ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Διαχείριση Αποβλήτων ΔΙΑ51 Εργασία 2 ΜΑΒΙΔΗΣ ΣΑΒΒΑΣ Α.Μ. 104302 Διδάσκων: ΚΑΚΑΛΗ ΓΛΥΚΕΡΙΑ Ιανουάριος 2016
Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο ΜΔΕ: Διαχείριση αποβλήτων ΔΙΑ 51: Διαχείριση στερεών αποβλήτων Γραπτή εργασία 2: Επεξεργασία αστικών απορριμμάτων Ημερομηνία παράδοσης (20 Ιανουαρίου 2016) Μία Ελληνική επαρχιακή πόλη (η ίδια της ΓΕ1) εξετάζει το ενδεχόμενο να εισαγάγει μονάδα επεξεργασίας των σύμμεικτων απορριμμάτων (μετά από διαλογή στην πηγή), αντί για απλή διάθεση σε ΧΥΤΑ. Αυτό όπως γνωρίζετε θα εξασφαλίσει (α) συμμόρφωση με τις παρούσες Κοινοτικές Οδηγίες, (β) παραγωγή χρήσιμων υλικών ή/και ενέργειας και (γ) επιμήκυνση του χρόνου ζωής του χώρου υγειονομικής ταφής. Θεωρήσατε ότι τα απορρίμματα έχουν την ίδια σύσταση που δόθηκε στη ΓΕ1 και ότι υπάρχει το ίδιο ποσοστό διαλογής ανακυκλώσιμων στην πηγή. Εξετάστε τα ακόλουθα εναλλακτικά διαχειριστικά σενάρια: (α) απλή διάθεση σε χώρο υγειονομικής ταφής (Διάρκεια ζωής: 20 χρόνια + 20 χρόνια μεταφροντίδα) (β) μηχανική διαλογή συνοδευόμενη από καύση με ανάκτηση ενέργειας και υγειονομική ταφή των υπολειμμάτων (γ) μηχανική διαλογή συνοδευόμενη από αναερόβια χώνευση με καύση του βιοαερίου και υγειονομική ταφή των υπολειμμάτων Σε κάθε περίπτωση εκτιμείστε τις ροές υλικών: Για την καύση βρείτε έναν εμπειρικό τύπο της μορφής C x H y O για τα απορρίμματα που μπορούν να οδηγηθούν σε καύση (χρησιμοποιώντας την σύσταση και την περιεκτικότητα σε στοιχεία που θα βρείτε στο βιβλίο κάθε κλάσματος των απορριμμάτων), εκτιμείστε τις ποσότητες που θα πρέπει να διαχωρίζονται πριν την καύση, τις ποσότητες που θα οδηγούνται προς καύση, τις απαιτήσεις σε αέρα κατά την καύση, την αναμενόμενη παραγωγή ενέργειας κατά την καύση και τις αναμενόμενες ποσότητες που θα οδηγούνται σε ΧΥΤΥ. Τέλος εκτιμείστε την παράταση ζωής του χώρου υγειονομικής ταφής. Για την αναερόβια χώνευση βρείτε έναν εμπειρικό τύπο της μορφής C x H y O y Ν για τα απορρίμματα που μπορούν να οδηγηθούν σε χώνευση εκτιμείστε τις ποσότητες που θα πρέπει να διαχωρίζονται πριν την χώνευση, τις ποσότητες που θα οδηγούνται προς χώνευση, την αναμενόμενη παραγωγή βιοαερίου και μεθανίου, την αναμενόμενη παραγωγή ενέργειας από την καύση του βιοαερίου και τις αναμενόμενες ποσότητες που θα οδηγούνται σε ΧΥΤΥ. Τέλος εκτιμείστε την παράταση ζωής του χώρου υγειονομικής ταφής. Συγκρίνατε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις κάθε διαχειριστικού σεναρίου. Διαμορφώστε και αιτιολογήσατε την τελική σας εισήγηση. 1
Περιεχόμενα Α Διαχειριστικό σενάριο... 4 Β Διαχειριστικό σενάριο... 6 Γ Διαχειριστικό σενάριο... 10 Σύγκριση σεναρίων και περιβαλλοντικές επιπτώσεις... 11 Συμπεράσματα... 12 Βιβλιογραφία... 14 Εικόνα εξωφύλλου: Σάββας Μαβίδης 2
