροπής των αποβλήτων σε φυσικούς πόρους και ενέργεια οδήγησε στην ανάπτυξη αυτού του συστήματος. Το σύστημα επιτρέπει τη μηχανική βιολογική επεξεργασία των απόβλητων σε ένα σπονδυλωτό σχεδιασμό. Είναι αποτελεσματικό, επεκτάσιμο και πολύπλευρο όσο αφορά την εφαρμογή του. Δημιουργεί τις βάσεις για μεγίστη αξιοποίηση των πόρων. 2. Η Μηχανική - Βιολογική Επεξεργασία (ΜΒΕ) σε σπονδυλωτό σχεδιασμό Το σύστημα συνδυάζει τις καλύτερες τεχνολογίες και βοηθητικό εξοπλισμό για την επεξεργασία αξιοποίηση των αποβλήτων. Αξιοποιώντας την ενέργεια και τους πόρους στο μέγιστο δυνατό βαθμό, το σύστημα συνεισφέρει στη προστασία του περιβάλλοντος και τη συντήρηση των πολύτιμων φυσικών πόρων καθώς συνδυάζει την φιλική προς το περιβάλλον επεξεργασία των αποβλήτων και την μείωση των εκπομπών CO 2. Οι επιμέρους στόχοι της ΜΒΕ αναφέρονται παρακάτω: Ανάκτηση δευτερευόντων πρώτων υλών (χειρονακτική, ημιαυτόματη, πλήρως αυτόματη) όπως σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα, πλαστικά, χαρτί/χαρτόνι, κ.α. Παραγωγή RDF/SRF με σκοπό την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων σε εγκαταστάσεις ηλεκτροδότησης και τσιμεντοβιομηχανίες από απόβλητα σε ενέργεια Μεγιστοποιημένη παραγωγή βιοαερίου από το κλάσμα των οργανικών αποβλήτων μέσω ξηρής και υγρής ζύμωσης παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας στην εγκατάσταση Παραγωγή υλικού τύπου κόμποστ ή σχεδόν αδρανούς κλάσματος για υγειονομική ταφή (ανάλογα με την ποιότητα των εισερχομένων) Μεγιστοποίηση των εσόδων Ελαχιστοποίηση των εκπομπών CO 2 Μέγιστη αξιοποίηση της ενέργειας και τον πόρων 1
3. Σπονδυλωτό σύστημα: Βασικές διαδικασίες και εξερχόμενα κλάσματα Σχήμα 1. Διάγραμμα ροής διαδικασιών και εξερχόμενων κλασμάτων Η ακολουθία των βασικών διαδικασιών του σπονδυλωτού συστήματος, μετά την παραλαβή του εισερχόμενου υλικού, είναι αρχικά ο διαχωρισμός σε οργανικά υλικά και ανακυκλώσιμα υλικά (χειρονακτικός, ημι-αυτόματος ή πλήρως αυτοματοποιημένος). Τα ανακυκλώσιμα υπόκεινται σε Μηχανική Επεξεργασία ώστε να γίνει ανάκτηση πρώτων υλών (σιδηρούχα μη σιδηρούχα μέταλλα, χαρτί/χαρτόνι, πλαστικά, πολυμερή, ξύλο). Το οργανικό κλάσμα υπόκειται σε Βιολογική Επεξεργασία (ξηρή ζύμωση, υγρή ζύμωση, κομποστοποίηση, κλπ) ώστε να γίνει ανάκτηση ενέργειας, παραγωγή κόμποστ ή συνδυασμός και των δύο. Τα τελικά εξερχόμενα κλάσματα ανάλογα με την τεχνολογία ΜΒΕ και το εισερχόμενο κλάσμα είναι : Κόμποστ, RDF/SRF το οποίο μπορεί να αντικαταστήσει ορυκτά καύσιμα, ενέργεια από την παραγωγή βιοαερίου και μία μικρή ποσότητα σχεδόν πλήρως αδρανοποιημένου κλάσματος για ταφή σε ΧΥΤΑ/ΧΥΤΥ. 4. Σπονδυλωτή τεχνολογία Είναι η πλήρης, προσανατολισμένη στο μέλλον λύση για την επεξεργασία των αστικών