1. Učební texty pro popularizátory vědy

1

Studijní opora k výukovému modulu v oblasti přírodních věd „K4/MTV4 - Odpady a jejich využití“ byla vytvořena v rámci projektu „Poznej tajemství vědy“. Projekt s reg. č. CZ.1.07/2.3.00/45.0019, který je financován z operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost a státního rozpočtu České republiky. Výukový modul představuje nástroj pro vzdělávání cílové skupiny (zájemci o vědu) ve specifickém tématu v rámci přírodních a technických věd. Tento modul popularizační formou seznámí potenciální zájemce o vědecko-výzkumnou práci s vědeckým přístupem (schopností odhalovat skryté příčiny dějů, rozpoznávat falešnou analogii). Dále motivační formou ukáže práci domácích i zahraničních výzkumníků v terénu i v laboratořích. Výukový modul je tvořený unikátním textem, obsahujícím: 1. Učební texty pro popularizátory vědy 2. Pracovní aktivity pro studenty a žáky, min. 5 aktivit pro SŠ, 3 aktivity pro ZŠ 2. st., 1 aktivita pro ZŠ 1. st.): a. popis vědeckých/badatelských aktivit (v laboratoři či terénu), b. pracovní listy, c. návody na experimenty a měření, d. dvě strany odborného anglického textu. 3. Metodická příručka

Materiál vytvořil expertní tým ostravské pobočky Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, veřejné výzkumné instituce Se sídlem ul. Podbabská 2582/30, 160 00 Praha 6, IČ: 00020711, Tel.: +420 596 134 899, Web: http://www.vuv.cz, E-mail: [email protected]. Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v.v.i. (VÚV TGM, v.v.i.) je veřejnou výzkumnou institucí zřízenou Ministerstvem životního prostředí ČR podle ustanovení zákona č. 341/2005 Sb., o veřejných výzkumných institucích. VÚV TGM, v.v.i. byl zapsán do Rejstříku veřejných výzkumných institucí, vedeného Ministerstvem školství mládeže a tělovýchovy, dne 1. 1. 2007. Činnost instituce vychází ze zřizovací listiny veřejné výzkumné instituce vydané Opatřením č. 12/06 Ministerstva životního prostředí ze dne 12. prosince 2006, ve znění Opatření č. 4/07 Ministerstva životního prostředí o změně zřizovací listiny ze dne 2. srpna 2007. Základním posláním VÚV TGM, v.v.i. je výzkum stavu, užívání a změn vodních ekosystémů a jejich vazeb v krajině a souvisejících environmentálních rizik, hospodaření s odpady a obaly a odborná podpora ochrany vod, protipovodňové prevence a hospodaření s odpady a obaly, založená na uvedeném výzkumu. Garant: Ing. Tomáš Sezima, Ph.D. Autoři: Ing. Tomáš Sezima, Ph.D.

© Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce, 2015 2

OBSAH ČÁST A Seznámení popularizátora vědy s tématem ............................................................ 9 1. O ODPADECH ............................................................................................................. 10 2. Využitelnost odpadů a jejich bezpečné odstranění ....................................................... 11 Odpady – klasifikace, nebezpečné vlastnosti /hodnocení nebezpečných vlastností odpadů/ ........................................................................................................................................... 11 Strategie nakládání s odpady ............................................................................................ 16 Předcházení vzniku odpadů .............................................................................................. 17 3. Vybrané způsoby předúpravy odpadů pro jejich následné znovuvyužití či jejich bezpečné odstranění .............................................................................................................. 19 Typy nebezpečných chemických odpadů:.......................................................................... 20 Chemické způsoby zpracování odpadů ............................................................................. 21 Elektrolýza ........................................................................................................................ 22 Persistentní organické polutanty ...................................................................................... 23 Látky řazené mezi POPs ................................................................................................... 24 Spalování nebezpečných odpadů ...................................................................................... 27 Nespalovací technologie ................................................................................................... 28 Detoxikace a rozklad důležitých laboratorních odpadů ................................................... 34 Stabilizace / solidifikace odpadů ...................................................................................... 34 Biologické zpracování ....................................................................................................... 36 Systémy kompostování ...................................................................................................... 39 Tepelné zpracování odpadů .............................................................................................. 41 Zařízení na spalování odpadů ........................................................................................... 42 4. Příklady úspěšných aplikací, zkušeností „využití odpadů“ ........................................... 45 4.1. Družstvo ENVICRACK, Ostrava ............................................................................... 45 4.2. AGRO - EKO, spol. s r.o., Albrechtice u Českého Těšína ......................................... 75 4.3. Janites, s.r.o., Havířov – Prostřední Suchá ............................................................... 85 4.4. Výzkumný ústav vodohospodářský TGM, v.v.i., Praha – pobočka Ostrava .............. 87 Zdroje, použitá literatura: ................................................................................................... 113 ČÁST B Pracovní aktivity pro studenty a žáky ................................................................ 115 5. Pracovní aktivity pro 1. stupeň základních škol ............................................................. 115 5.1. Tvorba a ochrana životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj společnosti, odpady a jejich materiálové a energetické využití .......................................................................... 115 6. Pracovní aktivity pro 2. stupeň základních škol ............................................................. 119 6.1. Nakládání s odpady /principy, hierarchie/ .............................................................. 119 6.2. Materiálové využití odpadů...................................................................................... 123 6.3. Energetické využití odpadů ...................................................................................... 129 7. Pracovní aktivity pro střední školy ................................................................................. 134 7.1. Nakládání s odpady.................................................................................................. 134 7.2. Předúprava odpadů před znovuvyužitím /materiálovým či energetickým/ ............. 140 7.3. Úprava odpadů před konečným odstraněním odpadů ............................................. 144 7.4. Materiálové využití odpadů...................................................................................... 150 7.5. Energetické využití odpadů ...................................................................................... 158 8. PRACOVNÍ LISTY S ODBORNÝM TEXTEM V ANGLICKÉM A ČESKÉM JAZYCE ............................................................................................................................. 180

3

Waste management as a part of environment creation and protection, sustainable development of society, waste and its material and energetic use. ................................ 180 Odpadové hospodářství jako součást tvorby a ochrany životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj (život) společnosti, odpady - jejich materiálové a energetické využití 184 ČÁST C Metodická příručka .............................................................................................. 187 9. Metodická příručka pro 1. stupeň základních škol ...................................................... 187 9.1. Tvorba a ochrana životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj společnosti, odpady a jejich materiálové a energetické využití .......................................................................... 187 10. Metodická příručka pro 2. stupeň základních škol .................................................. 189 10.1. Nakládání s odpady /principy, hierarchie/ ............................................................ 189 10.2. Materiálové využití odpadů.................................................................................... 191 10.3. Energetické využití odpadů .................................................................................... 194 11. Metodická příručka pro střední školy ...................................................................... 196 11.1. Nakládání s odpady................................................................................................ 196 11.2. Předúprava odpadů před znovuvyužitím /materiálovým či energetickým/ ............ 198 11.3. Úprava odpadů před konečným odstraněním odpadů ........................................... 199 11.4. Materiálové využití odpadů.................................................................................... 202 11.5. Energetické využití odpadů .................................................................................... 205

4

CÍL VÝUKOVÉHO MODULU Popularizátoři vědy se seznámí s následujícími okruhy Problematika nakládání s odpady byla řešena již od počátku existence člověka. Dlouhou dobu byly odpady řešeny zejména v rámci řešení problematiky vodního hospodářství. V současnosti je odpadové hospodářství nový, dynamicky se rozvíjející vědní obor, postavený na kombinaci vzájemně doplňujících se různých vědních oborů a disciplín.

Znalosti

Strategie nakládání s odpady má svoji hierarchii – od předcházení vzniku odpadů přes materiálové využití, energetické využití až po nezávadné zneškodnění.

Popularizátoři vědy při aktivním seznámení s výukovým modulem budou schopni seznámit zájemce o vědu se základními principy nakládání s odpady, separovaným sběrem, tříděním, materiálovým a energetickým využitím odpadů, informačními zdroji a praktickými radami, jak se ekologicky chovat í z pohledu běžného občana.

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 19 - 21 hodin.

5

Dovednosti

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK SMO ČR

Sdružení města a obcí České republiky

ISNO

Integrovaný systém nakládání s odpady

ZEVO

Zařízení pro energetické využití odpadů

ES

Evropská směrnice

PCB

polychlorované bifenyly

SPE

extrakce pevným sorbentem (solid phase extraction)

HPLC

vysokoúčinná kapalinová chromatografie (high-performance liquid chromatography)

POPs

perzistentní organické polutanty (Persistent Organic Pollutants)

ČR

Česká republika

DDT

organochlorid – zakázaný insekticid

HCB

hexachlorobenzen (fungicid)

PCDDs

Polychlorované dibenzo-p-dioxiny

PAHs

polyaromatické uhlovodíky

OCP

organochlorové pesticidy

BFRs

bromované zpomalovače hoření ( brominated flame redardants)

GPCR

chemická redukce v plynné fázi (Gas Phase Chemical Reduction)

UNEP

Program OSN pro životní prostředí (United Nations Environment Programme)

US EPA

Agentura pro ochranu životního prostředí, spadající pod Federální vládu USA (U.S. Environmental Protection Agency zkráceně EPA či US EPA)

BCD

zásaditý katalytický rozklad (Base Catalysed Decomposition)

SCWO

nadkritická mokrá oxidace (Super Critical Water Oxidation)

SR

sodíková redukce (Sodium reduction)

MCD

mechanicko - chemická dehalogenace

IHPA

technologie destrukce PCB s použitím kulových mlýnů

WRAP

nezisková organizace podporující kruhovou ekonomiku

6

(Waste and Resources Action Program)

DE

účinnost destrukce (Destruction Efficiency)

DRE

účinnost destrukce, přesunu a odstranění (Destruction and removal efficiency )

S/S

stabilizace/solidifikace

MBÚ

mechanicko - biologická úprava

A,W,C

označení obsahu popela, vody, hořlaviny /např. u Tanerova diagramu/

OPPI

Operační program podnikání a inovace

LTV-PV

lanové posunovací zařízení

HW, SW

součásti IT techniky (fyzická zařízení a programy)

IT

informační technologie

VaV

věda a výzkum

EWA

zařízení pro zpracování BRO (Ecological Waste Apparatus)

BRO

biologicky rozložitelný odpad

CZ BIOM

České sdružení pro biomasu

ÚPV

Úřad průmyslového vlastnictví

UV

ultrafialové (ultraviolet)

GSP

generátor silových polí

EP

evropský patent

7

Seznam symbolů a zkratek

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

KLÍČOVÁ SLOVA

RYCHLÝ NÁHLED V MODULU

CÍL

ÚKOLY K PROCVIČENÍ KONTROLNÍ OTÁZKA

ŘEŠENÍ

SHRNUTÍ KAPITOLY

8

ČÁST A SEZNÁMENÍ POPULARIZÁTORA VĚDY S TÉMATEM CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování Získáte znalosti o souvislostech, základních principech nakládání s odpady. Dále se seznámíte s možnostmi materiálového a energetického využití odpadů.

