ArrowÚvod / Energetické využitie odpadu / Životné prostredie

Vplyv na životné prostredie

Zariadenie na energetické využitie odpadu (ZEVO) je technické zariadenie slúžiace na redukciu odpadu, ktorý by inak skončil na skládke. V súčasnosti sa však pozornosť upriamuje najmä na využitie energie uloženej v odpade. Tá sa v prípade skládkovania odpadu nenávratne stratí pod zemou a zmení sa na zmes skleníkových plynov, ktoré sa postupne uvoľňujú do atmosféry. Pri skládkach rovnako hrozí riziko uvoľňovania nebezpečných látok do podzemných vôd.

V nasledujúcom texte si podrobne vysvetlíme, prečo je pre laickú verejnosť pojem „spaľovňa“ stále „toxický“, akými zásadnými zmenami prešli spaľovne za posledných 20 rokov a v čom spočíva rozdiel medzi pojmom spaľovňa a ZEVO. Zároveň sa budeme venovať otázke, prečo je dnes ZEVO neodmysliteľnou súčasťou koncepcie cirkulárnej ekonomiky.

ZEVO si v podstate môžeme predstaviť ako relatívne malú elektráreň alebo tepláreň, ktorá namiesto fosílneho paliva, prípadne namiesto biomasy využíva ako palivo zmesový komunálny odpad a v menšej miere aj priemyselný odpad z kategórie nie nebezpečného odpadu. Rozdiel medzi klasickou elektrárňou a ZEVO-m je teda v zložení paliva do kotlov a v prísnejších emisných a technických limitoch pre ZEVO.

Aké látky sú sledované a aké limity platia pre ZEVO?

V nasledujúcom prehľade sú zobrazené chemické látky, ktoré sú sledované vo všetkých zariadeniach na energetické využitie odpadu v Európskej únii v porovnaní s inými energetickými zdrojmi (uhlie, biomasa atď). Tieto chemické látky sú súčasťou spalín, ktoré vznikajú v kotli, putujú cez zariadenie na čistenie spalín, kde dôjde k ich maximálnej možnej redukcii a zostatky sú následne prostredníctvom komína vyvedené do atmosféry.

Pri vyústení dymovodu do komína je inštalované zariadenie nazývané AMS (automatický monitorovací systém), ktoré analyzuje prítomnosť uvedených látok v spalinách. AMS tieto údaje kontinuálne zaznamenáva a poskytuje tak podklady pre kontrolu inšpekciou životného prostredia. Zariadenie AMS inštaluje a pravidelne kontroluje nezávislá certifikovaná organizácia, čo zaručuje transparentnosť celého procesu.

Ťažké kovy Dioxíny
TZL SO2 NOx CO TOC HCl HF NH3 Cd
+Ti
Hg Sb+As
+Pb+Cr
+Co+Cu
+Mn+Ni
+V
PCDD
+PCDF
PCCD
/F+DI
PCB
Biomasa
Rašelina
Nafta / Mazut
Uhlie
Plyn všeobecne
Vysokopecný plyn
Oceliarsky plyn
Koksárenský plyn
Spaľovanie odpadu v cementárni
ZEVO - 2018
ZEVO - 2019*
Kontinuálne meranie
Diskontinuálne meranie

Na základe uvedeného prehľadu je zrejmé, že zariadenia na energetické využitie odpadu podliehajú najprísnejšej kontrole. Napríklad dioxíny sú kontrolované len pri týchto zariadeniach napriek tomu, že tieto látky sa produkujú hlavne pri spaľovaní uhlia a biomasy.

Rozdiel v dôslednosti, ktorá sa kladie na prevádzku ZEVO, je ešte výraznejšie viditeľný pri porovnaní hodnôt emisných limitov. V nasledujúcom prehľade je porovnanie emisných limitov platných pre nové zariadenia, pričom existujúce iné zariadenia spaľujúce uhlie alebo biomasu majú platné aj podstatne vyššie limity v podobe výnimiek (niekedy aj niekoľkonásobne vyššie). Pre ZEVO žiadne výnimky neexistujú. Tieto zariadenia musia bezvýhradne spĺňať zákonné limity.