Τα δεδομένα της πρώτης γραπτής εργασίας ήταν μία πόλη 100.000 κατοίκων παράγει απορρίμματα ανά κάτοικο και ημέρα είναι 1+0,3* (Ν/100), όπου Ν τα τελευταία δύο ψηφία του αριθμού μητρώου μας. Η σύνθεση των απορριμμάτων είναι: Ζυμώσιμα υλικά 40 %, χαρτί/χαρτόνι 23%, πλαστικά 14%,αλουμίνιο 0,5%, λευκοσίδηρος 1,5 %,γυαλί 3%, λοιπά υλικά 18%. Η συμμετοχή του κοινού στην ανακύκλωση ανέρχεται στο 50%. Η πρώτη στήλη του πίνακα περιλαμβάνει την συνολική ημερήσια παραγωγή απορριμμάτων σύμφωνα με τα % ποσοστά που έχουν δοθεί. Από το σύνολο τους, τα μη ανακυκλούμενα υλικά είναι τα ζυμώσιμα και τα λοιπά, αλλά και μέρος των ανακυκλούμενων που όμως οδηγούνται στο ΧΥΤΑ, διότι το μόνο το 50 % των κατοίκων συμμετέχουν στην ανακύκλωση. Και έτσι προκύπτει η δεύτερη στήλη του πίνακα 1. Ομοίως, αφού αφαιρεθεί το 50 % των απορριμμάτων που οδηγούνται για ανακύκλωση, προκύπτει η τρίτη στήλη. Ζυμώσιμα 40%, 40*1,006/100= 0,4024 Kg p/d ή 40,24 tn/d Χαρτί/χαρτόνι 23%, 23*1,006/100=0,23138 Kg p/d ή 23,27 tn/d Πλαστικό 14%, 14*1,006/100= 0,14084 Kg p/d ή 14,17 tn/d Αλουμίνιο 0,5%, 0,5*1,006/100= 0,0503 Kg p/d ή 5,06 tn/d Λευκοσίδηρος 1,5%, 1,5*1,006/100= 0,01509 Kg p/d ή 1,52 tn/d Γυαλί 3%, 3*1,006/100= 0,03018 Kg p/d ή 3,03 tn/d Λοιπά 18%, 18*1,006/100= 0,18108 Kg p/d ή 18,21 tn/d Υλικά % Συνολικές ποσότητες Μη ανακυκλούμενο κλάσμα Ανακυκλούμενο κλάσμα ζυμώσιμα 40 40240 40240 0 χαρτί/χαρτόνι 23 23276,828 11638,414 11638,414 πλαστικό 14 14168,504 7084,252 7084,252 αλουμίνιο 0,5 506,018 253,009 253,009 λευκοσίδηρος 1,5 1518,054 759,027 759,027 γυαλί 3 3036,108 1518,054 1518,054 λοιπά 18 18216,648 18216,648 0 σύνολο Kg/day 100 100962,16 79709,404 21252,756 συνολο tn/day 100,96216 79,709404 21,252756 σύνολο tn/year 36851,1884 29093,93246 7757,25594 Πίνακας 1. Συνολικές ποσότητες ΑΣΑ 3
Α Διαχειριστικό σενάριο Για το α διαχειριστικό σενάριο χρειαζόμαστε τον όγκο των απορριμμάτων, ώστε να μπορούσουμε να υπολογίσουμε την συνολική έκταση που θα χρειαστεί για υγειονομική ταφη. Απο τον τύπο p=m/v, όπου p=πυκνότητα ΑΣΑ, m=μάζα και V=όγκος προκύπτει ο πίνακας 2. [1] [2] [3] Υλικά % Μη ανακυκλούμενο κλάσμα Τυπικές τιμές πυκνότητας (kg/m 3 ) Ημερήσιος όγκος μη ανακυκλώσιμου κλάσματος απορριμμάτων (m 3 ) ζυμώσιμα 40 40240 250 160,96 χαρτί/χαρτόνι 23 11638,414 70 166,2630571 πλαστικό 14 7084,252 60 118,0708667 αλουμίνιο 0,5 253,009 160 1,58130625 λευκοσίδηρος 1,5 759,027 89 8,528393258 γυαλί 3 1518,054 200 7,59027 λοιπά 18 18216,648 480 37,95135 σύνολο Kg/day 100 79709,404 500,9452433 Πίνακας 2. Ετησίως η ποσότητα των απορριμμάτων διαμορφώνεται σε 79709,404*365/1000=29093,93246 tn/y (πίνακας2) Κάνοντας τις παραδοχές ότι Α. η πυκνότητα των απορριμμάτων θα είναι 0,8 t/d, Β. η συνολική χωματοκάλυψη θα αποτελεί το 25% του συνολικού όγκου του χώρου, Γ. το μέσο βάθος από την επιφάνεια του εδάφους των απορριμμάτων θα είναι 8 m, Δ. το μέσο ύψος από την επιφάνεια του εδάφους 10 m, Ε. η κλίση της βάσης του ΧΥΤΑ είναι μηδενική και ότι η καθίζηση των απορριμμάτων θα είναι 10% τότε ο αναγκαίος χώρος για την ταφή των απορριμμάτων υπολογίζεται από τον τύπο: V=(T/b) x N x (1+ω/100) x (1-θ/100) [4] 4
Όπου Τ = η ετήσια ποσότητα των απορριμμάτων που φτάνουν στο ΧΥΤΑ, Ν= τα χρόνια λειτουργίας του ΧΥΤΑ, b= η πυκνότητα των απορριμμάτων, ω= όγκος του υλικού επικάλυψης και θ= συνολική καθίζηση των απορριμμάτων. Άρα V= (29093,93246 t : 0,8 t/m 3 ) x 20 x(1+25/100) x (1-10/100)= 818.266,8504 m 3. Αν υποτεθεί ότι ο ΧΥΤΑ θα έχει παραλληλόγραμμο σχήμα τότε ο όγκος του παραλληλογράμμου δίνεται από την σχέση V= α *β *γ όπου α, β και γ το μήκος το πλάτος και το ύψος αντίστοιχα της έκτασης, ενώ το εμβαδόν δίνεται από τη σχέση Ε= α*β όπου α και β, το μήκος και το πλάτος αντίστοιχα. Γνωρίζονταςς τις τιμές του συνολικού αναγκαίου όγκου 818.266,8504 m 3 και οτι γ=18 m υπολογίζω τις πλευρέςς α και β (σύμφωνα με τις παραπάνω παραδοχές. Επομένως V= α*β*γ=229,4601 m* 198,114 m*18 m=818.266,8504 m 3. Το εμβαδόν δίνεται απο τον τύπο Ε=α*β= 45459,25825 m 2, αν ωστόσο συμπεριλάβουμε και τους βοηθητικούς χώρους του ΧΥΤΑ θα δούμε οτι απαιτειται περίπου 100 στρέμματα χώρος. [5] Για τον υπολογισμό του βιοαερίου θα στηριχθούμε στον παρακάτω πίνακα. (Πίνακας 3) Για το α διαχειριστικό σενάριο υπολογίζω το ποσοστό ξηράς ύλης του υλικού πολλαπλασιασμένο με το βάρος επι ξηρού του C, H, O, N διαιρώντας με το 100. Υλικά C H O N ζυμώσιμα 6 0,72 4,56 0,36 χαρτί/χαρτόνι 9,5128 1,2972 9,5128 0,06486 πλαστικό 8,232 0,9604 3,1556 0 αλουμίνιο 0,021825 0,00291 0,020855 0,000485 λευκοσίδηρος 0,065475 0,00873 0,062565 0,001455 γυαλί 0,0147 0,00294 0,01176 0,00294 λοιπά 4,35528 0,4968 0,3312 0,0828 σύνολο 28,20208 3,48898 17,65478 0,51254 AB 2,350173333 3,48898 1,10342375 0,03661 Πίνακας 3. Διαιρώντας με τα ΑΒ και στην συνέχεια με τον μικρότερο αριθμό που είναι αυτός του Ν προκύπτει ο παρακάτω εμπειρικός τύπος C 64 H 95 O 30 N Για την παραγωγή βιοαερίου ισχύει ο τύπος C a H b O c N d + (4a-b-2c+3d)/4 H 2 O (4a+b-2c-3d)/8 CH 4 + (4a-b+2c+3d)/8 CO 2 + d NH 3 5
C 64 H 95 O 30 N + (4*64-95-2*30+3*1)/4 H 2 O (4*64+95-2*30-3*1)/8 CH 4 + (4*64-95+2*30+3*1)/8 CO 2 +NH 3 C 64 H 95 O 30 N + 26 H 2 O 36 CH 4 + 28 CO 2 + NH 3 (12*64)+(95)+(16*30)+14= 1357 g ουσίας Άρα 1357 g οργανικής ουσίας παράγουν 36 CH 4, 36*(12+4)g= 576g CH 4 και 28*(12+16*2)= 1232g CO 2. Γνωρίζω όμως ότι 1 mole αερίου = 22,4 L αερίου σε ΚΣ, άρα 22,4*36=806,4 L CH 4 καθώς επίσης 627,2 L CO 2. Τα 1,357 Kg παράγουν 806.4 L CH 4 και 627.2 L CO 2 Η συνολική ποσότητα ΑΣΑ είναι 79709,404 Kg/d άρα η τελική ποσότητα που παράγεται είναι 79709,404 Kg/d*806.4 L CH 4 /1.357Kg/d= 47.367.475 L CH 4 και 36841369 L CO 2. Το βιοαέριο έχει σύσταση 55-70% σε μεθάνιο και 30-45% σε διοξείδιο του άνθρακα. Σε μικρότερες ποσότητες περιέχει νερό, άζωτο, υδρόθειο κ.