Znalosti

Prezentovány jsou vybrané úspěšné projekty, které vedly k zajímavým praktickým výstupům.

Získané znalosti použijete zejména při výuce a činnostech v rámci environmentální výchovy.

Dovednosti

KLÍČOVÁ SLOVA Hierarchie nakládání s odpady, odstranění odpadů, recyklace – znovuvyužití odpadů, materiálové a energetické využití odpadů, technika, technologie, projekt, výstup, užitný vzor, patent ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 4-5 hodin.

9

ÚVOD 1. O ODPADECH Značná část lidského konání je zatížená produkcí látek, které nemají okamžité přímé navazující použití. V mnohých případech tyto substance vykazují negativní vlastnosti a je na ně pohlíženo jako na odpad. Odpad je pro jednoho aktuálně tíživý, složitě řešitelný problém, pro jiné alternativní materiálový nebo energetický zdroj. Mnohdy se prvotně jedná o úhel pohledu na danou oblast, vnitřní postoj - „neklasifikování“ odpadu na surovinu pro další zpracování, sekundárně nalezení vhodné technologie pro využití odpadů. Problematika nakládání s odpady byla řešena již od počátku existence člověka. Dlouhou dobu byly odpady řešeny zejména v rámci řešení problematiky vodního hospodářství. V současnosti je odpadové hospodářství nový, dynamicky se rozvíjející vědní obor, postavený na kombinaci vzájemně doplňujících se různých vědních oborů a disciplín. Strategie nakládání s odpady má svoji hierarchii – od předcházení vzniku odpadů přes materiálové využití, energetické využití až po nezávadné zneškodnění. Pro materiálové využití jsou podstatné vlastnosti odpadů, které jsou dále využitelné a únosná míra znečistění, která se odráží v nebezpečných vlastnostech. Pro energetické využití odpadů je především limitující obsah spalitelných složek a podstatný obsah nebezpečných látek, které by mohly přejít do vzdušných spalin anebo které by mohly zůstat v nespalitelném zbytku a tam velmi výrazně zvýšit svoji koncentraci.

10

2. Využitelnost odpadů a jejich bezpečné odstranění Odpadní látky mají, jak bylo výše již uvedeno, mnohé využitelné vlastnosti, pro které jsou dále materiálově nebo energeticky využitelné, ale i nebezpečné vlastnosti, pro které je jejich využitelnost omezená nebo značně ztížená. Nebezpečné vlastnosti se dají u odpadů různými technologickými postupy snížit anebo alespoň omezit na únosnou míru, a to vzhledem k jejich dalšímu využití /ve shodě s hierarchií nakládání s odpady/.

Odpady

–

klasifikace,

nebezpečné

vlastnosti

/hodnocení

nebezpečných vlastností odpadů/ Zatřídění odpadů dle Vyhlášky č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů), ve znění pozdějších předpisů, zejména vyhlášky č. 503/2004 Sb., vyhlášky č. 168/2007 Sb., vyhlášky č. 374/2008 Sb. Obrázek 2.1 Seznam nebezpečných vlastností odpadu

Zdroj: Příloha č. 2 zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů

11

Jaké mohou mít odpady negativní vlastnosti dle přílohy č. 1 k vyhlášce č. 376/2001 Sb. Definice nebezpečných vlastností odpadů a kritéria hodnocení nebezpečných vlastností odpadů Odpad se hodnotí jako odpad nebezpečný, jestliže je překročeno alespoň jedno z následujících kritérií pro uvedené nebezpečné vlastnosti odpadů: H1 Výbušnost Tuto vlastnost mají odpady, které mohou explodovat působením vnějších tepelných podnětů nebo jsou citlivé k nárazu nebo ke tření nebo je u nich možno vyvolat reakce detonativního charakteru nebo v nich po zážehu probíhá rychlé výbuchové hoření. Jako nebezpečný odpad s nebezpečnou vlastností výbušnost se hodnotí odpad: a) u něhož dojde při předepsané zkoušce na působení vnějších tepelných podnětů k roztržení ocelové trubky při použití clony o průměru otvoru 6 mm nebo 2 mm, nebo b) jehož citlivost k nárazu je nejméně 40 J nebo je citlivější k nárazu než suchý krystalický m-dinitrobenzen, nebo c) jehož citlivost ke tření je nejméně 360 N nebo je citlivější ke tření než suchý krystalický m-dinitrobenzen, nebo d) u něhož dojde při předepsané zkoušce na působení kompresní vlny k úplnému roztržení ocelové trubky nebo k proražení svědečné ocelové desky, nebo e) u něhož při předepsané zkoušce dochází k nárůstu tlaku z 690 kPa na 2070 kPa za dobu kratší než 30 ms. H2 Oxidační schopnost Tuto vlastnost mají v souladu s výsledky zkoušek předepsanými v bodu 2 přílohy č. 3: a) pevné odpady, které mohou způsobit požár nebo zvýšit riziko jeho vzniku, přijdou-li do styku s hořlavým materiálem (s větou R8). Kritérium hodnocení: Za podmínek zkoušky je maximální rychlost hoření zkoušených směsí stejná nebo vyšší v porovnání s maximální rychlostí hoření referenční směsi celulózy a dusičnanu barnatého; b)

kapalné odpady

Kritérium hodnocení: Za podmínek zkoušky se směs odpadu s celulózou (v poměru 1 : 1, v % hm.) spontánně vznítí nebo průměrná doba nárůstu tlaku této směsi při zkoušce v rozsahu od 690 kPa do 2070 kPa bude menší ve srovnání s předepsanou referenční směsí; c)

odpady, které se stávají výbušnými po smíchání s hořlavými materiály (s větou R9).

Kritérium hodnocení: Jako u vlastnosti H1; 12

d) odpady - organické peroxidy, které jsou hořlavé, dokonce i když nejsou v kontaktu s jiným hořlavým materiálem (s větou R7). Kritérium hodnocení: Organické peroxidy se hodnotí na základě jejich chemické struktury (R-O-O-H nebo R1-O-OR2), pokud zkoušky předepsané v příloze č. 3 neprokáží, že mají výbušné vlastnosti (H1) nebo že jsou natolik zředěné/inhibované, že již žádné jiné nebezpečné vlastnosti nemají. H3-A Vysoká hořlavost Tuto vlastnost mají v souladu s výsledky zkoušek předepsanými v příloze č. 3 bodu 2 odpady ve formě: a) kapalin s bodem vzplanutí < 21 °C (s větou R11), což platí též pro kapaliny s bodem vzplanutí; 0°C a s bodem varu nebo počátkem bodu varu <= 35 °C (s větou R12). Kritérium hodnocení: Předepsaná hodnota bodu vzplanutí stanovená za podmínek zkoušky v uzavřeném kelímku podle přílohy č. 3 bodu 2; b) pevných látek nebo kapalin, které se samostatně vznítí za krátkou dobu poté, co přijdou do kontaktu se vzduchem pokojové teploty (cca 20 °C) bez dodání vnější energie (s větou R17). (Tyto odpady se označují též jako pyroforické). Kritérium hodnocení: Za podmínek zkoušky nastane samovolné vznícení do 5 min.; c) plynů (stlačených nebo zkapalněných), za atmosférického tlaku (s větami R12).

které

jsou

na

vzduchu

hořlavé

Kritérium hodnocení: Směs dotčeného odpadu-plynu se vzduchem za barometrického tlaku a pokojové teploty (cca 20 °C) je výbušná při koncentracích od dolní do horní meze výbušnosti; d) pevných odpadů, které lze snadno zapálit krátkodobým stykem se zdrojem zapálení a které po odstranění tohoto zdroje dále hoří plamenem nebo žhnutím (s větou R11). Kritérium hodnocení: Doba hoření nebo rychlost hoření zrnitého, práškového nebo pastovitého odpadu za podmínek zkoušky je < 45 mm/s nebo > 2,2 mm/s (ve stejném pořadí) a u odpadů z prachu kovů nebo kovových slitin prohoří celý vzorek za dobu <= 10 min.; e) pevných látek nebo kapalin, které při kontaktu s vodou nebo vodní vlhkostí uvolňují vysoce hořlavé plyny v nebezpečném množství (s větou R15). Kritérium hodnocení: Za podmínek zkoušky se odpad samovolně vznítí nebo vývin hořlavých plynů je vyšší než 1 dm3 na 1 kg odpadu za 1 h. 13

H3-B Hořlavost Tuto nebezpečnou vlastnost mají v souladu s výsledky zkoušek uvedených v příloze č. 3 bodu 2 odpady ve formě kapalin s bodem vzplanutí > 21 °C a <55 °C (s větou R10). Kritérium hodnocení: Předepsané hodnoty bodu vzplanutí stanovené za podmínek zkoušky v uzavřeném kelímku podle přílohy č. 2 bodu 2. H4 Dráždivost Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují dráždivé látky a přípravky a nejsou žíravé a mohou při krátkém, prodlouženém nebo opakovaném styku s pokožkou nebo sliznicí vyvolat její zanícení. H5 Škodlivost zdraví Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují látky a přípravky škodlivé zdraví a mohou po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží způsobit lehké poškození zdraví. H6 Toxicita Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují toxické látky nebo přípravky (včetně vysoce toxických látek a přípravků) a jejichž vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží může vést k vážnému, akutnímu nebo chronickému poškození zdraví, případně i smrti.

H7 Karcinogenita Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují karcinogenní látky nebo přípravky a mohou po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží vést k onemocnění rakovinou nebo zvýšit četnost výskytu rakoviny. H8 Žíravost Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují žíravé látky nebo přípravky a mohou při krátkém, prodlouženém nebo opakovaném styku s pokožkou nebo sliznicí vyvolat její poškození. H9 Infekčnost Jako nebezpečný odpad s nebezpečnou vlastností infekčnost se hodnotí odpady, které obsahují životaschopné mikroorganismy nebo jejich toxiny a další infekční agens, s dostatečnou virulencí v koncentraci nebo množství, o nichž je známo nebo spolehlivě předpokládáno, že způsobují onemocnění člověka nebo jiných živých organismů.

14

H10 Teratogenita (toxicita pro reprodukci) Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují teratogenní látky nebo přípravky (toxické pro reprodukci), které mohou po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží vyvolat nebo zvýšit četnost výskytu nedědičných vrozených malformací nebo funkčních poškození.

H11 Mutagenita Tuto vlastnost mají odpady, které obsahují mutagenní látky nebo přípravky a mohou po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží vyvolat vznik nebo zvýšit pravděpodobnost výskytu dědičných genetických vad. H12 Schopnost uvolňovat vysoce toxické a toxické plyny ve styku s vodou, vzduchem nebo kyselinami Tuto vlastnost mají odpady, které uvolňují ve styku s vodou nebo s kyselinami nebo se vzduchem více než 1 l.h-1.kg-1 vysoce toxického nebo toxického plynu. H13 Schopnost uvolňovat nebezpečné látky do životního prostředí při nebo po jejich odstranění Tuto vlastnost mají odpady, které mohou jakýmkoliv způsobem uvolňovat nebo vést při nebo po svém odstranění ke vzniku škodlivých látek, které negativně působí na životní prostředí a zdraví lidí. Jako nebezpečný odpad s touto nebezpečnou vlastností se hodnotí: a) odpad, který uvolňuje do vodného výluhu škodliviny v množstvích překračujících hodnoty limitních koncentrací ve výluhu stanovených v tabulce č. 6.1 přílohy č. 6 a/nebo obsahuje vybrané škodliviny v množství překračujícím limitní koncentrace stanovené v tabulce č. 6.2 přílohy č. 6, b) odpad, který uvolňuje do jakékoliv složky životního prostředí škodlivé látky v množství překračujícím limity stanovené zvláštními právními předpisy) H14 Ekotoxicita Tuto nebezpečnou vlastnost mají odpady, které představují nebo mohou představovat akutní nebo pozdní nebezpečí pro jednu nebo více složek životního prostředí. Jako nebezpečný se hodnotí odpad, jehož vodný výluh vykazuje ve zkouškách akutní toxicity uvedených v bodě 7 přílohy č. 3 alespoň pro jeden z testovacích organismů při určené době působení testovaného odpadu na testovací organismus: a)

Poecilia reticulata nebo Brachydanio rerio (doba působení 96 hod.)

b)

Daphnia magna (doba působení 48 hod.)

15

c) Raphidocelis subcapitata (Selenastrum capricornutum) nebo Scenedesmus subspicatus (doba působení 72 hod.) semeno Sinapis alba (doba působení 72 hod.)

d)

tyto hodnoty: LC (EC, IC)50 <= 10 ml.l-1

Vysvětlivky: LC 50 - koncentrace, která způsobí úhyn 50 % testovacích ryb ve zvoleném časovém úseku. EC 50 - koncentrace, která způsobí úhyn nebo imobilizaci 50 % testovacích organismů (Daphnia magna). IC 50 - koncentrace, která způsobí 50procentní inhibici růstu nebo růstové rychlosti řasové kultury nebo 50procentní inhibici růstu kořene Sinapis alba ve srovnání s kontrolou ve zvoleném časovém úseku.

Strategie nakládání s odpady Komise životního prostředí Svazu měst a obcí České republiky /SMO ČR/ považuje pro budoucí nakládání s odpady ve městech a obcích za nejdůležitější zejména tyto principy:     

rozvoj třídění odpadů, materiálové využití vytříděných odpadů, energetické využití směsných komunálních odpadů, sociální a ekonomická únosnost služeb nakládání s odpady, stabilní a transparentní legislativní a ekonomické prostředí.

Mezi některé z cílů strategie Integrovaný systém nakládání s odpady /ISNO/ patří:  

    

Zavedení určité centralizace řízení toků odpadů (dosud toto funguje tržně) Zdražení služeb odpadového hospodářství. Citelné navýšení skládkovacího poplatku, z jehož výnosů mají být podporovány pouze vybrané technologie pro nakládání s odpady, např. spalovny či MBÚ Větší přerozdělování prostředků v sektoru odpadového hospodářství Výstavba nákladných spaloven komunálních odpadů (ZEVO) z prostředků občanů a obcí dle rozhodnutí samosprávních celků, ne dle potřeb trhu Povinné zapojení vybraných skupin živnostníků do systému sběru odpadů obce (původce by následně hradil 1-10 násobek místního poplatku pro obyvatele) Zrušení či omezení sběren a výkupen odpadů – zavedení zákazu výkupu odpadů od fyzických osob čí režim výkup/prodej v rámci bezhotovostních plateb Stanovení minimálních požadavků pro zařízení pro nakládání s odpady nad úroveň stávající a evropské legislativy (technologie, ekonomika)

16





 

Závazná část Plánu odpadového hospodářství kraje má navrhovat konkrétní druhy zařízení a jejich kapacity pro daný region (omezení možností podnikání); krajské úřady by zcela nově měly kompetenci neudělovat souhlas k provozu zařízení, a to i pokud žadatel splní všechny legislativní a technické podmínky pro provoz zařízení Zavedení nové povinnosti původce odpadů znát koncové zařízení, kde je jeho odpad využit nebo odstraněn (nová neodůvodněná povinnost, technicky obtížně proveditelné, další zátěž podnikatelů) Změny v povinnostech vedení evidence odpadů Úprava statistiky a hodnocení odpadového hospodářství Obrázek 2.2: Schéma /hierarchie/ nakládání s odpady

Zdroj: wikipedie

Předcházení vzniku odpadů Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/98/ES ze dne 19. listopadu 2008 o odpadech a o zrušení některých směrnic č. 98/2008, (dále jen směrnice o odpadech) ukládá členským státům vytvořit národní programy předcházení vzniku odpadů (dále rovněž „programy“) do 12. prosince 2013. Dle stávajícího zákona č.185/2001 Sb., o odpadech, v platném znění (dále rovněž „zákon o odpadech“), je povinnost zakotvena v § 42, odst. 2. Prevence v odpadovém hospodářství by měla směřovat jednak ke snižování množství vznikajících odpadů, jednak ke snižování jejich nebezpečných vlastností, které mají nepříznivý dopad na životní prostředí a zdraví obyvatel. Jako součást prevence je rovněž považováno opětovné využití výrobků a příprava k němu.

17

Problematika předcházení vzniku odpadů má velice široký obsah. Komplexní programy předcházení vzniku odpadů se netýkají pouze sektoru nakládání s odpady, ale rovněž těžebního sektoru, výrobního průmyslu, poskytovatelů služeb, vzdělávání a osvěty, veřejné i soukromé spotřeby. Současná prevenční opatření odpadového hospodářství České republiky jsou součástí doposud platného Plánu odpadového hospodářství ČR (kapitola 3.1). Rovněž stávající zákony v oblasti odpadového hospodářství, a to jak zákon č.185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů, tak zákon č. 477/2001 Sb., o obalech a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů, v sobě obsahují celou řadu prvků na podporu prevence. Prevence předcházení vzniku odpadů je v ČR rovněž součástí praktických aktivit v rámci trvale udržitelného rozvoje. Podle směrnice o odpadech mohou být programy předcházení vzniku odpadů buď součástí plánů pro nakládání s odpady nebo případně součástí jiných programů či politik v oblasti životního prostředí nebo mohou být vypracovány samostatně. V České legislativě bylo novelou zákona o odpadech (zákon č. 154/2010 Sb.) zakotveno zapracování programů prevence rovněž do Plánu odpadového hospodářství ČR. Nový Plán odpadového hospodářství ČR však bude zpracován s účinností od r. 2015, a proto bylo nutno přistoupit ke zpracování samostatného dokumentu „Programu předcházení vzniku odpadů ČR“ tak, aby byl splněn termín stanovený směrnicí o odpadech. První zpracování návrhu dokumentu bylo provedeno k datu 11. 12. 2013. Přípravou k opětovnému použití Se rozumí způsob využití odpadů, zpravidla zahrnující vyčištění, revizi a opravu použitých výrobků nebo jejich částí a kontrolu provedenou osobou oprávněnou podle zvláštního právního předpisu spočívající v prověření, že použitý výrobek nebo jeho část, které byly odpady, jsou po čištění nebo opravě schopné bez dalšího zpracování opětovného použití. Recyklace odpadů znamená znovuvyužití surovin v nich obsažených. Tím dochází k úspoře přírodních surovinových zdrojů, materiálů, paliv i energie, což má vliv na omezování znečištění životního prostředí. Proces recyklace se skládá z několika na sebe navazujících kroků, které mají za následek vznik tzv. druhotné (recyklované) suroviny. Prvním krokem, ještě než začneme surovinu recyklovat, je separace - vytřídění jednotlivých složek odpadů, poté se odpady upraví (omyjí, odmastí, vyčistí, nadrtí apod.) a vytváří se z nich materiál, který je použitelný pro další výrobu (např. plastové vločky, regranuláty ad.). Nejčastěji se recykluje papír, plasty, sklo, kovy a další složky odpadu, které máme možnost běžně třídit. Energetické využívání odpadů znamená využití uvolněné tepelné energie ze spalování odpadu k výrobě tepelné a elektrické energie /z důvodů vyšší účinnosti většinou kombinovaně/. Ve spalovně se jako palivo používá většinou směsný komunální odpad, který nelze jinak materiálově využít, tedy odpad, který je svážen z prostorů popelnic a kontejnerů a doplňkově též mnohdy vybraný odpad z průmyslu. Energie vyrobená z odpadu šetří neobnovitelné zdroje surovin, jako jsou uhlí, ropa, zemní plyn. 18

3. Vybrané způsoby předúpravy odpadů pro jejich následné znovuvyužití či jejich bezpečné odstranění V mnohých případech možnost a míra odstranění či alespoň snížení nebezpečných vlastností odpadů je limitujícím krokem na cestě k jejich následnému materiálovému či energetickému využití či jejich bezpečnému konečnému odstranění (v souladu s úrovní vědeckého, technického a technologického pokroku ve společnosti). Fyzikální a chemické zpracování odpadů Cílem fyzikálního a chemického zpracování odpadů je umožnění regenerace surovin, získání druhotných surovin či energie, odstraňování nebo snížení toxicity nebo snížení nebezpečnosti odpadů, anebo popř. zmenšení objemu odpadů. Některé vybrané odpady lze zpracovat s maximální výhodou již přímo u producenta, nebezpečné chemické odpady, zejména složité směsi, je třeba většinou nutno přepracovat ve specializovaných zpracovatelských střediscích, která jsou k tomuto patřičně technicky, technologicky vybavena. Přepracování průmyslových odpadů u producenta První fáze zpracování odpadů probíhá vždy u producenta. Ten je k této činnosti stimulován ekonomickými nástroji – cenou surovin včetně vody, cenou energie a úplatami za vznik odpadů a za nakládání s odpady v dalších stupních zpracování. Ke zpracování odpadů se používá celá řada fyzikálních, chemických a biologických procesů /samostatně a nebo kombinovaně/: • separace recyklovatelných a druhotných surovin, např. magnetickými odlučovači, síty,

filtrací, odstřeďováním, dekantací • separace rozpuštěných látek extrakcí, elektrochemicky, chemicky, na ionexech • zmenšování objemu lisováním, mletím a drcením, odstraňováním vody odpařováním či sušením, na membránových procesech • detoxikace rozkladem nebo neutralizací toxických složek (např. u kyanidů je u producenta povinné) Přepracování průmyslových odpadů ve specializovaných zpracovatelských střediscích Tato specializovaná odborná střediska provádějí komplexní ekologické zpracování průmyslových odpadů za úplatu. Komplexností zpracování se liší od přepracovatelských závodů. Zajišťují svoz odpadů, jejich přepracování a trvalé uložení nevyužitelných zbytků a přejímají po převzetí odpadů veškerou zodpovědnost za jejich odstranění. Cílem přepracování odpadů svezených do střediska je: • znovu vyzískat alespoň část cenných druhotných surovin přítomných jako škodlivá

příměs nebezpečných odpadů (chlorovaná rozpouštědla, některé vzácné nebo drahé kovy) • kombinací fyzikálních a chemických procesů odstranit další přítomné nebezpečné složky (separací, dekantací nebo chemickou přeměnou) 19

