Ve vědecko-technickém parku zbudovaném z bývalé mlékárny v Dubé už několik let testují technologii plazmového zplyňování pro likvidaci odpadu. První technologie společnosti cílily na likvidaci nebezpečných odpadů, později se vědci zaměřili na kaly z čističek odpadních vod, ale i na komunální odpad nebo odpad z nemocnic.
Společnost Millenium Technologies ve svém vědecko-technickém parku v Dubé na Českolipsku uvedla v září letošního roku do provozu už třetí vylepšený prototyp reaktoru pro plazmové zplyňování odpadu. Vyrábí plyny, využitelné dále jako chemické suroviny či jako zdroj energie. Reaktor 3. generace, který je ve vědeckém parku nainstalován od června, si poradí s průmyslovým i nebezpečným odpadem, který jinak musí firmy na vlastní náklady likvidovat. Vypořádá se také s odpadem z nemocnic, jako jsou pleny nebo covidem infikované materiály. Zvládne také komunální odpad nebo čistírenské kaly, které je ale nutné nejdříve vysušit. Zpracuje přibližně 150 kg odpadu za hodinu — s ohledem na vstupní surovinu. Do začátku jara příštího roku chce firma v Dubé zprovoznit další reaktor, s kapacitou až 500 kg. Ten už je určen pro komerční využití, říká člen představenstva Marek Lang. Takto velký reaktor bude podle něj stát kolem 100 milionů korun a návratnost investice podle druhu zpracovaného odpadu odhaduje do 10 let. „Millenium Technologies se zaměřuje na unikátní technologie a efektivní i ekologicky šetrná řešení pro likvidaci odpadů. Vzhledem k tomu, že technologie plazmového zplyňování není všeobecně rozšířena ani ve světě, natož pak v naší republice, snažíme se ji v maximální míře rozvíjet a testovat všechny její možnosti. Instalace plynového chromatografu k nově spuštěnému reaktoru nám pomůže zjistit, jak konkrétní druhy odpadu v reaktoru fungují, potažmo k čemu jsou vhodné druhotné výstupní suroviny, zejména syntézní plyn, na základě jejich složení,“ uvádí k instalovaným technologiím Marek Lang.
Princip plazmového zplyňování V reaktoru probíhají dva hlavní procesy. V reakčním prostoru dochází ke zplyňování organických látek pomocí tzv. nízkoteplotního plazmatu o teplotě 3 000—5 000 °C. Vzniklý plyn se zbaví znečišťujících a nežádoucích látek a poté může sloužit jako surovina na výrobu syntetických paliv, vodíku nebo jako zdroj energie při výrobě tepla a elektřiny. Složení výstupního plynu sledují odborní pracovníci on-line. Analýza jim dodává okamžité informace o výhřevnosti, hustotě plynu nebo o koncentraci jednotlivých složek. „Plynový chromatograf sleduje asi 40 látek, které by se mohly v syntézním plynu objevit. Na základě těchto informací můžeme měnit podmínky v reaktoru, zvýšit teplotu, přidat výkon plazmatronu nebo ubrat vstupní surovinu,“ přibližuje funkci chromatografu technický ředitel Milan Křiklava. Druhým procesem je vitrifikace, tedy proces tepelné přeměny substance materiálu, nekrystalické amorfní látky ve sklo. Ve spodní části reaktoru se roztaví anorganické částice a vytečou ve formě sklovité strusky, která se následně chladí. „Struska v sobě zamyká škodlivé látky, takže není nebezpečným odpadem. Máme potvrzenou její biologickou nezávadnost, přesto ji dále analyzujeme. Lze ji využít ve stavebním průmyslu místo štěrku, dají se z ní odlévat dlaždice nebo poslouží na výrobu skelné vaty,“ vyjmenovává Marek Lang.
Energetická bilance Přestože zplyňování odpadu probíhá za vysoké teploty, podle zástupců firmy jde o energeticky soběstačný proces. Energie potřebná ke zplyňování je dodávána plazmatrony a parciální oxidací. „Plazmu používáme jen částečně, neboť je to energeticky náročné. Pokud však použijeme ze 70 % parciální oxidaci kyslíkem, je bilance pozitivní, protože vzniká chemická energie syntézního plynu a tepelná energie a tepelná energie strusky. Celý proces je tak v součtu energeticky neutrální. Ze 6 MW chemické energie v syntézním plynu vyrobíte až 2,5 MW elektřiny v kogenerační jednotce. Příkon do plazmových hořáků činí jen 250 kW. Zbytek energie dodáme parciální oxidací kyslíkem. Plazmu používáme jen proto, abychom stabilizovali vysoké teploty tak, aby vznikla roztavená struska. Musíme být schopni zaručit, že v reaktoru neklesne teplota pod 1 250 °C, aby nevznikaly problémy s dioxiny či jinými emisemi,“ vysvětluje Josef Grischa Kahlen, spolumajitel a zakladatel společnosti Millenium Technologies. Dodává, že jeho firma uvažuje i o kombinaci plazmové technologie s pyrolýzou, třeba pro zpracování komunálních odpadů: „První krok by byl pyrolýza, pyrolytický koks bychom pak dále zpracovali v plazmovém reaktoru.“
Zpracování čistírenských kalů i nemocničního odpadu Při konstrukci nového reaktoru zdejší technici využili všechny doposud získané zkušenosti s cílem dosáhnout co největší efektivity provozu s co nejnižšími ekologickými dopady. „Říkali jsme si, že je nesmysl zakopávat pod zem odpady, které mají v sobě víc energie než uhlí, které na druhé straně republiky ze země vykopáváme. Chtěli jsme najít technologii, která bude umět bezpečně, čistě a efektivně využít energii, kterou v sobě odpad má,“ popisuje Kahlen. „Chceme se věnovat čistírenským kalům, do budoucna i komunálnímu odpadu. Velký zájem vnímáme od obcí, ale zejména od chemických koncernů z Německa. Obrací se na nás čím dál více měst a obcí, které uvažují, jak nakládat s odpady do budoucna. Hledají vlastní systémy, aby nemusely jezdit třeba 200 km do nejbližší spalovny,“ vysvětluje Kahlen. Mezi nimi například Litoměřice, Valašské Meziříčí, Doksy či Dubá. „Velký potenciál vidíme v odpadech z nemocnic, od lékařů. V budoucnu se proto chceme zaměřit na nemocniční odpad, který nesmí na skládku. Kvůli covidu se ho produkuje více a kapacity na spalování nebezpečného odpadu nedostačují. Vidíme svůj potenciál ve flexibilitě,“ poznamenává Kahlen. Podle něj se odstraňování nebezpečného a nemocničního odpadu jeho producentům kvůli zpřísňujícím se ekologickým normám prodražuje. „V důsledku nárůstu jeho objemu jsou likvidační linky přetížené a nedokážou svou kapacitou plně pokrýt poptávku. Technologie plazmového zplyňování je proto vhodnou alternativou, jelikož při teplotách spalování 5 000 °C dokáže zlikvidovat v podstatě jakýkoliv odpad,“ říká Kahlen. Jak upozorňuje, nelze zobecnit cenu, na kterou by zájemce jejich technologie přišla. „Vždy půjde o konkrétní případ, malé jednotky vyjdou třeba na 30 milionů a u velkých instalací půjde řádově o stovky milionů korun.“ Zařízení začíná zajímat také továrny. Čím složitější je jejich výroba, tím dražší je většinou likvidace odpadu, o níž se musí na své náklady postarat. „S technologií plazmového zplyňování se odpad dá proměnit ve skvěle využitelné palivo nebo stavební materiál. Přímo v areálu podniku tak může být vyrobena čistá energie, která je vzápětí vrácena zpátky do výroby, čímž dochází k úspoře peněz za likvidaci odpadu i energie,“ připomíná Lang. Reaktor pro čistírny, kde budou energeticky zpracovávat čistírenské kaly, vyjde na 90—120 milionů korun v závislosti na velikosti. Často však mají objednatelé k dispozici část vlastního zařízení, čímž ušetří. Millenium Technologies zároveň provozuje mobilní jednotku Microplasma, která pracuje na stejném principu zplyňování plazmou. Její hlavní výhodou je, že ji lze poskládat do čtyř kontejnerů. Autonomní jednotku stačí dopravit na místo ekologické havárie, kde vyrobí energii z jakéhokoliv nebezpečného odpadu. Nemusí se připojovat na žádné sítě, nepotřebuje externí energie, plyn ani vodu. Vyjde na zhruba 35 milionů korun.
Příklady využití plazmových technologií „Zplyňování odpadu za vysokých teplot má obecně smysl pro životní prostředí. Dokáže si poradit s odpady, které nejsou recyklovatelné, jako například pneumatiky. Navíc má energetický přínos,“ říká Jiří Bank, který ve společnosti EFG Kralice na Hané buduje středisko svozu a třídění biologicky rozložitelného odpadu. Podle něj by podobné projekty či další způsoby energetického zpracování odpadu měly být strategickým zájmem státu. „Nesmí se donekonečna ustupovat skládkařům,“ dodává. Zatímco v Česku je tato technologie dosud ojedinělá, ve světě už na několika místech funguje. Už od roku 2002 stojí zařízení u japonských měst Mihama a Mikata a zpracovává denně 17 t komunálního odpadu a 5 t čistírenských kalů. Další zařízení existuje od roku 2009 například v indickém městě Pune, kde se s pomocí plazmatu zpracovávají různé druhy nebezpečných odpadů. Jeho kapacita je 72 t odpadu denně. Technologii v těchto případech dodává společnost Westinghouse Plasma. Další projekty existují například v USA či v Číně. Některé pokusy však skončily neúspěchem, ať už kvůli nedostatku financí, či nedotažené technologii. Vznikají také projekty, jak z komunálních odpadů pomocí této technologie vyrobit syntetická paliva. O něco podobného se pokoušejí třeba British Airways, cílem je snížit emise skleníkových plynů. /Alena Adámková/