TZL(mg/m3) SO2 NOx CO TOC HCl HF NH3
Biomasa 20 200 250 250 50
Rašelina 20 300 400 250
Nafta / Mazut 30 350 300
Uhlie 30 400 300 250
Plyn všeobecne 5 400 100 100
Vysokopecný plyn 10 35 100 100
Oceliarsky plyn 30 35 100 100
Koksárenský plyn 5 400 100 100
Spaľovanie odpadu v cementárni 30 50 500 10 10 1
ZEVO - 2018 10 50 100 50 10 10 1
ZEVO - 2019* <2-5 5-30 50-120 10-50 <3-10 <2-6 <1 2-10
* nové BAT prijaté v SR do konca roka 2019
Ťažké kovy Dioxíny
Cd+Ti
(mg/m3)
Hg
(ug/m3)
Sb+As+Pb
+Cr+Co+Cu
+Mn+Ni+V
(mg/m3)
PCDD
+PCDF
(ng/m3)
PCDD/F
+dIPCB
(ng/m3)
Biomasa
Rašelina
Nafta / Mazut
Uhlie
Plyn všeobecne
Vysokopecný plyn
Oceliarsky plyn
Koksárenský plyn
Spaľovanie odpadu v cementárni 0,05 50 50 0,1
ZEVO - 2018 0,05 50 50 0,1
ZEVO - 2019* 0,005-0,02 <5-20 <5-20 <0,01-0,04 <0,01-0,06
* nové BAT prijaté v SR do konca roka 2019

Z uvedených prehľadov je evidentné, že emisné limity sú pre ZEVO najprísnejšie spomedzi ostatných spaľovacích zariadení v iných odvetviach. Navyše, nové pravidlá od roku 2019 ich dokonca ešte sprísnia!

V nasledujúcom texte sa detailne pozrieme na jednotlivé chemické látky emitované pri energetickom zhodnotení odpadu.

TZL – tuhé znečisťujúce látky (prachové častice nachádzajúce sa v spalinách)

Laicky povedané, TZL je tmavý dym, ktorý je asi najviditeľnejšou zložkou emisií. Je pravda, že tieto prachové častice majú od určitej koncentrácie negatívny vplyv na ľudské zdravie a hlavne na dýchacie cesty.

Celkové emisie TZL boli v roku 2017 na Slovensku v objeme 5 168 ton. ZEVO v Košiciach, ktorá spaľuje okolo 100 000 ton odpadu ročne, vyprodukovala 0,79 tony TZL a podieľala sa na znečistení ovzdušia pomerom 0,015 %, teda 15 v rozsahu promile.

Porovnajme si ZEVO s iným zariadením, ktoré je umiestnené v blízkosti obývaných zón, napríklad v súčasnosti veľmi populárne kotolne na drevnú štiepku.

Kotolňa v Zlatých Moravciach v roku 2017 vyprodukovala 7,13 tony TZL, čo je asi 9 násobok toho, čo vyprodukovalo ZEVO v Košiciach, pričom poskytuje len asi polovičný tepelný výkon. Treba poznamenať, že obidve slovenské zariadenia na energetické využitie odpadu sa nevyskytujú v zozname 100 najväčších producentov TZL.

Najväčšími producentmi TZL na Slovensku je oceliarensky priemysel a cementárne. Výrazným zdrojom je aj domáce spaľovanie dreva a uhlia, ale pomerne kurióznym príkladom je aj zábavná pyrotechnika.

CO – oxid uhoľnatý

Oxid uhoľnatý (CO) je produktom spaľovania z priemyselných pecí, kotlov a iných technologických zariadení spaľujúcich plynné, kvapalné a tuhé palivá. Zároveň je najškodlivejšou zložkou výfukových plynov. Hlavný negatívny efekt CO spočíva v blokovaní prísunu kyslíka k tkanivám ľudského organizmu.

Celkové emisie CO na Slovensku boli v roku 2017 v objeme 152 718 ton. Košické ZEVO vyprodukovalo približne 16 ton CO, čo predstavuje 0,011 %.

Najväčšími zdrojmi emisií CO sú opäť oceliarensky priemysel, cementárne, ale aj teplárne. Rovnako ako pri TZL ani jedno slovenské zariadenie na energetické využitie odpadu nefiguruje v zozname 100 najväčších znečisťovateľov.

