TERMICZNE PRZEKSZTAŁCANIE ODPADÓW. Definicja pojęcia - termiczne przekształcanie odpadów | ekologia.pl
Ekologia.pl Wiedza Encyklopedia termiczne przekształcanie odpadów
Definicja pojęcia:

termiczne przekształcanie odpadów

Spis treści

Termiczne przekształcanie odpadów – technologia unieszkodliwiania odpadów komunalnych i odpadów przemysłowych polegająca na procesie ich spalania (mineralizacji) zachodzącym w warunkach tlenowych przy wysokich temperaturach (850-1000°C), pirolizie (odgazowaniu), czyli beztlenowym rozkładzie odpadów pod wpływem wysokiej temperatury (500-800°C), oraz zgazowaniu (półspalaniu) – rozkładzie odpadów w wysokich temperaturach (600-900°C) z dodatkiem czynnika zgazowującego (tlenu, powietrza, pary wodnej, wodoru). Termiczne przekształcanie odpadów umożliwia znaczną redukcję ilości odpadów deponowanych na składowiskach lub wyrobiskach poeksploatacyjnych; produkty końcowe procesów spalania, pirolizy i zgazowania odpadów wykorzystywane są do produkcji paliwa i wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej. Jest jednak technologią bardzo kosztowną, co wiąże się z wysokimi  kosztami instalacji oraz użytkowania urządzeń wykorzystywanych w procesach termicznej obróbki odpadów. Spalanie odpadów wywiera niekorzystny wpływ na środowisko naturalne w związku z emisją dużych ilości szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery (zawierających m.in. tlenki azotu, tlenki siarki, chlorowodór, dioksyny, furany, lotne węglowodory, związki metali ciężkich, sadze, lotne popioły) i koniecznością składowania toksycznych produktów spalania (głównie popiołów o wysokiej zawartości związków mineralnych).

Unieszkodliwianie odpadów

Unieszkodliwianie odpadów, określane również mianem utylizacji bądź likwidacji odpadów, obejmuje szereg technologii przetwarzania odpadów polegających na zmianie ich fizycznych, chemicznych i biologicznych właściwości w celu doprowadzenia do stanu nie stwarzającego zagrożenia dla życia i zdrowia ludzi oraz środowiska naturalnego.

Metody unieszkodliwiania odpadów bytowo-gospodarczych (komunalnych), przemysłowych i niebezpiecznych, nie nadających się do ponownego wykorzystania (odzysku) obejmują:

Hierarchia postępowania z odpadami. Źródło: shutterstock

Spalanie (mineralizacja) odpadów

Spalanie (mineralizacja) odpadów jest metodą termicznego przekształcania stałych odpadów bytowo-gospodarczych (komunalnych), stałych i płynnych odpadów przemysłowych, palnych odpadów niebezpiecznych, osadów ściekowych i odpadów pochodzenia zwierzęcego. Proces spalania odpadów polega na mineralizacji, czyli całkowitym rozkładzie złożonych związków organicznych do prostych związków nieorganicznych (mineralnych) w wyniku ich utleniania pod wpływem wysokich temperatur (850-1000°C). Spalanie jest procesem egzoergicznym, przebiegającym z wydzieleniem energii do otoczenia; energia ta wykorzystywana jest jako ciepło bądź wykorzystywana jest w produkcji energii elektrycznej.


Głównymi produktami procesu spalania odpadów są:

  • gazy odlotowe składające się z zanieczyszczeń gazowych i pyłowych, m.in. dwutlenku węgla (CO₂), tlenku węgla (CO), pary wodnej (H₂O), dwutlenku siarki (SO₂), tlenków azotu (NOₓ) – tlenku azotu (NO) i dwutlenku azotu (NO₂), chlorowodoru (HCl), lotnych węglowodorów, sadzy oraz lotnych pyłów i popiołów stanowiących nośniki związków metali ciężkich i toksycznych związków organicznych (dioksyn, furanów); podlegające oczyszczaniu przed ich emisją do atmosfery;
  • odpady procesowe złożone z żużla i popiołów paleniskowych, pyłów kotłowych, popiołów lotnych i pozostałości stałych powstających w trakcie oczyszczania gazów odlotowych z zanieczyszczeń szkodliwych dla środowiska naturalnego; podlegające procesowi stabilizowania i zestalania przed ich zdeponowaniem na odpowiednio przygotowanych składowiskach odpadów.

Termiczna obróbka odpadów w spalarniach odpadów polega głównie na ich spalaniu w piecu z paleniskiem rusztowym w temperaturze 1000°C (technologia rusztowa) bądź ich spalaniu na złożach kwarcowych (złożach fluidalnych) w temperaturze wynoszącej 850°C (technologia fluidalna). Technologia rusztowa umożliwia znaczną redukcję ilości odpadów przeznaczonych do składowania (powyżej 90%); w procesie spalania odpadów powstają jednak szkodliwe dla środowiska zanieczyszczenia gazowe i pyłowe, co stwarza konieczność stosowania systemów oczyszczania (np. usuwania lotnych pyłów za pomocą elektrofiltrów, usuwania tlenków azotu za pomocą selektywnej redukcji katalitycznej). Technologia fluidalna jest procesem mniej wydajnym i trudniejszym w prowadzeniu; w związku z niższą temperaturą spalania odpadów powstają mniejsze ilości szkodliwych pyłów i gazów. Spalanie jest bardzo kosztowną metodą utylizacji odpadów, co związane jest głównie z wysokimi kosztami instalacji oraz użytkowania urządzeń wykorzystywanych w procesach termicznego przekształcania odpadów.

