Technologie nízkoteplotní pyrolýzy organických látek je známá pod názvem Fischer-Tropschova syntéza. V současnosti pomáhá řešit dva problémy: Doplňuje bilanci kapalných paliv, aniž zasahuje do výroby potravin a likviduje biologicky rozložitelné odpady.
Německá firma Inter Ingeneering již několik let provozuje v řeckém městě Korfu zařízení na zpracování asi 100 tisíc tun komunálního odpadu s obsahem asi 30 tisíc tun organické hmoty, kterou je možno přeměnit na zhruba 15 milionů litrů kapalného paliva. Použita je zde americká biotechnologie BIO 2 DI.
Biopaliva druhé generace
Biopaliva ze zemědělských plodin začínají konkurovat výrobě potravin. Proto je stále větší zájem především o kapalná biopaliva druhé generace, které je možno vyrobit i z nepotravinářských surovin, například z komunálního odpadu. Biotechnologie BIO 2 DI výroby syntetického paliva (syn-nafty) využívá jako vstupní surovinu pevný, netříděný komunální odpad.
Pevný komunální obsahuje zhruba 80 – 90 % polymerovaných hydrokarbonových molekul. Depolymerizací nízkoteplotní pyrolýzou v rozsahu teploty od 180 do 380 oC mohou být „dlouhořetězové“ molekuly rozloženy na kratší s přibližně 10 – 20 atomy uhlíku. Taková struktura je v podstatě již ekvivalentní kapalným frakcím ropy typu motorové nafty.
Vzniklé syntetické palivo je chemickými a fyzikálními vlastnostmi téměř identické s klasickými fosilními palivy a v některých parametrech je dokonce předčí – například neobsahuje nečistoty a nevhodné příměsi a má vyšší cetanové číslo, což v celkové energetické bilanci znamená asi 5 % energie navíc.
Kromě komunálního odpadu lze k výrobě syn-nafty využít i jiné organické suroviny, především vedlejší výrobky nebo „odpady“ ze zemědělství (slámu, tráva, výlisky z olejnin a ovoce, odpady z čističek zrnin a podobně), všechny druhy plastových odpadů, papír, dřevo, pneumatiky, tuhé odpady z čističek odpadních vod, ale také živočišné odpady, kafilerní moučky a podobně. Přednosti této biotechnologie jsou tedy více než zřejmé.
Popis technologické linky
- Příjem odpadu
Netříděný komunální odpad se sběrné sítě nebo od subdodavatelů přichází do příjmového zásobníku, který je umístěn, stejně jako další zařízení pro přípravu suroviny, v uzavřené a přes filtry odvětrávané hale. Tím se podstatně omezí zápach pro okolí.
- Vstupní úprava
Neorganické částice v odpadu jsou před zpracováním standardním způsobem odstraněny na třídicí lince. Vytříděný odpad se drapákovým manipulátorem předává na dopravník k drtiči. Hrubě rozdrcený odpad pak prochází magnetickým separátorem a dalším třídičem a je vkládán do rozpouštěcí (rozvlákňovací) nádrže.
- Vytvoření emulze
Rozpouštěcí nádrž je zčásti naplněné procesní kapalinou, do které se přidává substrát tak, aby vznikla organická emulze s obsahem asi 12 % sušiny, která je vhodná i pro fermentaci v bioplynovém zařízení (je součástí linky). Těžší materiály klesají ke dnu a oddělují se. Emulse je odváděna na vibrační síto, které zadrží částice větší než 6 mm. Obsah vody v materiálu tím klesne až na asi 40 %.
- Sušení suroviny
Na sítech zachycený materiál je dosušen v bubnové sušárně na obsah vody asi 15 %. K sušení se využívá elektřina a teplo z kogenerační jednotky bioplynového zařízení. Usušený materiál se dále jemně drtí až na částice menší než 0,5 mm. Takto upravený substrát je již vhodný pro konverzi na syn-naftu.
- Výroba bioplynu
Organický roztok, který prošel sítem, je ideální surovinou pro výrobu bioplynu. Kogenerační jednotka připojeného bioplynového zařízení dodává elektřinu a teplo pro další fáze technologie. Tím je obvykle pokryta větší část potřeby tepla k sušení a zajištění energetické bilance linky. Do sítě se obvykle dodávají jen přebytky elektřiny za výhodné výkupní ceny.
- Nízkoteplotní pyrolýza
Usušený a rozdrcený organický materiál (vlhkost do 15 %, zrnitost < 0,5 mm ) se vkládá do reaktoru, který je naplněn tzv. kontaktním olejem. Ohřevem na asi 350 °C se spustí zplyňovací a krakovací proces, jehož výstupem jsou různé druhy kapalných uhlovodíků typu motorové nafty, benzinu, kerosenu nebo těžkého topného oleje..
- Další využití plynů
Nezkapalněné plyny (především metan) se dále využívají k pohonu plynové turbiny nebo plynového motoru, které pohánějí generátor. Vyrobená elektřina se spotřebuje ve výrobním procesu nebo dodává do sítě. Přistavený plynojem vyrovnává rozdíly mezi produkcí plynu a jeho okamžitou spotřebou.
- Cyklus horkého oleje
Horký olej z reaktoru je kontinuálně odebírán ze spodní části konvektoru a prochází filtračním lisem, který odstraní nečistoty (popeloviny, zbytky katalyzátoru, písek, silikony atd.). Vytvořený “filtrační koláč” představuje asi 5 – 10 % z hmotnosti vstupního materiálu. Může být využit například jako plnidlo do silničního asfaltu, takže výrobní celá technologie je prakticky bezodpadová.
Bioodpady mají potenciál
Statistiky uvádějí, že v jednotlivých krajích ČR vznikne ročně asi 600 – 700 tis. tun biologických odpadů, z toho komunální odpad činí asi 200 tis. tun. V současnosti se většinou ukládají na skládky nebo nákladně spalují ve spalovnách, částečně se kompostují. Ve skutečnosti ale představují významný a stále rostoucí potenciál pro výrobu syntetických kapalných paliv.
Hodnoty uvedené tabulkách 1, 2 a 3 se týkají dosud největšího závodu na výrobu kapalných paliv z bioodpadů a biomasy v Evropě. Jiné provozy obvykle ročně zpracují jen asi 6000 až 10 000 tun suché hmoty a vyrobí asi 3 mil. litrů paliva. Tato výroba proto může být vhodným doplňkem ke standardní produkci každé větší bioplynové stanice.