α. ενώ η μέση θερμογόνος δύναμη περίπου 22-23 ΜJ/Nm 3 ή 5.499,76 kcal/m 3. [3] Με την παραδοχή ότι παράγεται 60% μεθάνιο και 40% διοξείδιο του άνθρακα προκύπτει 100*47367,475 3 /60=78945.79m 3 CH 4 και παραγόμενη ενέργεια 78945,79m 3 *5499,76kcal/m 3 = 434.182.907 kcal/d CH 4 Η ποσότητα που καταλήγει σε ΧΥΤΑ με απλή διάθεση είναι 79709,404 Kg/d Β Διαχειριστικό σενάριο Στο β διαχειριστικό σενάριο τα απορρίμματα οδηγούνται σε επιπλέον διαχωρισμό ώστε να οδηγηθούν για καύση. Τα απορρίμματα έχουν θερμογόνο δύναμη από 1500-2500 kcal/kg ή περίπου από 4200-10000 kj/kg ( η θερμογόνος δύναμη του πετρελαίου Diesel είναι 10000-11000 kj/kg). Για την καύση θα πρέπει να γίνει επιλογή των υλικών ωστε να έχουν οσο το δυνατόν ομοιόμορφη υγρασία, ενώ βασική πηγή θερμογόνου δύναμης αποτελεί ή κυτταρίνη που βρίσκεται στα οργανικά υλικά κυρίως τα ζυμώσιμα και το χαρτί. Για τον λόγο αυτό λοιπόν δεν θα οδηγηθούν για καύση γυαλί και μέταλλο(λευκοσίδηρος, αλουμίνιο). Η διαδικασία της καύσης πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες 800-1500 ο C, αφορά το οργανικό μέρος των ΑΣΑ και πραγματοποιείται με ταυτόχρονη κατανάλωση οξυγόνου. Ταυτόχρονα δεσμεύεται ενέργεια εκλυόμενη καθώς και διαφόρων παθογόνων μικροοργανισμών. Η διαδικασία της καύσης σκοπό έχει να μετατρέψει την ενέργεια που παράγεται απο τα απορρίμματα σε θέρμανση, ηλεκτρικό ρεύμα κ.α. [6] [1] Όπως έχει αναφερθεί παραπάνω τα συστατικά που δεν συμμετέχουν στη καύση είναι τα μέταλλα και το γυαλί. Άρα προκύπτει ότι το ημερήσιο μη ανακυκλώσιμο κλάσμα (kg/ημέρα) που προωθείται σε καύση είναι 95901,98 kg/d με όγκο 543,0434524 (m 3 / ημέρα). 6
Υλικά Μη ανακυκλούμενο κλάσμα Kg/d Μη ανακυκλούμενο κλάσμα Τυπικές τιμές πυκνότητας (kg/m 3 ) ζυμώσιμα 40240 250 160,96 χαρτί/χαρτόνι 11638,414 70 166,2630571 πλαστικό 7084,252 60 118,0708667 λοιπά 18216,648 480 37,95135 σύνολο Kg/day 77179,314 77179,314 483,2452738 Πίνακας 4. Τέφρα Kg/d Όπως προκύπτει από την βιβλιογραφία τα τυπικά ποσοστά υγρασίας και η στοιχειακή ανάλυσή των υλικών δίνονται στον παρακάτω πίνακα (πίνακας 4). Υλικά % υγρασία % % περιεκτ ικότητα σε ξηρά ύλη τέφρα % ξηρά ύλη στο ποσοστό των υλικών %C ξηρο ύ βάρο υς %Η ξηρο ύ βάρο υς %Ο ξηρού βάρου ς %Ν ξηρού βάρους ζυμώσιμα 40 70 30 4,6 12 50 6 38 3 χαρτί/χαρτ 23 6 94 7,1 21,62 44 6 44 0,3 όνι πλαστικό 14 2 98 7,8 13,72 60 7 23 αλουμίνιο 0,5 3 97 86,3 0,485 4,5 0,6 4,3 0,1 λευκοσίδηρ 1,5 3 97 86,3 1,455 4,5 0,6 4,3 0,1 ος γυαλί 3 2 98 97,1 2,94 0,5 0,1 0,4 0,1 λοιπά 18 8 92 75 16,56 26,3 3 2 0,5 σύνολο 100 68,78 Πίνακας 5. Η περιεκτικότητα σε τέφρα προκύπτει πολλαπλασιάζοντας π.χ. για τα ζυμώσιμα 4,6*40420/100=1851. [7] 7