Spalanie odpadów w piecu z paleniskiem rusztowym (rusztowa technologia spalania odpadów). Źródło: Ole Poulsen (The original uploader was Claush66 at English Wikipedia.), Public domain, via Wikimedia Commons

Piroliza (odgazowanie odpadów)

Piroliza, czyli odgazowanie odpadów, stanowi metodę termicznego przekształcania stałych i płynnych odpadów komunalnych (głównie szpitalnych), odpadów przemysłowych, odpadów  niebezpiecznych i osadów ściekowych. Piroliza polega na termicznym rozkładzie organicznej frakcji odpadów (tzw. rozkładzie pirolitycznym), zachodzącym w wysokich temperaturach (500-800°C) w warunkach beztlenowych (bez dostępu tlenu lub powietrza atmosferycznego) przy braku zewnętrznych czynników utleniających. Piroliza jest procesem endoergicznym, czyli procesem wymagającym dostarczenia energii z otoczenia zewnętrznego.


Proces pirolizy obejmuje suszenie oraz termiczną konwersję odpadów, w wyniku których powstają:

Piroliza odpadów jest metodą termicznego utylizacji odpadów pozwalającą na redukcję ilości odpadów deponowanych na składowiskach oraz ich pełne unieszkodliwienie pod względem sanitarnym. Dużą zaletą pirolizy jest również znaczne ograniczenie emisji szkodliwych dla środowiska zanieczyszczeń gazowych i pyłowych, które pojawiają się wyłącznie na etapie spalania gazowych produktów tego procesu. Rozkład pirolityczny odpadów jest technologią kosztowną; wykorzystywany jest więc głównie w procesach termicznej przeróbki odpadów medycznych i odpadów niebezpiecznych. Produkty końcowe pirolizy mają zastosowanie w produkcji paliwa oraz wykorzystywane są do wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej.

Odzysk energii w procesie spalania odpadów komunalnych. Źródło: shutterstock

Zgazowanie (półspalanie) odpadów

Zgazowanie odpadów, określane również mianem półspalania odpadów, jest technologią termicznego przekształcania odpadów komunalnych (np. odpadów medycznych), odpadów przemysłowych oraz odpadów niebezpiecznych. Zgazowanie polega na rozkładzie frakcji organicznej odpadów w wysokich temperaturach (600-900°C) z dodatkiem ściśle określonej ilości tzw. czynnika zgazowującego (głównie tlenu i powietrza atmosferycznego, a także pary wodnej, wodoru lub dwutlenku węgla). Zgazowanie, w odróżnieniu od procesu całkowitego spalania, zachodzi w warunkach niedoboru tlenu (ilości poniżej wartości stechiometrycznej). Specyficznym rodzajem metody zgazowania odpadów jest zgazowanie plazmowe zachodzące w dużo wyższych temperaturach (1800-2300°C), wykorzystywane głównie do neutralizacji toksycznych odpadów przemysłowych (np. odpadów chemicznych).


Głównym produktem procesu zgazowania odpadów jest gaz syntezowy (syngaz) stanowiący mieszaninę wodoru (H₂), tlenku węgla (CO), metanu (CH₄), dwutlenku węgla (CO₂), a także azotu cząsteczkowego (N₂) (w obecności powietrza jako czynnika zgazowującego). Produkty uboczne tego procesu termicznej konwersji odpadów stanowią stałe pozostałości mineralne (nieorganiczne) (głównie żużle, popioły i smoły). Końcowe etapy procesu zgazowania mają charakter procesów egzotermicznych, zachodzących z wydzielaniem energii do otoczenia, która wykorzystywana jest jako energia cieplna lub przetwarzana jest na energię elektryczną.  Gaz syntezowy wykorzystywany jest jako paliwo odnawialne, gaz opałowy oraz niezbędny surowiec w licznych syntezach chemicznych (m.in. w produkcji metanolu, etanolu, wodoru, syntetycznego gazu naturalnego i benzyny syntetycznej). Technologia zgazowania odpadów, analogicznie do pirolizy, cechuje się znacznie mniejszą emisją szkodliwych pyłów i gazów

Produkcja gazu syntezowego (syngazu) w procesie zgazowania odpadów. Źródło: Nesdon, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Indeks nazw
Szukaj lub wybierz według alfabetu
A B C D E F G H I J K L Ł M N O P Q R S Ś T U V W X Y Z Ź Ż
Znaki ekologiczne
Ecolabel
Ecolabel
4.9/5 - (20 votes)
Subscribe
Powiadom o
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments