Přeměnit odpad v produkt. Unikátní technologie v trutnovské čističce vyrábí z kalu bezpečné hnojivo
Jednou z možností, jak z čistírenského kalu nejen odstranit nebezpečné látky, ale také vytvořit hnojivo, je pyrolýza. V Česku je zatím jediná pyrolýzní technologie v čistírně v Trutnově. Tamější produkt pyrolýzy zvaný karbochar letos v březnu získal certifikaci jako pomocná půdní látka a v červenci jej pak jako první podobný produkt v Česku přestal krajský úřad Královéhradeckého kraje řadit do katalogu odpadů.
Technologie zpracování kalu pyrolýzou může mnoha čistírnám pomoci se vypořádat s přísnější legislativou a udělat z odpadu produkt uplatnitelný na trhu.
23:55
Velkou část směsného odpadu stále tvoří recyklovatelné materiály, říká antropolog Sosna
Číst článek
„Pyrolýza je proces, při kterém se uhlíkatý materiál přeměňuje za vyšší teploty a bez přístupu volného kyslíku na jednotlivé složky. První z nich je pyrolýzní plyn. Kapalnou složkou je pyrolýzní kondenzát, u kterého můžeme ještě rozlišit organickou část a vodu. Pokud pyrolýzou prochází čistírenský kal, pevná složka se označuje jako karbochar. Jde o hlavní produkt celé pyrolýzy,“ popisuje Michael Pohořelý, který je předsedou České asociace pro pyrolýzu a zplyňování (CPGA).
Pokud je karbochar kvalitní a nezávadný, dá se na trhu uplatnit jako pomocná půdní látka, která půdu vylehčí a zlepší její schopnost zadržovat vodu. Nejlépe se hodí na městskou zeleň nebo třeba golfová hřiště. Aby pyrolyzér dokázal kal zpracovat na kvalitní karbochar, je ale nejprve nutné jej zbavit vlhkosti. „To má na starosti sušárna, která může být buď nízkoteplotní, jako v případě čistírny v Trutnově, nebo solární,“ říká Pohořelý.
V Česku unikátní technologie
Pyrolyzér, který v čistírně v Trutnově-Bohuslavicích zpracovává kal od září 2020, sestavila německá firma Pyreg. Pořízení stálo celkově 58 milionů korun. Čtvrtinu investice pokryla dotace v rámci Operačního programu Životní prostředí. Celá pyrolýzní jednotka – tedy sušárna kalu a pyrolyzér – není nijak zvlášť prostorná. Délka sušárny je jen něco málo přes sedm metrů, reaktor pyrolyzéru je dlouhý přes dva metry.
Na začátku procesu do reaktoru pyrolyzéru vstupuje z násypky přes vzduchotěsný uzávěr vysušený kal. V tomto okamžiku má podobu částic o velikosti mezi půl a dvěma centimetry.
Dále se kal posunuje dvouplášťovým reaktorem za nepřístupu vzduchu, který se zahřívá spalinami ve vnějším plášti. Ty vznikají spálením primárního pyrolýzního plynu.
V reaktoru vzniká karbochar a také plyn, který z pyrolyzéru dále pokračuje do hořáku. Ten si můžeme představit jako komoru vytápěnou na teplotu okolo 950 stupňů Celsia. Zde se veškeré organické látky přeměňují na spaliny obsahující dusík, oxid uhličitý nebo vodní páry.
Velrybí trus je hnojivo, zjistil německý vědec Smetacek. Umělé výkaly by mohly zachránit planetu
Číst článek
Velmi výhodnou vlastností technologie je, že tyto spaliny v dalším kroku slouží k výrobě tepla, které je skrze tepelný výměník využité k sušení kalu v sušárně. Celý proces je tak do určité míry energeticky soběstačný.
Zbytek tepla, které je potřebné dodat, pak konkrétně v trutnovské sušárně zajišťuje teplo z horkovodu. Za výměníkem následuje ještě ventilátor a vypírka, ve které se ze spalin odstraňují kyselé složky. A nakonec, těsně předtím, než odcházejí zbytky spalin do komína, procházejí přes aktivní uhlík, který z nich případně odstraňuje těžké kovy a polokovy.