• dvoustupňovým rozkladem (chemickým a tepelným) zajistit vysoký stupeň rozložení zvláště nebezpečných odpadních látek, jako jsou PCB, zbytky pesticidů, chlorovaných uhlovodíků • tepelnými postupy (vysokoteplotním spalováním nebo pyrolýzou) odstranit spalitelné organické podíly za současného využití uvolněného tepla k výrobě páry • dále již nezpracovatelné zbytky, pokud ještě obsahují škodlivé látky jako těžké kovy a rozpustné soli, před jejich konečným uložením na skládce nebo využitím ve stavebnictví imobilizovat do vodou nevyloužitelné formy (zpevňování cementací, bitumenací, vitrifikací)

Typy nebezpečných chemických odpadů: regenerovatelné odpady - kontaminovaná organická rozpouštědla; Suroviny pro regeneraci rozpouštědel jsou většinou kontaminovány halogenovanými uhlovodíky (trichlorethan, trichlorethylen, tetrachlorethylen) z odmašťovacích lázní nebo z výroby barev a nátěrů. Stripováním a destilací lze získat 70-80% směsi rozpouštědel, které lze použít např. k výrobě barev. - odpadní vody obsahující těžké kovy. Pokud odpadní vody neobsahují příliš bohatou směs těžkých kovů, lze tyto kovy za ekonomicky výhodných podmínek regenerovat fyzikálně chemickými metodami (např. z odpadních vod z galvanického zpracování kovů lze přítomné kovy získat pomocí ionexů) - odpadní oleje obsahující vodu a kaly lze regenerovat sedimentací, stripováním rozpouštědel nebo filtrací, odstředěním nebo jinými dělicími technikami. spalitelné odpady Všechny nebezpečné odpady, s výjimkou některých anorganických odpadů a výbušnin, lze spalovat. Účinnost rozkladu a tudíž odstranění nebezpečných látek závisí zejména na teplotě a době zdržení ve spalovacím prostoru. Pro většinu nebezpečných organických odpadů, např. pesticidů, herbicidů, insekticidů ale i freonů je spalování často nejvýhodnějším způsobem jejich rozkladu. Materiály určené ke spalování nesmí obsahovat toxické prvky, které se v průběhu spalování uvolňují a odcházejí v kouři a výbušné látky, které při zpracování mohou explozivně reagovat. nebezpečné odpady, které lze detoxikovat Mezi odpady, které lze detoxikovat chemickými metodami, patří odpady obsahující kyanidy nebo chromany pocházející z galvanického zpracování kovů. Kyanidové odpady se např. detoxikují oxidací chlornanem: CN- + ClO- → CNO- + Cl-

K detoxikaci méně toxických kyanátových iontů lze použít aeraci nebo reakci s chlornanem: 2 CNO- + 3 ClO- + H2O → 2 CO2 + N2 + 3 Cl- + 2 OH-

20

Chromany lze redukovat železnatými ionty, které jsou obsaženy v kyselých mořících lázních (jedná se o redukci rozpustných sloučenin toxických sloučenin Cr6+ na nerozpustné netoxické sloučeniny Cr3+): CrO42- + 3 Fe2+ + 8 H+ → Cr3+ + 3 Fe3+ + 3 H2O

Pesticidy a jiné látky obsahující chlor lze rozložit dechloračními procesy, např. působením oganokovových sloučenin se sodíkem (vznikají sodné soli). Odpady s obsahem těžkých kovů a kyselin - neutralizace a vysrážení kovů ve formě oxy - hydroxidů. nebezpečné odpady, které nelze zpracovat spalováním nebo detoxikací Některé látky se v odpadech vyskytují v tak malých množstvích, že provoz takového procesu je ekonomicky nevýhodný, do střediska některé odpady přicházejí bez náležité dokumentace. Nutno analyzovat a pak za určitých podmínek je třeba stabilizovat a řízeně skládkovat. Zcela jiným druhem nebezpečných odpadů vyžadujících speciální zacházení jsou výbušniny nebo tlakové lahve s plyny. Takové odpady většinou likvidují odborně proškolení pracovníci, popř. i pyrotechnici. Fyzikální způsoby zpracování odpadů Základní krok - separace - oddělení vrstev, filtrace, odstředění. Vyčištěná voda může pak odcházet do vodoteče, kanalizace, popř. na čistírnu odpadních vod za účelem dočistění. Další - sedimentace, dekantace, rozrážení emulzí Přenos fází - extrakce, adsorpce, vymražování, krystalizace, odpařování, stripování vzduchem a vodní parou, destilace. Molekulární separace (membránová separace) - reverzní osmóza (protlačování skrze membránu, elektrodialýza (membránou procházejí ionty) Adsorbce (z kapalin a plynů), destilace, odpařování, sušení apod.

Chemické způsoby zpracování odpadů Tuhé i kapalné chemické odpady lze za určitých podmínek detoxikovat chemickými reakcemi Zpravidla je nutné rozpustit je ve vhodných rozpouštědlech, přičemž nejvhodnějším rozpouštědlem je voda. V organických rozpouštědlech se detoxikační reakce provádějí jen výjimečně (jejich odstranění je problematické a nákladné). Mezi běžné procesy chemického zpracování odpadů patří:

• neutralizace kyselých nebo alkalických odpadů 2 H+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 H2O

kyselý odpad

2 OH- + H2SO4 → 2 H2O + SO42-

alkalický odpad

21

• oxidačně-redukční reakce – toxický kyanidový ion lze oxidovat na méně toxický

kyanátový CN-

+

(O)

kyanid. odpad

→

oxid.činidlo

CNO-

kyanát

Jiným příkladem je redukce rozpustných toxických sloučenin Cr6+ na nerozpustné a netoxické sloučeniny Cr3+: 2 CrO42- + 3 SO2 + 4 H2O → 2 Cr(OH)3 + 3 SO42- + 2 H+

• hydrolyzní procesy – detoxikace kyanidů za vzniku amoniaku a mravenčanu sodného NaCN + 2 H2O → NH3 + HCOONa

• srážení – odstranění rozpustných látek ve formě nerozpustných kalů. Nejčastěji se používá

hydroxid vápenatý, kterým se odstraňují těžké kovy nebo anionty: M2+ + Ca(OH)2 → M(OH)2 + Ca2+ 2 F- + Ca(OH)2 → CaF2 + 2 OH-

Elektrolýza je fyzikálně - chemický jev, způsobený průchodem elektrického proudu kapalinou, při kterém dochází k chemickým změnám na elektrodách. Obrázek 3.1: zjednodušené schéma elektrolýzy

Zdroj: Wikipedie

22

ionexová separace /ionexová chromatografie/ (chromatografie na iontoměničích) je metoda chromatografie, kde stacionární fáze je ionex. Při tomto způsobu chromatografie zachycuje sorbent určitý typ iontů výměnou za jiný iont. Podstatou je chemická reakce: –RY + X– ⇔ –RX + Y– pro anex –RY + X+ ⇔ –RX + Y+ pro katex

kde Y– a Y+ jsou vyměnitelné ionty, které jsou vázány na funkční skupiny ionexu. Při iontové výměně difundují sorbované ionty z okolního roztoku do ionexu, vytěsňují a vyměňují ekvivalentní množství jiných iontů vázaných na jiných výměnných skupinách. Tento pochod je obousměrný, takže v určitém okamžiku dochází k ustavení rovnováhy. V ionexové chromatografii se však nikdy nevyužívá plná výměnná kapacita ionexu, o celkové rychlosti výměny rozhoduje především difuze kapalinovým filmem a u velmi zředěných roztoků také difuze ionexem. Při technice iontové výměny jde o separaci iontů, proto je vždy používána vodná mobilní fáze. Stacionární fáze (iontoměnič, ionex) je zpravidla makromolekulární matrice obsahující kyselou nebo bazickou funkční skupinu. Katexy jsou iontoměniče s kyselou funkční skupinou (sulfo-kyselina, karboxylová kyselina) nesoucí záporný náboj, anex obsahuje bazickou funkční skupinu (aminoskupinu) a je nositelem kladného náboje. Ion obsažený v ionexu bývá vyměněn za ion obsažený v mobilní fázi nebo ve vzorku a na principu soutěžení ionexu o tyto ionty dochází k separaci. Podobně probíhá také ligandová výměna, kdy na iontoměniči, obvykle katexu, je zachycen iontovou výměnou vhodný kov, na takto upravenou kolonu se přivádí mobilní fáze obsahující látku schopnou vytvářet s vázaným kovem komplex (ligand). K separaci na jednotlivé složky dochází na základě vzájemné relace stabilit vytvořených komplexů dělených sloučenin a vázaného kovu. Iontoměničová technika se využívá jak při přípravě vzorků pro chromatografické analýzy (SPE), tak v HPLC, zřídka v plošném uspořádání kapalinové chromatografie.

Nespalovací likvidace perzistentních organických látek POPs

Persistentní organické polutanty Persistentní organické polutanty (POPs) jsou organické látky,     

které vykazují toxické vlastnosti, které jsou persistentní, které se bioakumulují, u nichž dochází k dálkovému přenosu v ovzduší přesahujícímu hranice států a k depozicím, u nichž je pravděpodobný významný škodlivý vliv na lidské zdraví nebo škodlivé účinky na životní prostředí.

23

POPs se vyskytují buď jako jediná chemická látka anebo jako směs chemických látek, které tvoří specifickou skupinu tím, že:  

mají podobné vlastnosti a dostávají se do životního prostředí společně, tvoří směs, která je dostupná jako určitý technický přípravek.

POPs představují celosvětový problém a k omezování jejich vzniku a šíření prostředím se zavazují všechny civilizované země včetně ČR. Základní vlastnosti POPs 1. Toxicita POPs jsou toxické pro různé organismy. Některé z nich mohou způsobovat vznik rakoviny, jiné podporují průběh, řada z nich způsobuje vznik imunologických, reprodukčních, vývojových a dalších poruch. 2. Persistence Persistence je schopnost látky zůstávat v prostředí po dlouhou dobu beze změny. Persistentní látky jsou odolné vůči chemickému, fotochemickému, termickému i biochemickému rozkladu. To umožňuje jejich koloběh v prostředí a kumulaci v půdách, sedimentech i živých organismech. 3. Schopnost bioakumulace Bioakumulace (hromadění v živých organismech) je proces, během kterého živé organismy zachytávají a koncentrují chemické látky buď přímo z okolního prostředí, ve kterém žijí, nebo nepřímo ze své stravy. 4. Schopnost dálkového přenosu Je to potenciál látky cestovat od původního zdroje do oblastí vzdálených stovky až tisíce kilometrů, kde se nikdy nevyráběly a nepoužívaly (například Arktidy a Antarktidy).