αποβλήτων, με προοπτική τη βέλτιστη αξιοποίηση της ενέργειας και των πόρων που περιέχονται στα απόβλητα. Η σπονδυλωτή τεχνολογία αποτελείται από δοκιμασμένες διαδικασίες οι οποίες περιλαμβάνουν μηχανική και βιολογική επεξεργασία των αποβλήτων, όπως επίσης και προ επεξεργασία και μετ επεξεργασία. Τα τμήματα (σπόνδυλοι) της τεχνολογίας του συστήματος σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να επιτρέπουν την επέκταση του συστήματος με προσθήκες (via interfaces) όποτε αυτό καθίσταται απαραίτητο. 5. Η ολοκληρωμένη σπονδυλωτή διαδικασία. Η ολοκληρωμένη σπονδυλωτή τεχνολογία του συστήματος αποτελείται από : I. Προ-επεξεργασία II. Μηχανική Επεξεργασία III. Βιολογική επεξεργασία IV. Μετ-επεξεργασία I. Προ-επεξεργασία Προ-διαλογή, τεμαχισμός και κοσκίνισμα για την προετοιμασία των απόβλητων για μηχανική και βιολογική επεξεργασία. Τα μεγάλου μεγέθους ανακυκλώσιμα διαχωρίζονται σε αυτό το σημείο. 2
Σχήμα 2. Διάγραμμα Ροής Προ-επεξεργασία II. Μηχανική Επεξεργασία Ανάλογα με τις απαιτήσεις, μπορεί να επιλεγεί βασική χειρονακτική διαλογή είτε πλήρως αυτόματη διαλογή των υλικών ανά τύπο και μέγεθος. Οι πρώτες ύλες και οι πόροι όπως τα μέταλλα, το χαρτί, το χαρτόνι και τα πλαστικά μπορούν να ανακτηθούν και να αξιοποιηθούν. Σχήμα 3. Διάγραμμα Ροής Μηχανική Επεξεργασία III. Βιολογική Επεξεργασία Περιλαμβάνει διάφορους τύπους διαδικασιών χώνευσης και κομποστοποίησης. «Σύστημα ξηρής ζύμωσης» : Για τη ζύμωση στερεών, ινωδών αποβλήτων. Αξιόπιστο και με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. «Υβριδικό σύστημα ζύμωσης» : Για υγρά χαλαρής δομής (low structure) ή λεπτόκοκκα και στερεά οργανικά κλάσματα. Μέγιστη αξιοποίηση των ενεργειακών προοπτικών ειδικά κατάλληλο για μεγάλο όγκο. «Ανοιχτή Ωρίμανση» : Συμβατική κομποστοποίηση σε υπαίθριους χώρους ή σε ανοιχτούς, στεγασμένους. «Ωρίμανση σε Τούνελ» : Πλήρως κλειστή διαδικασία που επιτρέπει υψηλά επίπεδα αποσύνθεσης σε σύντομες χρονικές περιόδους. Ελεγχόμενη βιολογική διαδικασία μέσω επιλεκτικού αερισμού και ύγρανσης. Διαχείριση της διαδικασίας μέσω υπολογιστή, δυνατότητα επεξεργασίας του απόβλητου αέρα με σκοπό τη συμφωνία με τα υψηλότερα περιβαλλοντικά στάνταρ. «Ξήρανση σε Τούνελ» : Ελεγχόμενη βιολογική διαδικασία για τη ξήρανση των αποβλήτων πριν την αποτέφρωση ή επιπρόσθετη ξήρανση. Με τον τρόπο αξιοποιείται η ενέργεια που περιέχουν τα οργανικά απόβλητα. 3