τέφρα % ξηρά ύλη στο ποσοστό των υλικών Μη ανακυκλούμενο κλάσμα τέφρα σε Kg/d ζυμώσιμα 4,6 12 40240 1851,04 χαρτί/χαρτόνι 7,1 21,62 11638,414 826,3274 πλαστικό 7,8 13,72 7084,252 552,5717 αλουμίνιο 86,3 0,485 253,009 218,3468 λευκοσίδηρος 86,3 1,455 759,027 655,0403 γυαλί 97,1 2,94 1518,054 1474,03 λοιπά 75 16,56 18216,648 13662,49 Σύνολο 364,2 68,78 79709,404 19239,84 Πίνακας 6. Άρα Η περιεκτικότητα σε ξηρά ύλη στο ποσοστό των υλικών προκύπτει απο τον πολλαπλασιασμό του ποσοστού του κάθε υλικού επί την % περιεκτικότητα του σε υγρασία διαιρεμένο με το 100. Δηλαδή για τα ζυμώσιμα 40 % * 30% /100 = 12 Υλικά C H O N ζυμώσιμα 6 0,72 4,56 0,36 χαρτί/χαρτόνι 9,5128 1,2972 9,5128 0,06486 πλαστικό 8,232 0,9604 3,1556 0 αλουμίνιο 0,021825 0,00291 0,020855 0,000485 λευκοσίδηρος 0,065475 0,00873 0,062565 0,001455 γυαλί 0,0147 0,00294 0,01176 0,00294 λοιπά 4,35528 0,4968 0,3312 0,0828 σύνολο 28,20208 3,48898 17,65478 0,51254 AB 2,350173333 3,48898 1,10342375 0, 3661 Πίνακας 7. Για να βρεθεί η επιμέρους συμμετοχή των στοιχείων στον στοιχειομετρικό τύπο πρέπει να γίνει αναγωγή των επί τοις εκατό των στοιχείων C, Η, Ν, Ο επι της ξηράς μάζας των συστατικών. Προκύπτει λοιπόν ο πίνακας 7. Διαιρώντας με τα Ατομικά Βάρη, για τον C=12, H=1, O=16 και Ν=14 και διαιρώντας το αποτέλεσμα με τον μικρότερο αριθμό που είναι αυτός του Ο προκύπτει Tα υλικά που μπορούν να οδηγηθούν για καύση είναι τα παρακάτω [1] 8
Υλικά C H O N ζυμώσιμα 6 0,72 4,56 0,36 χαρτί/χαρτόνι 9,5128 1,2972 9,5128 0,06486 πλαστικό 8,232 0,9604 3,1556 0 λοιπά 4,35528 0,4968 0,3312 0,0828 σύνολο 28,10008 3,4744 17,5596 0,50766 AB 12 1 16 14 Πίνακας 8 C 2,13 H 3,16 O C 2,13 H 3,16 O + 2,43 O 2 + 9,14 N 2 2,13 CO 2 + 1,6 H 2 O + 9,14 N 2 MB= (2,13*AB c )+(3,16*AB H )+(1*AB O )+(1*AB N )= (2,13*12)+(3,16*1)+(1*16)=44,72g Γνωρίζουμε οτι 1 mole αερίου=22,4l Απο την αντίδραση προκύπτει οτι για την κάυση 44,72 g C 2,13 H 3,16 O απαιτούνται 2,43*22,4 L = 54,432 L O 2. Η συνολική ποσότητα ΑΣΑ ανά κάτοικο και ημέρα είναι 77179,314 Kg Για τα 0,04472 Κg C 2,13 H 3,16 O χρησιμοποιώ 54,432 L O 2 Για τα 77179,314 Kg θα χρειαστώ 93.940.617,61 L O 2 Γνωρίζω επίσης οτι το ποσοστό του οξυγόνου στον αέρα είναι 21 %, άρα για την συνολική ημερήσια ποσότητα ΑΣΑ που καταληγει στον ΧΥΤΑ, έπειτα απο 50 % συμμετοχή του κοινού στην ανακύκλωση, ο αέρας που χρειάζομαι για την καύση 43493,404 Kg ΑΣΑ είναι 353.395.656,7 L αέρα Για να υπολογίσουμε την αναμενόμενη παραγωγή ενέργειας θα πρέπει να γνωρίζουμε την θερμογόνο δύναμη των ΑΣΑ. Σύμφωνα λοιπόν με το ποσοστό υγρασίας, έχει βρεθεί οτι η θερμογόνος δύναμη των ΑΣΑ στην χώρα μας είναι περίπου 1750 kcal/kg. Έτσι τα 77179,314 Kg/day*1750kcal/Kg= 135.063.799,5 kcal/day [3] Οι ποσότητες των υπολειμμάτων που καταλήγουν στους ΧΥΤΥ είναι το κλάσμα των μετάλλων και του γυαλιού που δεν ανακτώνται ( το 50%) καθώς και των στερεών αποβλήτων της καύσης που ανέρχεται στο 25-40% του βάρους των απορριμμάτων. 9