NOx – oxidy dusíka

Oxidy dusíka (NOx) vznikajú v technických zariadeniach, v ktorých dochádza k spaľovaniu pri vysokých teplotách, sú taktiež súčasťou výfukových plynov motorových vozidiel. Môžu spôsobiť mierne až ťažké zápaly priedušiek alebo pľúc a taktiež sa podieľajú na poškodzovaní ozónovej vrstvy, okysľovaní dažďových zrážok a tvorbe smogu.

Celkové emisie NOx boli v roku 2017 na Slovensku v objeme 26 475 ton. ZEVO v Košiciach vyprodukovala 52,83 tony NOx, čo predstavuje podiel 0,19 %. Na porovnanie, Košická tepláreň vyprodukovala v tom istom roku 258 ton NOx.

Najväčšími zdrojmi emisií na Slovensku sú oceliarensky priemysel a energetika. Veľmi významným zdrojom je však aj automobilová doprava. Ak by sme chceli porovnať emisie košického ZEVA s emisiami automobilovej dopravy, objem emitovaných 52 ton NOx by sa dal porovnať s celoročnou prevádzkou (cca 300 prac. dní) 75 kamiónov normy Euro 5 alebo 700 kamiónov normy Euro 6, čo pri množstve nákladných áut na našich cestách predstavuje marginálny podiel.

SO2 – oxid siričitý

Oxid siričitý (SO2) je plynná látka, ktorá pôsobí dráždivo na sliznice dýchacích ciest a na očné spojivky. SO2 je obsiahnutý vo výfukových plynoch spaľovacích motorov, no vzniká aj pri spaľovaní fosílnych palív alebo pri spracovávaní rúd obsahujúcich síru.

Celkové emisie SO2 na Slovensku v roku 2017 predstavovali 25 243 ton. ZEVO v Košiciach vyprodukovala približne 2,3 tony SO2, čo predstavuje podiel 0,001 %. Hlavnými zdrojmi SO2 je hutnícky priemysel a energetika.

PCDD/F – Dioxíny a furány

Pod zažitým skráteným názvom dioxíny sa skrývajú dve rozsiahle skupiny chemických látok – polychlorované dibenzo-p-dioxíny (PCDD) a polychlorované  dibenzofurány (PCDF). Dioxíny vznikajú ako nežiaduci produkt pri spaľovaní fosílnych palív a odpadu. Do prostredia sa uvoľňujú aj počas priemyselnej výroby, ktorá pracuje s chlórom (chemický, textilný, papierensky priemysel), svojím dielom prispieva aj metalurgia.

Vzhľadom na to, že povinnosť merať PCDD/F platí len pre zariadenia na energetické využitie odpadu, nie je možné priame porovnanie s inými segmentami energetiky. Ale môžeme si pomôcť dátami z Nemecka, ktoré je známe výrazným zastúpením takýchto zariadení (v súčasnosti 67 zariadení ZEVO a 34 zariadení na energetické využitie RDF, teda odpadu upraveného do podoby alternatívneho paliva). Po roku 1990, keď boli uvedené do praxe nové sprísnené limity pre emisie dioxínov, klesli emisie PCDD/F zo 400 gramov v roku 1990 na 2 gramy v roku 2004. Napriek nárastu kapacity zariadení sa toto číslo znížilo na 0,65 gramu v roku 2014.

V súčasnosti predstavujú emisie dioxínov z takýchto zariadení približne 1 % celkových emisií v Nemecku. Najväčšími zdrojmi dioxínov sú oceliarensky priemysel (24 gramov) a domáce spaľovanie dreva (15 gramov). Pre zaujímavosť, počas osláv milénia v Londýne bolo odpálených 35 ton pyrotechniky, toto množstvo počas 15 minút ohňostroja vyprodukovalo toľko dioxínov ako 100 rokov prevádzky londýnskej spaľovne (South east London CHP).

Zaujímavé je porovnanie emisií dioxínov pre rôzne zdroje:

V súčasnosti platí pre zariadenia ZEVO limit 0,1 nanogramu (ng) na kubický meter spalín. Bežne dosahované hodnoty sú na úrovni 0,01 ng/m3, čo je už na hranici možností meracej techniky. V roku 2019 sa očakáva ďalšie sprísnenie emisných limitov a zavedenie kontinuálneho merania emisií.

