W odpadach drzemie energia

Zagospodarowanie odpadów komunalnych to ogromne wyzwanie dla miast. Ich magazynowanie może prowadzić do zanieczyszczenia gleb i wód oraz do powstawania emisji gazów cieplarnianych i odorowych. Brak właściwego zagospodarowania wiąże się też z namnażaniem patogenów i wirusów. Nie możemy zapominać przy tym o finansach, bo koszty związane z transportem, magazynowaniem i utylizacją odpadów mogą znacznie obciążać budżet miasta. Wobec tego musimy poszukiwać efektywnych rozwiązań, aby poprawić system gospodarki odpadami w miastach.

W pierwszej kolejności należy wymienić segregację odpadów, a w dalszej kolejności recykling, który pozwala na odzysk surowców oraz przetwarzanie znacznych ilości odpadów komunalnych. Alternatywę dla odpadów nienadających się do recyklingu stanowi ich termiczne przekształcanie z odzyskiem energii. W spalarniach energia cieplna wykorzystywana jest do produkcji energii elektrycznej oraz ciepła systemowego. Kolejną opcją jest biologiczne przetwarzanie biodegradowalnej frakcji odpadów komunalnych – w zależności od potrzeb i możliwości można postawić tu na kompostowanie lub produkcję biogazu, z którego także powstają energia elektryczna i cieplna. To właśnie w odpadach biodegradowalnych (odpady kuchenne, zielone, resztki organiczne) tkwi ogromny potencjał energetyczny, które można efektywnie wykorzystać. Rozwiązań jest wiele, bo biometan (czyli oczyszczony biogaz) może zasilać sieć gazową, elektrociepłownie, a także transport publiczny.

Odzysk energii zamiast składowania

Przykładów zakładów przetwarzania odpadów oraz instalacji komunalnych, które już dziś postawiły na produkcję energii, w Polsce nie brakuje. Jest to chociażby Port Czystej Energii w Gdańsku, który już w pierwszym półroczu swojego działania przetworzył 50 ton odpadów nienadających się do recyklingu, ogrzewając mieszkania gdańszczan. Plany są ambitne, ponieważ energia elektryczna wyprodukowana w PCE ma trafić do miejskich spółek i jednostek organizacyjnych Gdańska. W praktyce energia ta będzie zasilać oświetlenie drogowe, tramwaje, siedziby instytucji oraz obiekty użyteczności publicznej.

Z kolei w Hryniewiczach koło Białegostoku znajduje się Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych, który obejmuje sortownię plastiku i papieru, a także instalację do produkcji RDF-u oraz ITPOK. Z odpadów komunalnych, które nie nadają się do przetworzenia i recyklingu, produkuje się tam paliwo alternatywne, które może być wykorzystywane w elektrociepłowniach spalających paliwa alternatywne i cementowniach. Spalanie w białostockiej instalacji odbywa się w maksymalnej temperaturze 850–1000°C (na etapie spalania gazów), a efektem procesu jest żużel. Po zakończeniu spalania objętość odpadów zostaje zredukowana nawet 15-krotnie, a masa około 3-krotnie. Powstałe spaliny ogrzewają kocioł parowy o mocach 6 MW energii elektrycznej i 17,5 MW energii cieplnej.

Innymi przykładami spalarni produkującej energię w kogeneracji są Instalacja Termicznego Przekształcania Odpadów Komunalnych w Poznaniu, która może przetworzyć 210 tys. ton odpadów rocznie, oraz nowa rekordzistka – otwarta w tym roku Warszawska Wytwórnia Energii (wydajność 265 tys. ton rocznie).

Czy zawsze odpady nienadające się do recyklingu mechanicznego muszą trafiać do ITPOK-ów? Tak najczęściej się dzieje, jednak ciekawym przykładem jest instalacja chemicznego recyklingu plastiku w Hiszpanii. Proces przetwarzania oparty jest tam na pirolizie, a odpady plastikowe trafiają do reaktora, w którym następuje ich rozkład w temperaturze od 400 do 500°C. W efekcie powstaje olej TACOIL, który trafia do rafinerii i służy do produkcji nowych wyrobów plastikowych.

Eksperci na Green Gas Poland: biogaz i biometan stoją w miejscu!

Energetyczny potencjał bioodpadów

Na energetycznym wykorzystaniu bioodpadów skorzystamy w dwójnasób. Z jednej strony ich przetwarzanie pozwala na ograniczenie emisji metanu i dwutlenku węgla, które naturalnie wydzielają się z frakcji bio. Kolejna korzyść to ograniczenie gazów odorowych, które są uciążliwe dla lokalnej społeczności. Warto przy tym pamiętać, że frakcja biodegradowalna stanowi nawet 30–40% strumienia odpadów komunalnych, co czyni ją istotnym źródłem potencjalnej produkcji kompostu i energii.

Jak wykorzystać ten potencjał? Zacznijmy od kompostowania. Podczas tlenowego rozkładu materii organicznej powstaje bezpieczny nawóz. Taką instalację posiada wspomniany Zakład Zagospodarowania Odpadów w Poznaniu, gdzie kompostowanie odbywa się w zamkniętych bioreaktorach. Bioodpady pochodzą z selektywnej zbiórki, a powstały kompost wykorzystywany jest do rekultywacji terenów.

Największa kompostownia w Europie znajduje się w Hiszpanii (a konkretnie w Murcii) – przetwarza ona 140 tys. ton rocznie odpadów. Trafiają tam nie tylko bioodpady komunalne, ale też osady ściekowe. Z kolei przykładów kompostowni w systemie zamkniętym można szukać w Niemczech. Te najbardziej zaawansowane są wyposażone w automatyczną kontrolę temperatury, wilgotności i napowietrzania w tunelach.

Energetyczny potencjał bioodpadów

Druga potencjalna korzyść to produkcja biogazu, z którego powstają prąd oraz ciepło, a po doczyszczeniu także biometan – można go zatłoczyć do sieci lub wykorzystać np. w miejskim transporcie. Niestety, nadal technologia beztlenowego rozkładu (w wyniku którego powstaje biogaz) jest obarczona wysokim kosztem inwestycyjnym, co w głównej mierze ogranicza rozwój rynku; i to do tego stopni, że w Polsce działa tylko 10 biogazowni komunalnych, a kolejne trzy są w budowie.

Jak to działa? W warunkach beztlenowych, jakie gwarantują komory fermentacyjne, zachodzą liczne procesy fizykochemiczne z udziałem mikroorganizmów, które rozkładają materię organiczną. Efektem zachodzących przemian jest produkcja biogazu, który jest mieszanką gazów. Wyprodukowany biogaz może być poddany oczyszczaniu i uszlachetnianiu, w efekcie czego uzyskuje się biometan. Powstały gaz można skierować do sieci ciepłowniczej (to robi na razie jedna instalacja w Polsce), a z kolei poferment można dalej wykorzystać jako środek nawozowy. Biometan znajduje szereg zastosowań: od możliwości przesyłu do sieci gazowej aż po zasilanie transportu publicznego oraz wsparcie systemu ciepłowniczego.

Rozwój rynku biogazowego może sprawić, że z czasem odpady komunalne w miastach staną się bardzo istotnym elementem lokalnych systemów energetycznych. Zaletą tego odnawialnego źródła jest fakt, że można je w pełni kontrolować, dostarczając energię do sieci wtedy, kiedy nie produkują jej panele fotowoltaiczne oraz wiatraki.

Białystok. Przez 10 lat ponad 1 mln ton odpadów mniej na wysypisku dzięki spalarni

To już się dzieje

Doskonałym przykładem instalacji biogazowej utylizującej bioodpady z selektywnej zbiórki jest Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych „Orli Staw” znajdujący się nieopodal Kalisza. Produktami procesu są biogaz, wykorzystywany do produkcji energii cieplnej i elektrycznej, oraz poferment.

Innym rozwiązaniem jest zagospodarowanie osadów z lokalnej oczyszczalni ścieków. Takie instalacje pracują w oczyszczalniach, wśród których należy wymienić oczyszczalnię Czajka w Warszawie, oczyszczalnię Dębogórze w Gdyni, oczyszczalnię Warta w Poznaniu oraz oczyszczalnię Kujawy w Krakowie.

Zachód produkuje biogaz na potęgę

Instalacje utylizujące bioodpady komunalne to rozwiązanie powszechne zwłaszcza w Europie Zachodniej (Niemcy, Szwecja, Dania, Francja). Dobrym przykładem są rozwiązania stosowane w Szwecji, gdzie instalacje biogazowe wykorzystujące odpady komunalne i osady ściekowe zasilają transport publiczny (jedną z nich odwiedzał Piotr Szewczyk z wymienionego wyżej ZUOK-u „Orli Staw”, a ta wizyta zainspirowała go do budowy biogazowni). Spora biometanownia działa w Finlandii w mieście Vaasa. Gaz wytwarzany z bioodpadów i osadów ściekowych zasila tam znaczną część transportu publicznego – ponad 75% przejazdów autobusowych. System oparty na lokalnej instalacji Stormossen pozwala jednocześnie ograniczyć zużycie oleju napędowego o ok. 280 tys. litrów rocznie.

Niestety, w Polsce nie powstała dotychczas ani jedna instalacja produkująca biometan na potrzeby transportu. Co ciekawe, doczekaliśmy się już nawet stacji przystosowanej do tankowania skroplonego biometanu, która jednak na razie będzie sprzedawać tylko… gaz ziemny. Powód? W Polsce na razie nie da się kupić bioLNG, a właściciel stacji, czyli PGK w Śremie, nie chce importować go na przykład z Niemiec.

W Polsce borykamy się też z przewlekłością procedur administracyjnych (ta wynika często ze skomplikowanych i wyśrubowanych przepisów) oraz fatalnej jakości selektywną zbiórką bioodpadów. Budowa biogazowni niejednokrotnie budzi też społeczny opór, który w przypadku wielu inwestycji doprowadził wręcz do ich zablokowania. Fakt faktem, taka inwestycja jest skomplikowana i wymaga chociażby poważnego podejścia do kwestii logistyki. Bez dobrze zorganizowanego systemu dostaw bioodpadów ich transport może być uciążliwy dla mieszkańców.

Należy jednak pamiętać, że Polska posiada istotny potencjał rozwoju sektora, wynikający z dużej ilości bioodpadów komunalnych oraz rozwiniętej infrastruktury gazowej.

Warszawska Wytwórnia Energii oficjalnie otwarta. Przełomowa inwestycja na Targówku

Ten problem może stać się rozwiązaniem

Odpady komunalne powinny stanowić nie tylko problem, którym musimy się zająć, ale też część rozwiązania. Mowa tu nie tylko o recyklingu, ale też o możliwości produkcji energii, która efektywnie może zasilić lokalne zapotrzebowanie.

Strategią rozwoju rynku energetycznego powinna być inwestycja w stabilne rozwiązania produkcji energii odnawialnej, w której biogazownie mogą stanowić istotny element transformacji energetycznej miast; podobnie zresztą jak nowoczesne i relatywnie niskoemisyjne ITPOK-i. Dzięki nim miasta odpowiedzialne za gospodarkę odpadami mogą stać się producentami energii z odpadów generowanych przez mieszkańców.

Dodatkowo każda ilość energii produkowanej lokalnie i z odnawialnych źródeł to krok w stronę uniezależnienia się od importowanych surowców kopalnych. Ostatnie lata, od początku wojny Rosji z Ukrainą aż po konflikt między USA i Izraelem a Iranem, pokazały, że w niespokojnym świecie coraz trudniej polegać na tych źródłach energii.

dr inż. Anna Smurzyńska-Łukasik

Wszystkie artykuły z miesięcznika “Energia i Recykling” publikujemy w otwartym dostępie!