Για ΧΥΤΥ λοιπόν οδηγείται όλο το κλάσμα των αλουμίνο, λευκοσίδηρος και γυαλί μαζί με την τέφρα των υπολοίπων που οδηγήθηκαν σε καύση. Άρα 2530,09 Kg/d+2347,418 Kg/d= 4877,508Kg/d Κατά το Α διαχειριστικό σενάριο οι ποσότητες που οδηγούνται σε ΧΥΤΑ είναι 79709,404 Kg/d ενώ με την καύση η τελική ποσότητα που οδηγείται σε ΧΥΤΥ είναι 4877.50 Kg/d. Ποσότητα σχεδόν ίση με το 1/16 της αρχικής. Απο αυτό συμπεραίνουμε οτι στον ΧΥΤΥ καταλήγει ποσότητα ίση με το 6% της ποσότητας που καταλήγει με την απλή διάθεση σε ΧΥΤΑ. Γ Διαχειριστικό σενάριο Για αναερόβια χώνευση οδηγείται το κλάσμα ζυμωσίμων και χαρτί/χαρτόνι. Ο λόγος είναι, επειδή σα διαδικασία στηρίζεται στην μετατροπή βιολογικών χαρακτηριστικών των ΑΣΑ και αφορά το οργανικό κλάσμα. Τα κύρια προϊόντα παραγωγής από την διαδικασία αυτή είναι CO 2, CH4, H 2 S και ιλύς. Τα δύο πρώτα αέρια αποτελούν και το 99% του συνολικού παραγόμενου αερίου. Η σταθεροποιημένη ιλύς πρέπει πρώτα να αφυγρανθεί πρίν την τελική διάθεση. Σα μέθοδος ενδείκνυται για οργανικά υλικά κτηνοτροφικής προελεύσεως, φυτικά υλικά και ιλυες βιολογικού καθαρισμού. Ιδανική θα λέγαμε για μια χώρα σαν και την Ελλάδα όπου η μεγαλύτερη ποσότητα των ΑΣΑ χαρακτηρίζεται από ζυμώσιμα υλικά. [4] τέφρα % Ποσότητα ΑΣΑ (Kg/d) τέφρα σε Kg/d ζυμώσιμα 4,6 40240 1851,04 χαρτί/χαρτόνι 7,1 11638,414 826,3274 Πίνακας 9 Σύμφωνα με τον πίνακα 2 η συνολική ποσότητα ΑΣΑ που οδηγείται για αναερόβια χώνευση έπειτα από μηχανική διαλογή είναι 51878,414 Kg/d και με όγκο 327,22331m 3. Έτσι προκύπτει ο πίνακας 9. Οι υπόλοιπες ποσότητες συνολικά 27830,99 Kg/d+2677,367 Kg/d τέφρας=30508,36 Κg/d Η αναλογία ΑΣΑ που οδηγείται αυτούσιο σε ΧΥΤΑ με την ποσότητα που οδηγείται σε ΧΥΤΥ στο γ διαχειριστικό σενάριο είναι 1/ 2,6. Απο αυτό συμπεραίνουμε οτι στον ΧΥΤΥ καταλήγει ποσότητα ίση με το 38% της ποσότητας που καταλήγει με την απλή διάθεση σε ΧΥΤΑ. Με την βοήθεια των πινάκων προκύπτει ο εμπειρικός τύπος 10
C 42.6 H 66.5 O 28.9 N Όπου και πάλι θα υπολογίσουμε την παραγωγή βιοαερίου με βάση τον ίδιο τύπο που χρησιμοποιήσαμε στο Α διαχειριστικό σενάριο CaHbOcNd + (4a-b-2c+3d)/4 H 2 O (4a+b-2c-3d)/8 CH 4 + (4a-b+2c+3d)/8 CO 2 + dnh 3 C 42.6 H 66.5 O 28.9 N + 12,239 H 2 O 21,98 CH 4 + 20,611 CO 2 + NH 3 1 mole C 42.6 H 66.5 O 28.9 N παράγει 21,98 CH 4 και 20,611 CO 2, άρα τα 1042,376 g ουσίας παράγουν 351,68 g και 492,352 L CH 4 και 906,884 g και 461,68 L CO 2. Άρα τα 51878,41 Kg παράγουν 51878,41Kg/d*492.352L/1.042376 Kg/d= 24.504,057 m 3 CH 4 και 22.977,849 m 3 CO 2. Όπως ήδη έχει αναφερθεί η σύσταση του βιοαερίου είναι μεθάνιο (55-70%) και CO2 (30-45%) και μέση θερμογόνο δύναμη 5.499,76 kcal/m 3. Στο διαχειριστικό σενάριο γίνεται η παραδοχή ότι το βιοαέριο αποτελείται κατά 60 % από μεθάνιο, άρα 100*24504,057 m 3 /60=40840.1 m 3 με 5466,79kcal/m 3 *40840,1m 3 = 224.610.721kcal/d Σύγκριση σεναρίων