Množství tepla, které jde na sušení kalu z pyrolýzy, v případě trutnovské jednotky dokonce předčilo původní očekávání. Společnost HST Hydrosystémy, která je dodavatelem technologie, původně slibovala, že teplo vzniklé při procesu pokryje teplo potřebné v sušárně ze 30 procent.
V praxi se ale ukázalo, že to může být až 43 procent. Nová generace podobné technologie má pak dosáhnout až 60 procent díky keramickému filtru, který odstraní prach, a zvýší tak účinnost.
Těžké kovy jsou problém
Obecným základem ochrany veřejného zdraví i životního prostředí je předběžná opatrnost. Podle tohoto principu platí, že v případě, že neexistují dostatečné podklady pro potvrzení nezávadnosti, je použití dané látky omezené, nebo přímo zakázané. Jenže u čistírenských kalů takové pravidlo respektované není, přestože kromě živin a organické hmoty obsahují celou řadu anorganických i organických škodlivých látek.
Právě teploty během pyrolýzy dokážou některé typy škodlivin, jako jsou mikroplasty, patogeny, léčiva, pesticidy, hygienické přípravky, látky PFAS nebo hormonální znečištění z kalu téměř nebo úplně odstranit. Problém je však s těžkými kovy. Jejich koncentrace v materiálu se během pyrolýzy naopak zvyšuje.
„To, jaké množství těžkých kovů a polokovů bude ve výsledku karbochar obsahovat, nezávisí tolik na samotném procesu pyrolýzy, ale spíše na tom, kolik takových látek obsahuje kal, který do technologie vstupuje na začátku,“ uvádí Michael Pohořelý.
Trutnovský karbochar je na domácím i mezinárodním poli jedinečný. Podobný produkt vzniklý při pyrolýze kalu se zatím nikde v zahraničí jako pomocnou půdní látku registrovat nepodařilo.
3:29
Ústřední čistírna odpadních vod projde zásadní modernizací. Praha chce navýšit výrobu bioplynu
Číst článek
„V rámci Evropy mají technologii jen v Německu a Švédsku. Do takové fáze jako u nás se to tam zatím dostat nepodařilo,“ popisuje Jaroslav Fuka z HST Hydrosystémy, který má na úspěšně registraci trutnovského karbocharu zásluhy. Podle něj se sešlo několik příznivých okolností.
„Šlo o půlroční proces, který obnášel častou komunikaci se schvalovacím orgánem – Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským. Trutnovský karbochar ale bezpečně splnil všechny limity týkající se těžkých kovů. Velké pochybnosti ze strany expertů původně byly také ohledně obsahu polycyklických aromatických uhlovodíků, kam patří fenanthren, antracen, fluoranten nebo pyren. Potvrdily se ale výsledky rozborů z Německa, že jsou hodnoty překvapivě nízké,“ říká Fuka.
Úspěšnou registraci trutnovského karbocharu momentálně v zahraničí využívají jako argument při prosazování registrace vlastního produktu pyrolýzy.
Změnit nebo ponechat
Podnětem pro čistírny, aby si pořídily investičně náročnou, a ne úplně běžnou pyrolýzní jednotku, je hlavně zpřísňující se legislativa. Od nového roku by totiž měla platit přísnější kritéria pro hygienizaci (odstranění mikroorganismů) kalů předtím, než jdou na půdu.
Některé čistírny, jejichž kaly se tedy dosud do požadovaných limitů vešly a bylo možné je používat jako hnojiva bez zásadních předchozích úprav, budou mít podle novelizované vyhlášky 273/2021 Sb. problém. Řešením, jak se opět vejít pod limity, by mohla být právě pyrolýzní jednotka, která kal při přeměně na karbochar spolehlivě hygienizuje.
„Nové limity jsou už ve vyhlášce schválené, ale teď je na stole, jestli je nevrátit zpět na původní, méně přísné hodnoty,“ dodává Michael Pohořelý. „Některé firmy by kvůli přísnější legislativě musely investovat do nových technologií, a do toho se jim moc nechce,“ popisuje Pohořelý.