Látky řazené mezi POPs Protokol o POPs uvádí následujících 16 látek nebo skupin látek:

1. Pesticidy Zejména insekticidy používané na hubení škodlivého hmyzu nebo jeho vývojových stádií nebo fungicidy používané na hubení hub, plísní: – Aldrin - insekticid používaný pro likvidaci škůdců obilí, brambor nebo bavlny a pro likvidaci termitů. V bývalém Československu ani v ČR se nevyráběl, používání bylo zakázáno v roce 1980. – DDT - insekticid používaný na ošetřování zemědělských plodin a na likvidaci přenašečů infekčních chorob. V bývalém Československu bylo jeho používání jako pesticidu zakázáno

24

v roce 1974. Vyráběl se ve Spolaně Neratovice jako surovina pro výrobu Neratidinu, Nerakainu a Pentalidolu. Všechny výroby byly ukončeny v letech 1978-83. – Dieldrin - totéž co aldrin. – Endrin - insekticid používaný zejména na ošetřování bavlny a obilovin. V bývalém Československu se nevyráběl a nepoužíval, byl zakázán v roce 1984. – Heptachlor - kontaktní insekticid používaný zejména na hubení půdního hmyzu, kobylek, termitů a přenašečů malárie. V bývalém Československu se nevyráběl a nepoužíval, byl zakázán v roce 1989. – Hexachlorbenzen (HCB) - fungicid používaný pro ošetřování pšenice, cibule. Vzniká také jako průmyslový vedlejší produkt. Zakázán jako pesticid v roce 1977. HCB se vyráběl ve Spolaně Neratovice a jeho výroba byla ukončena v roce 1968. – Chlordan - širokospektrální kontaktní insekticid pro ošetřování zemědělských plodin jako jsou zelenina, obilí, kukuřice, řepka, rajčata, cukrová třtina, cukrová řepa, ovoce, ořechy, citrusy, bavlna a juta. Používal se také v zahradnictví a proti termitům. V bývalém Československu ani v ČR se nevyráběl a nepoužíval, nikdy nebyl ani registrován. – Chlordekon - v bývalém Československu ani v ČR se nevyráběl a nepoužíval, nikdy nebyl registrován jako pesticid. – Lindan - používán jako insekticid v zemědělství a jako prostředek pro hubení zvířecích a lidských parazitů i na ošetřování lesních porostů. – Mirex - žaludeční insekticid používaný pro hubení mravenců, termitů. Také se používal jako průmyslová přísada zvyšující odolnost plastů, gumy a elektrických zařízení proti hoření. V bývalém Československu ani v ČR se nevyráběl a nepoužíval. – Toxafen - směs více než 670 látek používaná jako insekticid zejména pro ošetřování bavlny a dalších obilovin. V bývalém Československu ani v ČR se nevyráběl a používal, používání jako pesticidu bylo zakázáno v roce 1977.

2. Průmyslové chemikálie – Hexabrombifenyl – používal se jako zhašeč hoření, podle dostupných informací se v ČR ani nepoužíval. – Hexachlorbenzen (HCB) - průmyslová chemikálie používaná v pyrotechnice, při výrobě syntetického kaučuku a hliníku. – Polychlorované bifenyly (PCBs) - technická směs 210 kongenerů široce využívaná v průmyslu pro své výjimečné vlastnosti jako náplň elektrických transformátorů a velkých kondenzátorů, teplosměnné kapaliny, přísady do barviv, plastů, mazadel. Výroba byla v bývalém Československu zakázána v roce 1984. Úhrnná produkce se uvádí 24 000 t. V současné době, se používají pouze v uzavřených systémech, značná množství jsou uložena a čekají na likvidaci přijatelným způsobem. Nezanedbatelná část produkce byla pravděpodobně v minulých letech likvidována ilegálně. 25

3. Nežádoucí vedlejší produkty – Polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDDs; dioxiny) - nikdy se nevyráběly pro komerční účely, jejich praktické využití není známo. Skupina je tvořena 75 kongenery. Vznikají jako vedlejší produkty při produkci jiných látek jako jsou pesticidy, polyvinylchlorid, chlorovaná rozpouštědla. – Polychlorované dibenzofurany (PCDFs; furany) - hlavní příměs při výrobě PCBs. Vedlejší produkt, často doprovázející dioxiny. Je to skupina 135 kongenerů podobných účinků jako mají dioxiny, avšak slabších. Dioxiny a furany mohou vznikat při spalování komunálního, nemocničního a nebezpečného odpadu, je možné je detekovat v emisích z automobilové dopravy, spalování uhlí, rašeliny, dřeva. Vznikají při spalování organických látek za přítomnosti chloru. Vznikají také v metalurgii, při výrobě cementu, bělení buničiny chlórem, požárech. Mohou vznikat biochemickými procesy v kalech z čistíren odpadních vod, kompostech, lesních půdách. – Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) - velká skupiny organických látek tvořená nejméně dvěma kondenzovanými benzenovými jádry. Vznikají jako vedlejší produkty při každém běžném spalovacím procesu - při hoření uhlí, olejů, dřeva, odpadu, významným zdrojem je automobilová doprava. Vznikající množství výrazně narůstá s nedokonalostí spalování. Vznikají při kouření, pečení pokrmů za vysokých teplot, klasickém uzení masa. Významným zdrojem je i výroba železa, oceli, hliníku, koksu, dehtu, sazí zvláště při použití zastaralých technologií. Vznikají i při přírodních požárech. – Hexachlorbenzen (HCB) - vedlejší produkt při výrobě průmyslových chemikálií jako jsou tetrachlormethan, perchlorethylen, trichlorethylen, pentachlorbenzen. Vzniká jako vedlejší produkt při spalování odpadů a při bělení buničiny chlórem. Příklady řešení pro likvidaci odpadů s obsahem POPs Zbytky perzistentních organických látek (POPs) – jako jsou například polychlorované bifenyly (PCBs), organochlorové pesticidy (OCP), bromované zpomalovače hoření (BFRs) či fluorované látky – představují v mnoha částech světa hrozbu pro lidské zdraví a životní prostředí. Odpady s obsahem POPs je třeba zlikvidovat nebo nevratně přeměnit metodami nepoškozujícími životní prostředí tak, aby v co největší míře byla splněna následující kriteria: • téměř 100% účinnost likvidace POPs – vztahující se na všechny vstupní i výstupní složky (plynné, kapalné či pevné); • pro zajištění pokud možno 100% účinnosti likvidace POPs musí být všechny výstupní složky analyzovatelné a • v případě nutnosti musí být možné odpady vrátit zpět do procesu likvidace POPs • zabránění nekontrolovaným únikům toxických látek během procesu

26

Spalování nebezpečných odpadů Spalování bylo základní metodou likvidace organických polutantů skoro po čtyři desetiletí. Jsou zde ovšem některé zásadní problémy spojené s tímto zažitým postupem. V ideálním případě by spalování organických látek při teplotách vyšších než 850°C s dostatečnou rychlostí a přístupem kyslíku mělo vést k produkci pouze netoxických či méně toxických látek, jako jsou například CO2 nebo voda. Při spalování však dochází také k nezamýšleným vedlejším reakcím vedoucím ke vzniku vedlejších toxických produktů, zejména pokud jsou spalovány odpady s obsahem halogenů a PCDD/Fs prekurzorů (jako jsou PCBs, chlorfenoly, chlorbenzeny a další chlorované aromatické sloučeniny. Spalováním bromovaných sloučenin pak vznikají PBDD/Fs a PXDD/Fs. Stupňující se přísná opatření na ochranu ovzduší a monitoring plynných emisí vyústily ve značnou redukci PCDD/Fs v ovzduší, ovšem za určitých okolností současně vedly ke zvýšení koncentrací PCDD/Fs v popílcích a dalších zbytcích z čištění kouřových plynů. Úniky látek z nakládání s odpady společně s nezamýšleně vzniklými produkty nedokonalého spalování vypouštěné do ovzduší a obsažené v emisích ze spalování nebezpečného odpadu stále mohou vést ke kontaminaci okolí spaloven a přispět tak k již nakumulovaným POPs v životním prostředí v závislosti na použité technologii, podmínkách jejího provozu a způsobu nakládání s pevnými odpady ze spalování. Tyto toxické vedlejší produkty, například PCDD/Fs (známé jako lidské karcinogeny), mohou dále vstupovat do potravního řetězce. Omezujícím faktorem spalování jsou poměrně vysoké náklady, zvláště při provozu s nejlepším dostupným vybavením pro prevenci znečištění životního prostředí, monitoring a nakládání se zbytky po spalování. Náklady také vznikají přepravou nebezpečných odpadů do místa jejich spalování. Cementárny spalují při teplotách 1450 °C nebo vyšších, ale pouze zlomek z nich splňuje nezbytné technické požadavky na spalování POPs a vyšší účinnost likvidace těchto látek zatím nebyla prokázána. Pro efektivní provoz je potřeba navíc nákladné míchací, dávkovací a monitorovací zařízení. Dodnes chybí kompletní zhodnocení účinnosti destrukce těchto látek u spalování (jak u spaloven nebezpečného odpadu, tak u cementárenských pecí). Některé analýzy nicméně naznačují, že spalovny dosahují nižší míry destrukce těchto látek, než lze dosáhnout určitými nespalovacími technologiemi. Tyto komplikace dohromady s odporem veřejnosti proti spalování nebezpečných odpadů a odpadů s obsahem POPs vedly ke zkoumání vhodných alternativních a nespalovacích metod likvidace.

27

Nespalovací technologie Tyto technologie využívají fyzikální a chemické procesy, které přemění odpady s POPs na méně škodlivé sloučeniny. V některých zemích jsou licencovány pro využití v komerční sféře nespalovací technologie využívající vysokých teplot k likvidaci POPs. Čtyři z nich jsou zde přímo popsány. Existují také další dvě technologie: • Technologie, která využívá reakce za mírných podmínek (při pokojové teplotě a tlaku) • Technologie, která odstraňuje bromované zpomalovače hoření z plastového odpadu. Chemická redukce v plynné fázi (Gas Phase Chemical Reduction, GPCR) Tato technologie představuje proces chemické redukce organických sloučenin v plynné fázi vodíkem při teplotě 850 °C nebo vyšší a za nízkého tlaku. Organické sloučeniny jsou zcela redukovány na metan, kyselinu chlorovodíkovou (která je dále neutralizována) a menší množství nízkomolekulárních uhlovodíků. Je možné ji použít na kapalné i pevné odpady s vysokým obsahem DDT, hexachlorbenzenu (HCB), látek s obsahem PCDD/Fs a PCB z transformátorů, kondenzátorů a dalších olejů. U pevných i kapalných odpadů je nutná předúprava. Využití této technologie je variabilní – může jít jak o mobilní zařízení, tak o napevno umístěnou jednotku. Je-li to potřeba, všechny emise i zbytky z tohoto procesu mohou být zachyceny a znovu zpracovány. Dle studií UNEP V plynech vznikajících během procesu nebyly detekovány žádné PCDD/Fs, byly však naměřeny v nízkých hodnotách v zemním plynu používaném k zahřátí reakčních nádob. Pevné zbytky vznikají pouze při použití pevných odpadů, tyto by však měly být vhodné pro uložení na běžnou skládku, i když UNEP tvrdí, že v nich mohou zůstat stopy POPs. Z dat, která poskytla firma Eco Logic během likvidace odpadů v Austrálii a Kanadě vyplývá, že účinnost destrukce POPs je > 99.9999% pro PCBs, DDT a HCB a > 99.9995% pro PCDD/Fs. Množství 150 tun za měsíc nebo 1800 tun za rok může být zdvojnásobeno zejména modulární konstrukcí. Americká Agentura pro ochranu životního prostředí (US EPA) nejprve uvedla, že tato technologie není považována za ekonomicky efektivní, nedávno však oznámila, že probíhá „modifikace této technologie, aby se zvýšila její ekonomická efektivita".

Zásaditý katalytický rozklad (Base Catalysed Decomposition, BCD) Proces zásaditého katalytického rozkladu vyvinula americká US EPA. Skládá se ze dvou oddělených kroků: první představuje nepřímo vyhřívaná termální desorpce při teplotách 200400 °C a je využíván pro dekontaminaci ošetřovaného media. POPs ve formě čistých sloučenin vyextrahovaných desorpcí jsou potom rozložené chemickou reakcí. K dehalogenaci dochází, když jsou vybrané chemikálie včetně hydroxidu sodného (zásady) smíchány s kondenzovanými znečišťujícími látkami a v reaktoru zahřáty na teplotu 236°C. Pokud nosný olej nesplňuje kriteria pro zpracování jako ostatní odpady, je vrácen zpět do reaktoru a znovu zahříván. Tato technologie umožňuje úpravu tekutých odpadů, zemin, kalů a sedimentů 28

kontaminovaných zejména PCBs a PCDD/Fs. Ošetřená zemina může být použita znovu na původním místě jako výplň. Tato technologie může být buď umístěna na stálo anebo použita v podobě mobilních jednotek. Ve srovnání s dřívějšími možnostmi jsou dnešní provozy vybaveny čištěním produkovaných plynných exhalací. Dle studií UNEP koncentrace emisí jsou nižší a celkové množství vypouštěných plynů je menší než u spaloven. BCD reaktor může zpracovat 2 až 12 tun POPs za den a vyššího množství může být dosaženo zvýšením počtu modulů. Vyšší míra účinnosti destrukce (4-6x) byla prokázána UNEP u PCBs, OCPs a PCDD/Fs při zkušebních podmínkách i při běžném provozu. Ošetření odpadů technologií je časově nenáročné, nároky na energii jsou střední a náklady na provoz a údržbu jsou relativně nízké. Provozní náklady v kompletním BCD systému jsou odhadovány na cca 25 % nákladů na spalování.

Nadkritická mokrá oxidace (Super Critical Water Oxidation, SCWO) Mnoho technologií na likvidaci chemických látek je založeno na reakci organických sloučenin s hydroxylovými radikály. V superkritické vodě se stávají organické znečišťující látky ve vodě rozpustné a reagují rychle s přidanými oxidanty. Konečnými produkty rozkladu jsou oxid uhličitý, voda a minerální kyseliny a soli. US EPA uvádí, že superkritická fáze vody nastává za vysokých teplot a tlaku, například 374 °C a 24-28 MPa. Dle Environment Australia odpadní plyny neobsahují oxidy dusíku, kyselé plyny, nebo částice a obsahují méně než 10 ppm oxidu uhelnatého. Technologie SCWO je vhodná pro ošetření půdy, kalů a tekutých odpadů kontaminovaných například PCBs a pesticidy, stejně jako například pro nebezpečný odpad z armádních zdrojů s halogenovanými látkami v nízkých i vysokých koncentracích. Technologie je i mobilní. Dle UNEP současná zařízení s technologií SCWO používají materiály odolné korozi. Všechny emise a zbytky mohou být v případě potřeby zachyceny a znovu vráceny do procesu. US EPA tvrdí, že nejsou dostupná žádná data o účinnosti destrukce, UNEP však dokládá vysokou účinnost této technologie. U odpadu obsahujícího maximálně 20 % organického uhlíku je tato technologie považována za mnohem méně nákladnou než spalování. Kvůli určitým provozním problémům je její průmyslová role poněkud omezená.

Sodíková redukce (Sodium reduction, SR) Tato mobilní či fixní technologie je hojně využívána při in situ odstraňování nízkého i vysokého obsahu PCB z transformátorových olejů. Základním principem je redukce PCB rozptýleným metalickým sodíkem v minerálním oleji, což vede ke vzniku nehalogenovaných bifenylů, chloridu sodného, vody a olejů na bázi ropy. Kapacita pro úpravu transformátorových olejů je 15 000 litrů za den. Míra účinnosti zatím nebyla udána a informace o charakteru zbylých látek také nejsou dostatečné. Stejně jako u ostatních systémů, které nezahrnují samotnou destrukci transformátorů samotných, jsou zde obavy ze zbytků PCB v porézních materiálech transformátorů, neboť oleje z transformátorů jsou 29

ošetřovány in situ. Porézní materiál transformátorů ovšem nedokážou zpracovat ani spalovny odpadů. Dle UNEP sodíková redukce je široce využívána pro zpracování odpadů s PCB již více než dvacet let.

Mechanicko-chemická dehalogenace (MCD) Kulové mlýny představují reaktor, který mechanicko-chemickou dehalogenací rozkládá PCB a další organické chlorované látky na jejich základní stavební uhlovodíky ve vysokém množství. Redukční dehalogenace probíhá v přítomnosti alkalických kovů a nízkého množství kyselého vodíku. Může být použita na kontaminované materiály stejně jako na koncentrované či čisté chemikálie, bez ohledu na jejich skupenství. Dle UNEP polutanty jsou eliminovány přímo v kontaminovaném materiálu. I když mechanicko-chemická degradace probíhá za nízkých teplot, uvnitř mlýnu dosahují teploty až několika tisíc stupňů Celsia, neboť pevné částice se při vysoké rychlosti třou s pevným povrchem. Výsledný práškový produkt může vyžadovat další úpravu. Kulové mlýny jsou dostupné v různých velikostech a konstrukcích, takže je možné likvidovat i několik tun materiálu naráz. Mechanicko-chemická redukce je ekonomicky efektivní a je také příznivá k životnímu prostředí díky nízkým nárokům na energii. Dle UNEP díky mírným podmínkám, za kterých reakce probíhá, a uzavřenému systému nejsou předpokládány žádné toxické emise do prostředí. Technologie IHPA s použitím kulových mlýnů účinnost destrukce (DE) na úrovni 99,999999,99999%. PCB v pevných či tekutých matricích mohou být zlikvidovány (na základě laboratorních studií) na nedetekovatelná množství v řádu minut až hodin. Zatím je však jen málo zkušeností s komerčním využitím této technologie. Existuje jen omezené množství informací o emisích, účinnosti, meziproduktech rozkladu a dalších důležitých parametrech v podmínkách průmyslového využití. Technologii pod názvem Radical Planet provozuje stejnojmenná instituce v Japonsku. Hlavními otázkami zůstává také účinnost procesu a množství a toxicita činitelů potřebných pro proces. Při čištění půd kontaminovaných pesticidy na Novém Zélandu snížila tato metoda množství pesticidů o více než 90 %. Vyskytly se také obavy z možných úniků PCDD/Fs do ovzduší během procesu, stejně jako potencionální problematické zbytky činidel, které mohou zůstat ve zpracované půdě.

CreaSolv® proces Bromované zpomalovače hoření (BFRs) se dají odstranit z plastového odpadu metodou CreaSolv®. Specifické polymery v plastech jsou selektivně rozpuštěny vhodnými rozpouštědly a poté vysráženy. Tomuto postupu předchází předtřídění odpadu, takže materiál vstupující do reakce obsahuje vysoké množství (obecně ≥ 75 %) konkrétního plastu, který je takto ošetřen (Malcolm Richard, 2011). Vývojáři (CreaCycle GmbH, ve spolupráci s Institutem Fraunhofer IVV) udávají, že množství použitého rozpouštědla je v poměru ke zpracovávanému plastu velmi malé (< 1 %). Rozpouštědlo se totiž recykluje a vrací se zpět 30

do procesu, jen jeho malá frakce, ve které jsou odděleny a koncentrovány BFRs vystupuje z technologie. Konečnými produkty procesu jsou využitelný polymerový recyklát, na BFR bohatý koncentrát a, pokud jsou přítomny, na kovy bohatá nerozpustná frakce. Proces je už odzkoušený jak v laboratorním měřítku, tak v pilotním provozu. Po odstranění baterie zpracovává například znehodnocené mobilní telefony, které poskytují částice polymerů vhodné pro výtlačné lisování a injekční modelování. V jiném případě byl takto ošetřen lehčený polystyrenový odpad za vzniku polystyrenu, který může být znovu odlehčen a jehož vlastnosti jsou srovnatelné s primárním lehčeným polystyrenem. Podle maloplošné studie proveditelnosti se povedlo v kanadských provozech na zpracování elektrického a elektronického šrotu odstranit z plastového odpadu jak BFRs, tak PBDD/Fs, které byly přítomny jako spolukontaminanty. Waste and Resources Action Programme (WRAP) sponzoroval studii, ve které hodnotil potencionální dopady čtyř nových procesů na regeneraci elektrického a elektronického plastového odpadu obsahujícího BFR na životní prostředí, ve srovnání se skládkováním a spalováním s a bez získávání energie. Z tohoto srovnání vyšel CreaSolv® jako nejlepší s ohledem na spotřebu energie a potenciál fotochemické oxidace. Z hlediska potenciálu přispívat ke globální změně klimatu byl druhý za spalováním se získáváním energie. Studie prokázala, že dva procesy založené na rozpouštědlech, CreaSolv® a Centrevap®, mají nejmenší dopady na životní prostředí a také zmínila, že CreaSolv® proces se také vyznačoval nízkou ztrátovostí rozpouštědel a jejich vysokou obnovitelností. Nedávný přehled managementu plastů obsahujících BFR upozornil, že další studie sponzorované WRAP ohodnotily v odstraňování BFRs z polymerů v elektrickém a elektronickém odpadu Creasolv® jako účinnější ve srovnání s Centrevap® procesem. Oba procesy jsou však označovány jako finančně schůdné alternativy ke skládkování a spalování. Tyto metody odstraňování BFR založené na rozpouštědlech nabízejí v současnosti nejlepší volbu v oblasti magamenetu plastů obsahujících BFR z obou hledisek, jak vlivu na životní prostředí, tak komerčního a má se za to, že tyto procesy mohou pomoci výrazně snížit vývoz elektrošrotu do rozvojových zemí. Koncentrované BFR nashromážděné během procesu mohou být rozloženy jinou nespalovací technologií, nebo nevratně přeměněny jako činidla během průmyslových procesů.

Otázky čekají na odpovědi Jedním z důležitých kritérií pro posouzení technologií na destrukci POPs je potencionální vznik nových POPs a dalších toxických látek během procesu. PCDD/Fs se formují během spalování nebezpečných odpadů. Za specifických provozních podmínek však mohou PCDD/Fs vznikat i v některých nespalovacích technologiích, pokud jsou přítomny nezbytné prekurzory pro jejich vznik. Jako příklad může sloužit metoda GPCR, při níž mohou vznikat PCDD/Fs, pokud jsou v produkovaném plynu nebo ve vzduchu užívaném při spalování výsledného produktu přítomny chlorované látky. Aby byly dodrženy podmínky pro destrukci POPs, musí být plyn i vzduch při spalování řádně ošetřeny. 31

V technologii BCD mohou vzrůstat koncentrace nízkochlorovaných látek, kde je nutné obávat se vzniku PCDD/Fs, kdy kongenery s menším počtem chlorů mohou být toxičtější než ty vícechlorované. Je proto nezbytné proces řádně monitorovat, aby se potvrdilo, že reakce probíhají řádně. Laboratorní studie destrukce PCB metodou SCWO ukázaly, že při nízkých teplotách se může zformovat povážlivé množství PCDD/Fs. Provozovatelé musí zajistit, že provozní podmínky, zejména teplota a doba ošetření, zabraňují tomuto zformování. V mnoha případech však detailní hodnocení nespalovacích technologií s ohledem na vznik PCDD/Fs ještě chybí. Hnacím motorem k vyplnění této mezery by měla být Stockholmská úmluva, především však její naplňování v jednotlivých zemích.

Výběr nejvhodnější technologie Neexistuje jednoznačně dokonalá metoda na destrukci POPs. Při rozhodování, jakou technologii aplikovat na konkrétní případ, hraje roli mnoho kritérií. Základním pilířem pro výběr je účinnost destrukce. Účinnost destrukce (Destruction Efficiency – DE) je poměr množství POPs vstupujících do procesu s množstvím POPs, které z procesu vycházejí (např. v plynných či kapalných emisích nebo ve formě pevných zbytků). Jiným měřítkem je tzv. účinnost destrukce a přesunu (Destruction and removal efficiency – DRE), která sleduje pouze množství POPs v emisích vypuštěných do ovzduší. Mnoho dokumentů o účinnosti technologií bohužel používá pouze DRE a někdy jsou hodnoty DRE zaměňovány za DE . Obě hodnoty musí být brány s ohledem na nedetekovatelné koncentrace POPs označované jako "méně než" detekční limitní hodnoty, ne jako nula. V důsledku tohoto nedostatku v přesnosti měření se vypočtené hodnoty DE a DRE blíží 100 %, ale nikdy jich nedosáhnou. Proto je účinnost destrukce > 99.9999% považována za stoprocentní. Také chemické a toxikologické analýzy všech výstupů jsou nákladné a musí být zajišťovány v takové frekvenci, aby se zajistila shoda se základním kritériem DE > 99.9999% při všech provozních podmínkách, jako je rozjezd či naopak ukončování procesu, běžný provoz i případné kritické události. Hodnota DE musí být určena dlouhodobým monitoringem po celé měsíce a měla by být stanovována po celou dobu procesu destrukce POPs. Náklady na technologie jsou samozřejmě významným omezujícím faktorem. Výrazně se liší v závislosti na obsahu POPs v ošetřovaném materiálu, množství materiálu a přepravní vzdálenosti, pokud jsou technologie aplikovány ex situ. Počáteční investice mohou být vyšší, ale náklady technologií nedávno vyvinutých a méně optimalizovaných mohou v budoucnosti poklesnout, což u spalování není pravděpodobné. V potaz by měla být vzata i další ekonomická, environmentální, sociální a technická kriteria. Ta jsou následující: - schopnost technologie zpracovat odpad ve formě, v jaké se nachází nyní (tekutina, pevný materiál, velikost zrn) s determinovaným obsahem organického uhlíku a nezbytností předpravy; 32

- kapacita zařízení; - možnost lokálního využití v daném místě; - možnost přepravy odpadů jinam a řešitelnost dopravy; - spolehlivost a požadavky na údržbu zařízení; - objem druhotně vzniklého odpadu a obsah toxických vedlejších produktů během všech provozních podmínek (nestabilní období či v případě odstavení sytému); - rizika spojená s provozem technologie (nákladová flexibilita, dočasná odstávka kvůli kontrole, řízení v době stavu nouze, rozmontování zařízení) - přijatelnost pro veřejnost.

Podle pravidel tzv. "zelené chemie" (která stanovují používání environmentálně uvědomělých výrobních postupů) by měly být preferovány procesy probíhající za pokojové teploty a normálního atmosférického tlaku. To umožňuje snížit spotřebu energie a usnadňuje transport zařízení. Činidla a další vstupní materiály by měly být pokud možno nenákladné, netoxické a snadno skladovatelné. Zvolený chemický proces by se měl co nejvíce vyvarovat vzniku vedlejších toxických produktů a v neposlední řadě by měl také vykazovat vysokou účinnost destrukce. Toto jen dokládá potřebu dalšího výzkumu a návrhu nových typů provozů.

Lze říci, že i když je spalování odpadů s obsahem POPs stále nejpoužívanější technologií, nemůže být považováno za zcela "čistou" technologii. Navíc jsou zde vysoké náklady, nejasné informace ohledně účinnosti destrukce POPs a spalovny anebo cementárny s nákladnými technologiemi nejsou mobilní. Technologie, kterou by bylo možno převézt jinam, byla by aplikovatelná v daném místě, udržitelná a likvidovala by zastaralé POPs za rozumných nákladů, by znamenala průlom v likvidaci těchto nebezpečných chemických látek. Inovativní nespalovací procesy mají potenciál stát se takovýmito technologiemi. Musí být však zaručeny následující podmínky: • dlouhodobá dostupnost; • silné environmentální uvědomění a • vědecký výzkum s politickou podporou a vhodným financováním, aby byl zaručený plynulý technologický vývoj. Některé užitečné informace (např. potenciál PCDD/Fs formovat se během procesu) jsou poskytovány téměř výhradně vývojovými společnostmi a prodejci technologií, i když by měly být provedeny nezávislé posudky a data by měla být dostupná veřejnosti. Proveditelnost a trvanlivost technologií by měla být dokázána při reálném použití také v jednotlivých zemích či oblastech s omezenou infrastrukturou a nedostatkem obvyklých dodavatelských služeb.

33

Detoxikace a rozklad důležitých laboratorních odpadů S ohledem na fakt, že výzkumné a vývojové právní subjekty disponují laboratořemi, které produkují odpadní látky, krátce k této problematice. Složení těchto odpadů je různorodé a s časem se může měnit. Dělí se podle vlastností a podle dostupných možností jejich odstranění. • odpadní laboratorní materiály představují neškodné tuhé anorganické a organické odpady. Pokud neobsahují nebezpečné nebo radioaktivní látky, lze je bez nebezpečí odstraňovat společně s komunálními odpady nebo spalovat. • chlorovaná rozpouštědla, která se výrazným způsobem omezují a další jiná organická rozpouštědla a kapaliny, pokud neobsahují nebezpečné a radioaktivní materiály a pokud nereagují s vodou nebo vzájemně mezi sebou. Celkový obsah chloru nemá být vyšší než 5%. Proto je třeba dávat přednost málo chlorovaným rozpouštědlům před vícechlorovanými a snažit se o jejich maximální regeneraci. Neregenerovatelná rozpouštědla a organické kapaliny se shromažďují a odesílají k dalšímu zpracování, popř. bezpečnému odstranění /převážně termickou cestou – spalováním/. • nebezpečné materiály zahrnují toxické, korozivní, oxidující, pyroforické, snadno zápalné, potenciálně výbušné nebo zapáchající chemikálie nebo jejich roztoky. Nebezpečné materiály je třeba detoxikovat nebo imobilizovat v co nejkratší době. Není-li to možné, je třeba je odeslat k odstranění v oddělených uzavřených a dobře označených nádobách. Tyto materiály se nesmí dlouhodobě skladovat.

Stabilizace / solidifikace odpadů K náročným fyzikálně-chemickým způsobům úpravy odpadů, zejména průmyslových, které představují složité směsi různých materiálů často neznámého složení, patří stabilizace/solidifikace, někdy označovaná jako S/S technologie. Pojmy stabilizace a solidifikace patří k nejvíce rozporuplným a ne vždy správně chápaným termínům slovníku odpadového hospodářství. Stabilizace – soubor fyzikálně - chemických a chemických procesů vedoucích k zamezení nebo k podstatnému zpomalení vyluhovatelnosti škodlivých látek do prostředí. Je to přeměna odpadu na nerozpustný produkt pomocí chemických procesů nebo jeho zachycení na vhodný sorbent. Solidifikace – převedení stabilizovaných, případně i původních odpadů do pevné formy s dobrými fyzikálními vlastnostmi (pevnost v tlaku, malá propustnost atd.) a mechanickými vlastnostmi umožňujícími bezpečný transport do místa úložiště s únosností vhodnou pro ukládání ve více vrstvách. Je založena na zpevnění odpadu, který má původně skupenství plynné, kapalné nebo pevné pomocí matrice vytvořené anorganickou nebo organickou inertní látkou. Solidifikaci je nutné pokládat za mezní řešení otázky nakládání s odpady. Fixace je takový případ solidifikace, kdy malé částečky odpadu reagují se složkami solidifkačního média chemicky nebo s nimi vytvářejí směsi. 34

Enkapsulace je solidifikace, kdy složky odpadu nejsou schopny vytvářet sloučeniny nebo se mísit se solidifikujícím médiem, ale solidifikující médium obaluje malé částečky odpadu a tím je izoluje od životního prostředí.

Solidifikační technologie Pro trvalé uložení se nejčastěji používají • hydraulická pojiva, která po smíchání s vodou samovolně tuhnou a to na vzduchu i pod vodou. Pro tyto účely jsou nejčastěji používány portlandské cementy, struskoportlandské a struskové cementy a speciální rychlovazné cementy. Nevýhodou je zvýšení původního objemu odpadu až na dvojnásobek. • nehydraulická pojiva, která tuhnou pouze na vzduchu. Nejčastěji se používá jemné bílé vápno a vápenný hydrát. • puzzolanová pojiva – využívají se materiály, které mají puzzolanické vlastnosti, např. jemně zrnitý popílek ze spalování práškového uhlí nebo popel ze spalování nebezpečných odpadů. • zpevňování odpadů v tuhnoucích taveninách - jako taveninu lze použít bitumenové (asfaltové) živice, kamenouhelné dehty, síru apod.