Σχήμα 4. Διάγραμμα Ροής Βιολογική Επεξεργασία IV. Μετ-επεξεργασία Το σύστημα έχει την δυνατότητα να προσαρμοστεί σε όλες τις απαιτήσεις του τελικού προϊόντος. Έτσι, στο στάδιο της μετ-επεξεργασίας έχει την δυνατότητα να μετατρέψει τα τελικά οργανικά προϊόντα σε SRF, αδρανή υλικά είτε κόμποστ, ανάλογα με τις απαιτήσεις. Σχήμα 5. Διάγραμμα Ροής Μετ-επεξεργασία 6. Παραλλαγή των διαδικασιών Το σύστημα έχει τέσσερις βασικές παραλλαγές, ξεκινώντας από την απλή (BASIC) και φτάνοντας στη πολύπλοκη και με μέγιστη αποδοτικότητα (HYBRID COMPLEX). Πάνω σε αυτές της μονάδες μπορεί να γίνει μελέτη και προσαρμογή ώστε να καλυφθούν όλες οι πιθανές απαιτήσεις. Παραλλαγή 1: BASIC Σχήμα 6. Διάγραμμα ροής και πίνακας απόδοσης 4
Το σύστημα BASIC έχει ως στόχο την ανάκτηση των δευτερευόντων πρώτων υλών και την παραγωγή σχεδόν αδρανούς κλάσματος για υγειονομική ταφή. Αποτέλεσμα αυτού είναι οι λιγότερες εκπομπές στο νερό και τον αέρα καθώς και η χρονικά μεγαλύτερη αξιοποίηση του χώρου υγειονομικής ταφής λόγω σημαντικής μείωσης του όγκου των εισερχομένων. Το σύστημα αποτελείται από τον χώρο υποδοχής των εισερχόμενων υλικών, τον χώρο μηχανικής προ-επεξεργασίας, όπου γίνεται διαχωρισμός του οργανικού κλάσματος από τα ανακυκλώσιμα υλικά και τον χώρο αερόβιας επεξεργασίας (κομποστοποίηση), όπου το οργανικό κλάσμα μετατρέπεται σε κόμποστ ή σε αδρανές υπόλειμμα. Σχήμα 7. Τρισδιάστατη αναπαράσταση μονάδας 1) Παραλαβή 2) Μηχανική Προ - επεξεργασία 3) Ανάκτηση υλικών 4) Παραγωγή SRF/RDF 5) Ξηρή ζύμωση 6) Υγρή ζύμωση 7) Αερόβια επεξεργασία 8) Μετ-επεξεργασία Σχήμα 8. Μονάδα MBΕ, Dohuk (Ιράκ) Η μονάδα ΜΒΕ στο Dohuk (IQ) κατασκευάστηκε το 2011. Έχει δυναμικότητα εισερχόμενων υλικών 150.000 t/έτος αστικά στερεά απόβλητα και σκοπός είναι ο διαχωρισμός των ανακυκλώσιμων και η κομποστοποίηση των οργανικών. Παραλλαγή 2: INTERMEDIATE Το σύστημα INTERMEDIATE έχει ως στόχο την ανάκτηση των δευτερευόντων πρώτων υλών (ημιαυτόματη, χειρονακτική), την παραγωγή RDF/SRF και την αξιοποίησή του σε μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τσιμεντοβιομηχανίες, αντικαθιστώντας τα ορυκτά καύσιμα και την παραγωγή υλικού παρόμοιου με το κόμποστ ή σχεδόν αδρανούς κλάσματος για υγειονομική ταφή (ανάλογα με την ποιότητα των εισερχομένων). Αποτέλεσμα αυτού είναι η αύξηση των εσόδων, η μείωση των εξόδων διάθεσης, οι λιγότερες εκπομπές στο νερό και τον αέρα καθώς και η χρονικά μεγαλύτερη αξιοποίηση του χώρου υγειονομικής ταφής λόγω σημαντικής μείωσης του όγκου τους Το σύστημα αποτελείται από τον χώρο υποδοχής των εισερχόμενων υλικών, τον χώρο μηχανικής προ-επεξεργασίας, όπου γίνεται διαχωρισμός του οργανικού κλάσματος από τα 5
ανακυκλώσιμα υλικά, τον χώρο ανάκτησης υλικών, τον χώρο παραγωγής RDF/SRF και τον χώρο αερόβιας επεξεργασίας (κομποστοποίηση), όπου το οργανικό κλάσμα μετατρέπεται σε κόμποστ ή σε αδρανές υπόλειμμα (ανάλογα με τα εισερχόμενα υλικά). Σχήμα 9. Διάγραμμα ροής και πίνακας απόδοσης Σχήμα 10. Τρισδιάστατη αναπαράσταση μονάδας 1) Παραλαβή 2) Μηχανική Προ - επεξεργασία 3) Ανάκτηση υλικών 4) Παραγωγή SRF/RDF 5) Ξηρή ζύμωση 6) Υγρή ζύμωση 7) Αερόβια επεξεργασία 8) Μετ-επεξεργασία Σχήμα 11. Μονάδα MBΕ, Varna (Βουλγαρία) Η μονάδα κατασκευάστηκε το 2011. Έχει δυναμικότητα 180.000 t/έτος αστικά στερεά 6
απόβλητα και σκοπός είναι ο διαχωρισμός του οργανικού κλάσματος και των ανακυκλώσιμων. Παραλλαγή 3: COMPLEX Το σύστημα COMPLEX έχει ως στόχο την ανάκτηση των δευτερευόντων πρώτων υλών (πλήρως αυτοματοποιημένη), την παραγωγή RDF/SRF και την αξιοποίησή του σε μονάδες ηλεκτροπαραγωγής και τσιμεντοβιομηχανίες αντικαθιστώντας τα ορυκτά καύσιμα, την παραγωγή βιοαερίου με διαδικασία ξηρής ζύμωσης και την παραγωγή ενέργειας και τέλος την παραγωγή υλικού παρόμοιου με το κόμποστ ή σχεδόν αδρανούς κλάσματος για υγειονομική ταφή (ανάλογα με την ποιότητα των εισερχομένων). Το σύστημα αποτελείται από τον χώρο υποδοχής, τον χώρο μηχανικής προεπεξεργασίας, όπου γίνεται διαχωρισμός του οργανικού κλάσματος από τα ανακυκλώσιμα υλικά, τον χώρο ανάκτησης υλικών, τον χώρο παραγωγής RDF/SRF, τον χώρο ξηρής ζύμωσης για την παραγωγή βιοαερίου και τον χώρο αερόβιας επεξεργασίας (κομποστοποίηση), όπου το οργανικό κλάσμα μετατρέπεται σε κόμποστ. Σχήμα 12. Διάγραμμα ροής και πίνακας απόδοσης Σχήμα 13. Τρισδιάστατη αναπαράσταση μονάδας 1) Παραλαβή 2) Μηχανική Προ - επεξεργασία 3) Ανάκτηση υλικών 4) Παραγωγή SRF/RDF 5) Ξηρή ζύμωση 6) Υγρή ζύμωση 7) Αερόβια επεξεργασία 8) Μετ-επεξεργασία 7
Σχήμα 14. Μονάδα Valnor, Alter do Chao (Πορτογαλία) Η μονάδα κατασκευάστηκε το 2011. Έχει δυναμικότητα 20.000 t/έτος οργανικού κλάσματος από αστικά απόβλητα και εγκατεστημένη ισχύ 508KW. Παραλλαγή 4: COMPLEX HYBRID Το πλέον ολοκληρωμένο σύστημα είναι το COMPLEX HYBRID και έχει ως στόχο την ανάκτηση των δευτερευόντων πρώτων υλών (πλήρως αυτοματοποιημένη), την παραγωγή RDF/SRF και την αξιοποίησή του σε μονάδες ηλεκτροπαραγωγής και τσιμεντοβιομηχανίες αντικαθιστώντας τα ορυκτά καύσιμα, την παραγωγή βιοαερίου με διαδικασία ξηρής και υγρής ζύμωσης (Υβριδικό), την παραγωγή ενέργειας και τέλος την παραγωγή υλικού παρόμοιου με το κόμποστ ή σχεδόν αδρανούς κλάσματος για υγειονομική ταφή. Το σύστημα αποτελείται από το χώρο υποδοχής των εισερχόμενων υλικών, τον χώρο μηχανικής προ-επεξεργασίας, όπου γίνεται διαχωρισμός του οργανικού κλάσματος από τα ανακυκλώσιμα υλικά, το χώρο ανάκτησης υλικών, το χώρο παραγωγής RDF/SRF, το χώρο ξηρής και υγρής ζύμωσης, το χώρο αερόβιας επεξεργασίας (κομποστοποίηση) όπου το οργανικό κλάσμα μετατρέπεται σε κόμποστ και το χώρο μετ-επεξεργασίας όπου τα εξερχόμενα υλικά από την ΜΒΕ, επεξεργάζονται περαιτέρω ώστε να παραχθούν τα τελικά προϊόντα (Κόμποστ, RDF/SRF) σύμφωνα με τις απαιτήσεις της αγοράς. Σχήμα 15. Διάγραμμα ροής και πίνακας απόδοσης 8