31:08
Pesticidy, hnojiva, kyselost. Většina půdy je v rukou uživatelů, kteří ji až drancují, tvrdí půdní mikrobiolog
Číst článek
Legislativa na evropské úrovni, která by upravovala využívání čistírenských kalů v zemědělství, je stará více než tři dekády, přičemž během let prošla jenom menšími úpravami. Podoba, která by odpovídala aktuálnímu stavu, se teprve připravuje. Stavbu pyrolýzní jednotky musí splňovat požadavky podle evropské směrnice EIA, která se zabývá mimo jiné vlivy technologií na životní prostředí.
Co se týče samotného karbocharu, aby v Česku mohl být použitý jako pomocná půdní látka, musí vyhovět požadavkům zákona o odpadech a vyhlášce 474/2000 Sb. o hnojivech, která určuje maximální množství nebezpečných bakterií, těžkých kovů a polycyklických aromatických uhlovodíků. Pokud karbochar obsahuje takových látek více, než dovoluje vyhláška, nesmí být aplikovaný přímo na půdu.
Přidají se další čistírny
Na pořízení pyrolýzní jednotky se připravuje také Vodárenská společnost Táborsko, pod kterou spadá vodohospodářská infrastruktura v Táboře, Sezimově Ústí a Plané nad Lužnicí.
Jak uvedl ředitel společnosti Lubor Tomanec, dodavatel technologie ještě není známý, teprve vzejde z výběrového řízení. Společnost se nicméně chystá do projektu investovat 250 milionů korun. Předpokládá se, že na to půjde z dotací z Operačního programu Životní prostředí více než třetina nákladů.
Zpřísňující se legislativa i to, že je likvidování kalů čím dál nákladnější, přiměly uvažovat o pořízení pyrolyzéru také Severomoravské vodovody a kanalizace Ostrava (SmVaK). Společnost se rozhodla spustit takový projekt ve dvou čistírnách, které pod ni spadají – v Havířově a v Novém Jičíně.
Hledáme koronavirus v odpadní vodě, říká česká expertka. Cílem je předpovědět další vlnu nákazy
Číst článek
Momentálně ale postupuje dále pouze havířovský projekt. Novojičínský byl pozastaven do té doby, než bude jasné, jestli se od nového roku požadavky na hygienizaci kalu zpřísní, nebo přece jen zůstanou na současných hodnotách.
„Pokud by podoba vyhlášky prošla novelizací, kaly, které Severomoravské vodovody a kanalizace produkují, by podle ní neměly takové vlastnosti, aby bylo nutné sušárnu a pyrolyzér budovat,“ popisuje mluvčí SmVaK Marek Síbrt.
Co do budoucna
Za účelem hygienizace kalu není nutné hned investovat do celé pyrolýzní jednotky, stačí si pořídit sušárnu, která mikroorganismy v kalu zvládne zneškodnit sama o sobě. Do budoucna je ale podle Michaela Pohořelého z CPGA nutné umět kal nejen zbavit nebezpečných bakterií a dalších zmíněných nebezpečných látek, ale také pro něj najít smysluplné využití.
23:57
Pálit dřevo jen kvůli energii? Klimaticky jedna z nejhorších věcí vůbec, vysvětluje expert
Číst článek
Toho se dá docílit nejen pyrolýzou, která produkuje karbochar, ale také spalováním. Při tom vzniká popel bohatý na fosfor, který je důležitý pro výrobu hnojiv.
„Evropa vytipovala některé prvky a sloučeniny jako kritické komodity. To znamená, že se na zdejším území netěží buď vůbec, nebo ve velmi malém množství. Fosfor je jedním z nich. Jednou z cest, jak si jej alespoň částečně zajistit a vyhnout se riziku, že nám jej někdo začne prodávat za významně vyšší cenu, je právě jeho získávání z popelovin ze spalování nebo pyrolýzy kalu,“ říká Pohořelý.
Pyrolýza sice je jedním z vhodných postupů pro využití čistírenského kalu, limitem nicméně zůstává, pokud kal obsahuje větší množství těžkých kovů. „V příštích letech asi nepůjde o hlavní způsob zpracování čistírenských kalů, ale své místo si na trhu rozhodně najde,“ uzavírá Pohořelý.