και περιβαλλοντικές επιπτώσεις Η υγειονομική ταφή (ΧΥΤΥ) σα διαδικασία έχει πολύ βασικά πλεονεκτήματα έναντι της απλής διάθεσης απορριμμάτων σε ΧΥΤΑ. Αρχικά αποτελεί την υποχρεωτική κατάληξη όλων των υπολειμμάτων από οποιαδήποτε άλλη διαδικασία. Είναι μια σχετικά εύκολη τεχνολογία, με μικρή δαπάνη υποδομής. Το βιοαέριο που παράγεται μπορεί να δεσμευτεί και να χρησιμοποιηθεί, μια διαδικασία που ήδη αρκετές χώρες το έχει εφαρμόσει μιας και το ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτόνομα την κάνει εύκολη και λειτουργική σα διαδικασία. Τα πλεονεκτήματα και εδώ είναι αρκετά όπως οι μεγάλοι χώροι που απαιτούνται, η αρνητική επίδραση αισθητικά προς το τοπίο γεγονός που προκαλεί αντιδράσεις ως προς την χωροθέτησή του. Το παραγόμενο αέριο λόγο της παρουσίας S προκαλεί δυσοσμία ενώ το βιοαέριο είναι ένα εύφλεκτο αέριο γεγονός που το καθιστά επικίνδυνο. Η διακίνηση στραγγισμάτων μπορεί να οδηγήσει σε ρύπανση ακτών, υδάτων της γύρω περιοχής, ενώ η παραγωγή CH 4 είναι πολύ πιο επιβαρυντικό στο φαινόμενο του θερμοκηπίου συγκριτικά με το διοξείδιο του άνθρακα. [4] 11
Συμπεράσματα Από τον παρακάτω πίνακα (πίνακας 10) παίρνουμε συγκεντρωτικά τα στοιχεία από τα 3 βασικά διαχειριστικά σενάρια, συγκρινόμενα ως προς την τελική διάθεση απορριμμάτων και την παραγόμενη ενέργεια. Διαχειριστικά σενάρια Παραγόμενη ενέργεια (kcal/d) Ποσότητα που οδηγείται σε ΧΥΤΑ/ΧΥΤΥ (Kg/d) XYTA 434.182.907 79709.404 Καύση 135.063.799,5 4877,508 Αναερόβια χώνευση 224.610.721 30508,36 Πίνακας 10 Κατά την απλή διάθεση σε ΧΥΤΑ, όλη ποσότητα ΑΣΑ οδηγείται σε χώρο υγειονομικής ταφής. Σε προηγούμενη εργασία υπολογίσαμε την ποσότητα στραγγισμάτων που παράγεται κατά τα 40 συνολικά έτη λειτουργίας και μεταφροντίδας του ΧΥΤΑ. Κατά την καύση των ΑΣΑ βλέπουμε ότι παράγεται μεγάλη ποσότητα μεθανίου και με κατάλληλο εξοπλισμό μπορεί να συλλεχθεί και να μετατραπεί σε ενέργεια, αλλά αυτό το διαχειριστικό σενάριο χαρακτηρίζεται από πολύ ακριβό εξοπλισμό. Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα όμως της διαδικασίας αυτής είναι η μείωση κατά 90 % του όγκου των ΑΣΑ που οδηγούνται σε ΧΥΤΥ, ενώ το κλάσμα που αφαιρέθηκε είναι αυτό που θα μπορούσε να οδηγηθεί σε ανακύκλωση. Αν δούμε δηλαδή τα στάδια δημιουργίας της εργασίας στο β διαχειριστικό σενάριο, βλέπουμε ότι κάναμε την παραδοχή ότι αφαιρείται το 100% του κλάσματος του λευκοσιδήρου, αλουμινίου και γυαλιού. Αν δηλαδή αυτός ο διαχωρισμός είχε γίνει σωστά από την πηγή, το ποσό που θα οδηγούνταν σε ΧΥΤΥ θα έτεινε να μηδενιστεί, που ουσιαστικά όλα τα διαχειριστικά σενάρια σκοπό έχουν να καταφέρουν κάποια στιγμή να οδηγήσουν σε μηδενική παραγωγή ΑΣΑ ή κατά φθίνουσα σειρά να πρόληψη, επαναχρησιμοποίηση, ανακύκλωση ή κάθε είδους ανάκτηση και τέλος διάθεση. (2008/98/EC). [8] Η καύση είναι ανταγωνιστική προς όλα σχεδόν τα σενάρια