Porovnanie emisií teplárne na biomasu/uhlie a ZEVO

Na porovnanie sme si vybrali zariadenie, ktoré je bežne umiestnené blízko obytných zón a poskytuje dodávku tepla pre centrálny systém vykurovania. Ako príklad je klasická tepláreň s fluidným kotlom na biomasu s parným výkonom 75 ton za hodinu a dvoma kotlami na hnedé uhlie, ktoré pracujú ako doplnenie biomasového kotla v prípade potreby. Za ZEVO budeme porovnávať linku kotla K1 v Košiciach, ktorá tiež dodáva teplo do systému zásobovania teplom mesta Košice. Kvôli výkonovým rozdielom porovnáme len koncentrácie znečisťujúcich látok v spalinách. Najprv porovnajme emisné limity, ktorými sa zariadenia musia riadiť.

Emisný limit v mg/m3

Drevná štiepka
Hnedé uhlie
Komunálny odpad

Drevná štiepka a hnedé uhlie sú palivá používané v klasickej teplárni, komunálny odpad sa používa ako palivo v ZEVO Košice. Sú tu evidentné zásadné rozdiely.

Teraz si porovnajme skutočné hodnoty emisií produkované v priebehu decembra 2018, teda počas vykurovacej sezóny. Pre zaujímavosť je pridané porovnanie nového poľského zariadenia na energetické využitie odpadu v meste Bydhosť (spustená do prevádzky v roku 2016). Z porovnania je evidentný rozdiel v záťaži pre životné prostredie pri poskytovaní rovnakej služby, teda dodávke tepla do siete.

Emisie 12/2018 v mg/m3

Tepláreň
ZEVO Košíce
ZEVO Bydgoszcz

Emisie produkované v roku 2018 v rámci ZEVO Košice

Na nasledujúcich dvoch grafoch si teraz porovnajme skutočne prísne limity, ktoré platia pre ZEVO Košice, s reálnymi hodnotami, ktoré zariadenie po vyčistení spalín dosahuje.

Emisie linky K1 v roku 2018 v mg/m3

Zákonný limit
Kotol K1

Emisie linky K2 v roku 2018 v mg/m3

Zákonný limit
Kotol K2

Príprava nových referenčných dokumentov BREF WI

V súčasnosti je v príprave nový súbor dokumentov BREF WI (určených pre zariadenia na energetické využitie komunálneho odpadu). Pôvodné BREF dokumenty platia od roku 2006 a definujú BAT (najlepšie dostupné techniky) pre celý sektor energetického využitia odpadu.

Aktuálne je hotový finálny návrh, ktorý by mal byť v priebehu roka 2019 schválený európskym parlamentom. Členské štáty EÚ budú povinné obsah dokumentov zapracovať do národnej legislatívy v priebehu 4 rokov.

Tu je stručný zoznam zásadných zmien oproti BREF 2006:

  • Emisné limity definované v BREF WI budú pre členské štáty záväzné. Doteraz boli len odporúčané.
  • Kladie sa dôraz na využitie energie z odpadu, nie na jeho likvidáciu.
  • Emisné limity budú musieť byť dodržané aj počas mimoriadnych udalostí, napr. porúch. Nebude dovolené obídenie technológií na čistenie spalín.
  • Výrazná zmena nastáva v sledovaní emisií dioxínov, namiesto vzorkovania 2-krát ročne sa zavádza semikontinuálne meranie s minimálnou frekvenciou 1x mesačne. Zároveň sa zavádza meranie „dioxin like PCB“ (zlúčenín PCB).
  • Sprísňujú sa emisné limity pre Ortuť (z 50 na 20 ug) a zavádza sa povinnosť kontinuálneho merania.
  • Sprísňujú sa limity pre oxidy dusíka (NOx) až na technologické limity SNCR technológie, čo môže v niektorých prípadoch vyžadovať prechod na SCR technológiu.
  • Do databázy BAT pribudlo niekoľko nových technológií a technologických postupov a boli odstránené neaktuálne technológie, napr. pyrolýza.
  • Definované rovnice pre výpočet energetickej účinnosti spaľovní odpadu.