Σχήμα 16. Τρισδιάστατη αναπαράσταση μονάδας 1) Παραλαβή 2) Μηχανική Προ - επεξεργασία 3) Ανάκτηση υλικών 4) Παραγωγή SRF/RDF 5) Ξηρή ζύμωση 6) Υγρή ζύμωση 7) Αερόβια επεξεργασία 8) Μετ-επεξεργασία Σχήμα 17. Μονάδα MBΕ, Wiefels (Γερμανία) Η μονάδα στο Wiefels (DE) κατασκευάστηκε το 2005. Έχει δυναμικότητα 80.000 t/έτος οργανικού κλάσματος από αστικά απόβλητα και εγκατεστημένη ισχύς 2,4ΜW. 7. Ημι-φορητό σύστημα ξηρής ζύμωσης Το πρώτο παγκοσμίως αποκεντρωμένο, ημι-φορητό σύστημα παραγωγής βιοαερίου και ηλεκτρικής ενέργειας με ξηρή αναερόβια χώνευση και ελάχιστη περίσσεια υγρών. Σε επιφάνεια 280m 2 εγκαθίστανται 4 χωνευτές (fermenters) σε 20 ημέρες μόνο. Πρόκειται για την έξυπνη επένδυση στη παραγωγή βιοαερίου και ηλεκτρικής ενέργειας από τα οργανικά απόβλητα. S : 4 χωνευτές Containers. Για οργανικά απόβλητα έως 5.000 m3. L : 6 χωνευτές Containers. Έως 7.500 m3 XL : 8 χωνευτές Containers. Έως και περισσότερο από 10.000 m3. Πλεονεκτήματα : Χαμηλά έξοδα συντήρησης και λειτουργικά κόστη. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από 100 KW έως και περισσότερο από 200 KW. Από 192.000-384.000 ετήσια έσοδα από την ηλεκτρική ενέργεια Με την ελάχιστη περίσσεια υγρών. Επιπλέον παραγωγή θερμικής ενέργειας 9
Σχήμα 18. Τρισδιάστατη αναπαράσταση ημι-φορητής μονάδας 4 χωνευτών. 8. Ξεκλειδώστε τις προοπτικές των φυσικών πόρων και της ενέργειας Όσο πιο απαιτητικά είναι τα τεχνικά στάνταρ, και όσο περισσότερες μονάδες είναι ενσωματωμένες σε μια εγκατάσταση, τόσο μεγαλύτερα είναι τα πλεονεκτήματα για το κλίμα και την προστασία των φυσικών πόρων. Έτσι, τα συστήματα μπορούν να αντεπεξέλθουν από τις βασικές έως τις πιο περίπλοκες απαιτήσεις. Ο σπονδυλωτός σχεδιασμός εγγυάται μεγάλη ευελιξία στη μελέτη και τον σχεδιασμό της μονάδας ικανοποιώντας και τις πιο ιδιαίτερες ανάγκες. Η μεγιστοποίηση της ανάκτησης των πρώτων υλών από τα ανακυκλώσιμα υλικά και της ενέργειας από την παραγωγή βιοαερίου καθώς και SRF/RDF, η δραματική μείωση έως και εξάλειψη των υπολειμμάτων προς υγειονομική ταφή έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική αύξηση των εσόδων, την μεγάλη μείωση του κόστους διάθεσης των τυχόν υπολειμμάτων, τη μείωση των εκπομπών CO2 από την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων και την αποφυγή τεχνολογιών που επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον, όπως η καύση. Μείωση των εκπομπών CO2, βασισμένη στη παραγωγή ενέργειας από βιοαέριο και την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με RDF στους σταθμούς ηλεκτροδότησης και στις τσιμεντοβιομηχανίες καθώς και στην ανάκτηση των φυσικών πόρων. Αυτός είναι ο καλύτερος τρόπος αξιοποίησης της ενέργειας και των φυσικών πόρων. 10