διαχείρισης, πρακτικά όμως το σενάριο αυτό δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί διότι απαιτείται πολύ ακριβός και εξειδικευμένος εξοπλισμός, συμμετοχή του κοινού και καλή διαλογή στη πηγή. Στα μειονεκτήματα επίσης συγκαταλέγεται η παραγωγή βιοαερίου μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο από διαφυγή προς την ατμόσφαιρα. Επίσης έχει άμεση εξάρτηση από την σύσταση των ΑΣΑ, με αποτέλεσμα να προκαλείται πρόβλημα με την δημιουργία τοξικής τέφρας. Για να οδηγηθούν τα ΑΣΑ σε καύση θα πρέπει να έχουν όσο το δυνατόν ομοιόμορφη υγρασία, ενώ αν το ποσοστό είναι αυξημένο, τότε καταναλώνεται επιπλέον ενέργεια ανεβάζοντας το κόστος λειτουργίας. Το αποτέλεσμα δε της καύσης, αφήνει υπόλειμμα το οποίο 12
διαχειρίζεται σαν επικίνδυνο υλικό (ΧΥΤΕΑ), που σαν υποδομή δεν υπάρχει στην Ελλάδα. [9] Κατά την αναερόβια χώνευση παρατηρούμε ότι χρειάζεται πολύ λιγότερος χώρος σε σχέση με την κομποστοποίηση, έχουμε καλύτερη συλλογή βιοαερίου και το γεγονός ότι παράγεται περισσότερη ποσότητα μεθανίου συγκριτικά με την καύση της δίνει ένα πλεονέκτημα έναντι αυτής, Στην Ελλάδα, οι περισσότερες μελέτες δείχνουν ότι ο μεγαλύτερος όγκος ΑΣΑ αποτελείται από ζυμώσιμα, γεγονός που μας δίνει την δυνατότητα να εκμεταλλευτούμε την μέθοδο αυτή με κατάλληλη συλλογή υλικού και προώθηση του για δημιουργία κομπόστ. Η διαδικασία είναι ταχύτερη από απλή διάθεση σε ΧΥΤΑ, γιατί ορισμένα υλικά συνεχίζουν να αποδομούνται έως και 100 χρόνια, ενώ αποφεύγεται η διαρροή οσμών. [4] [6] 13
Βιβλιογραφία [1] Γ. Λυμπεράτος, Χ. Τσιλιγιάννης, Διαχείριση Στερέων Αποβλήτων, Πάτρα: Πανεπιστήμιο Πατρών, 1999. [2] Α. Σκορδίλης, Κ. Κομνίτσας, Διαχείριση Στερεών Αποβλήτων, Οικιακά και άλλα Οικιακά μη Επικίνδυνα Απόβλητα, Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, 2004. [3] Ν. Κρητικός, Σχεδιαςμός διεργασιών προς παραγωήι ενέργειας από αστικά στερεά απορρίμματα. Μελέτη περίπτωης: Αττική, Αθήνα: Εθνικό Μετσόβειο Πολυτεχνείο, Διπλωματική εργασία 2014. [4] Δ. Παναγιωτακόπουλος, Βιώσιμη διαχείριση αστικών στερεών αποβλήτων, Θεσσαλονίκη: Ζυγός, 2002. [5] Δ. Κομίλης, Χωροθέτηση και σχεδιασμός χώρων υγειονομικής ταφής των απορριμάτων σημειώσεις εργαστηρίου, 2012. [6] Ν. Μουσιόπουλος, Α. Καραγιαννίδης, Σημειώσεις στο μάθημα ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ, Θεσσαλονίκη: Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, 2002. [7] [Online]. Available: https://outlook.office.com/owa/?realm=ac.eap.gr&ver=16.1027.13.1880268& cver=16.1027.13.1880268&cf=1&vc=0&forcebo=false#path=/mail/attachme ntlightbox. [8] [Online]. Available: http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/en/txt/?uri=celex:32008l0098. [9] Χ. Θεοχάρη et al., Διαχείριση Στερεών Αποβλήτων στην Ελλάδα/ Η περίπτωση της Αττικής, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, 2006. 14