Prakticky se používají tři základní druhy technologií: • cementace je postup, při kterém se odpad nebo vodná suspenze kalů nebo zahuštěného koncentrátu z odparek za případného přídavku písku a retardačních činidel mísí ve vhodném poměru s cementem. Je vhodná především pro anorganické materiály, jako je popílek ze spalovacích procesů a odvodněné kaly z čistíren. Provádí se za normální teploty s použitím běžných typů zařízení. • bitumenace spočívá ve smísení odpadu s roztavenou hmotou, jako je např. bitumenová (asfaltová) živice, kamenouhelný dehet, síra apod. Bitumenace je vhodná pro fixaci kalů nebo kapalných koncentrátů. Provádí se za zvýšených teplot a ve srovnání s cementací má vzniklý produkt menší objem a nižší vyluhovatelnost. • vitrifikace je založena na převedení anorganických odpadů, např. produktů spalování, na sklo. Dá se použít i pro organické odpady, ale v tom případě je nutno přidat sklotvorné látky, např. odpadové sklo. Vzniklý produkt se vyznačuje vysokou odolností proti působení vody a výrazně se zmenšuje objem odpadů. Je natolik inertní, že se z něj dá vyrábět stavební sklo, jako jsou dlaždice, obklady, potrubí, střešní krytiny atd.

Nové solidifikační technologie Většina současných S/S technologií je založena na použití portlandského cementu a jiných hydraulických pojiv. Tyto materiály se budou používat i v budoucnu. Současně se však ve stále větší míře začínají rozšiřovat nové perspektivní technologie:

35

• sorpční technologie založené na zachycování kontaminantů na sorbentu, který je pevně zasazen v solidifikované matrici. Přidávají se povrchově aktivní aditivy., které mají v molekule polární a nepolární složky, takže jeden konec molekuly se sorbuje na organickou látku a druhý na cementovou matrici. • modifikované jíly (organofilní jíly) sestávající z bentonitu nebo montmorilonitu s kvarterními amoniovými ionty umístěnými mezi vrstvami hliníku a křemíku v jílech, přičemž nahrazují ionty kovů, které jsou v nich běžně přítomny (Li, Na, K, Mg, Ca). Kvarterní amoniové sloučeniny zvětšují vzdálenost mezi jednotlivými vrstvami jílů a tak umožňují organickým látkám proniknout do molekuly a vytvořit organickou stacionární fázi uvnitř částic jílu. Tím se vytvoří jíl, který má jak organické, tak anorganické vlastnosti, schopný sorbovat organické látky. Organofilní jíly sorbují snadno polyaromatické sloučeniny a ropné zbytky. • technologie s použitím emulzifikovaných asfaltů a rozpustných fosfátů • technologie s použitím modifikovaného sirného cementu, silikátů a polymerů, geopolymerů

Obaly pro solidifikované odpady: • ocelové obaly – jejich předností je vysoká tuhost a relativně malá hmotnost nevýhodou je malá korozivní odolnost (max. 30 let ve vlhkém prostředí) • betonové obaly – jejich předností je vysoká pevnost v tlaku, velká trvanlivost a vodotěsnost a poměrně malá energetická náročnost jejich výroby nevýhodou je malá pevnost v tahu, možnost tvorby trhlin a velká hmotnost

Právní úpravy podobně jako u jiných procesů zpracování odpadů jsou pro rozšiřování technologií solidifikace odpadů důležité právní úpravy, které korespondují s pokroky v technologiích. V nejpokročilejším stádiu jak z hlediska právní úpravy tak i vhodných technologií je solidifikace odpadů ve Francii. V našich nových právních úpravách se s procesem solidifikace jako s perspektivní technologií úpravy odpadů počítá.

Biologické zpracování K biologickému zpracování patří kompostování, anaerobní rozklad a biologická detoxikace nebezpečných odpadů. Kompostování Aerobní biologický rozkladný proces, jehož účelem je co nejrychleji a nejhospodárněji odbourat původní organické substance v odpadu a převést je na stabilní humusové látky podobné půdnímu humusu, které jsou prospěšné rostlinám. Během tohoto procesu se zhodnocuje organická substance v odpadu pomocí aerobních mikroorganismů za přístupu 36

kyslíku, který slouží jako živina a zdroj energie. Dochází k hydrolýze bílkovin, sacharidů a tuků. Produkty hydrolýzy – aminokyseliny, monosacharidy a alifatické alkoholy se částečně přeměňují za vývinu tepla na organické kyseliny (octovou, máselnou, propionovou) a oxid uhličitý. Při odbourávání organických substancí pomocí mikrooganismů dochází ke zvyšování okolní teploty. Tento v přírodě velmi rozšířený proces se označuje jako samoohřev. Při kompostování odpadů je žádoucí ze dvou důvodů – jednak dochází ke změně skladby mikroorganismů a tím k rychlejšímu odbourávání často značně složitých organických substancí a dále dochází vedle transformace antibiotik pomocí aktinomycet k termické hygienizaci materiálu. Biologickou oxidací se uvolňuje teplo a zvyšuje se teplota až na hodnoty, při kterých mohou přežívat pouze termofilní organismy. Jestliže se teplota se udržuje na požadované hladině dostatečně dlouhou dobu, rozkládají se patogenní mikroorganismy a plevelná semena. Následnou mikrobiální činností se přeměňují organické zbytky na humus, který je užitečný pro zlepšování kvality půd. Základní podmínky pro kompostování • vstupní materiál musí obsahovat organické látky v takovém složení, aby byl pro výživu mikroorganismů dodržen potřebný poměr C:N 30:1 a dále musí být zastoupeny biogenní prvky • vlhkost výchozího materiálu musí být upravena na 50-60%, pH má být neutrální • dostatečná aerace, aby došlo k ohřátí a k hygienizaci kompostu (60-70°C) • vstupní suroviny musí být rozmělněny a homogenizovány

Dodržení uvedených podmínek zajistí dokonalou činnost mikroorganismů po celou dobu přeměny organických látek a zrání kompostu. V 1. fázi označované jako mezofilní (rozkladná) dochází k intenzivnímu rozvoji bakterií a plísní za rozkladu lehce rozložitelných látek (cukry, škroby, bílkoviny). Ve 2. fázi termofilní (přechodné) se nadále rozvíjejí bakterie a především aktinomycety. Odbourávají se obtížněji rozložitelné organické látky jako je celulóza a lignin a současně vznikají stabilní organické látky obsahující humus. Ve 3. fázi - dozrávací - dochází vlivem autochtonní mikroflóry ke stabilizaci organických látek – kompost se již nezahřívá, hmota je homogenní a nezapáchá. Přídavek vhodných přísad urychluje zahájení kompostovacího procesu a usnadňuje udržení průběhu reakcí správným směrem. Tyto látky urychlují růst rozkladných mikroorganismů a současně mohou zlepšovat kvalitu suroviny pro kompostování, zejména upravit obsah živin, minerálních látek a hodnotu pH. Vlastnosti surového kompostu lze dále zlepšit přídavkem speciálních kmenů mikroorganismů.

37

Organické látky vhodné ke kompostování: • bioodpad ze separovaného sběru domovních odpadů • zemědělské odpady (zvířecí fekálie a rostlinné odpady) • dřevní odpad (kůra, piliny, štěpky) • odpady potravin pochutin a krmiv • textilní odpad • papírenské kaly • kal a odpad z provozování rybníků • uhelné odpady • odpad z městské zeleně • s ohledem na obsah stopových toxických prvků individuálně posuzovat vhodnost kompostování čistírenských kalů, odpadů ze septiků a žump, směsného domovního odpadu, koželužských odpadů a organických průmyslových kalů

Pro výrobu kompostů, zejména z domovních odpadů, je důležité sledovat obsah těžkých kovů, PCB a ropných derivátů v odpadech. Obsah těchto látek se podstatně sníží zavedením separovaného sběru. Kvalita kompostu může být ohrožena nežádoucími organismy (fytopatogenní houby, hmyz a jeho larvy, plevely a jejich semena) a nebezpečnými a toxickými látkami (biocidy, detergenty). K omezení těchto rizik je třeba udržet aktivní mikrobiální proces. Půdní mikroflóra správně zrajícího kompostu je nejúčinnější v potlačování původců různých nákaz, rovněž tak mikroorganismy jsou nejúčinnější pro rozklad organických xenobiotických látek. Všem těmto procesům napomáhá i zvýšená teplota kompostů. Stopové toxické prvky se mikrobiální cestou neodstraní, ale vazbou na cheláty ztrácejí svou účinnost a tedy i toxicitu. Humus, případně huminové kyseliny, které jsou nejúčinnější frakcí humusu, jsou nejlepším a nejkomplexnějším chelatizačním prostředkem. V důsledku tvorby kyselin hodnota pH kompostovaného materiálu nejprve klesá z původně neutrální hodnoty na hodnotu 4 až 5. Jak se organické kyseliny v termofilní fázi rozkládají, hodnota pH se postupně zvyšuje na 8,5. Konečný kompost má alkalickou reakci příznivou pro kyselé půdy. Přidává se do půdy v množství 5-50 kg/m2 (vyšší množství pro ovoce a zeleninu).

Druhy kompostu Podle stupně biochemické degradace a konečného zpracování se rozlišují čtyři druhy kompostu: • surový kompost – odpady jsou mechanicky upraveny pro kompostování bez rozkladu nebo dezinfekce 38

• čerstvý kompost – kompostované materiály jsou v počátečním stupni biochemické degradace a po úplné dezinfekci • vyzrálý kompost – plně rozložený a dezinfikovaný produkt • speciální kompost – kompost dále zpracovaný a tříděný, případně s přídavkem minerálních látek V průměru lze z 1 tuny odpadu vyrobit v závislosti na místních a klimatických podmínkách 350 až 500 kg kompostu. Požadavky na správný způsob kompostování Pro zajištění optimálního způsobu kompostování je nutné dostatečné množství vody a kyslíku, vhodná teplota a přítomnost mikroorganismů. Rozkladné organismy mohou přijímat svou potravu jen v rozpustné formě. K dostatečnému zásobování mikroorganismů vodou a kyslíkem musí být částice určené k rozkladu potaženy jemnou vrstvou vody a pro přístup vody a kyslíku musí být zachována dostatečná pórovitost. Protože rozpustnost kyslíku ve vodě je nepatrná (1 l vody obsahuje jen 6,2 ml kyslíku), je třeba kyslík během rozkladného procesu kontinuálně přivádět. Potřebný vzdušný kyslík může být dodáván buď volným uskladněním nebo umělým odvětráváním (nuceným větráním) a to buď tlakovým v bioreaktorech, nebo odsáváním přes děrované dno na uzrávací desce. Jestliže biologický rozklad probíhá při nízkém obsahu kyslíku, nemůže se poměrně vysoký obsah dusíku obsažený v bioodpadu oxidovat a uniká ve formě amoniaku, organických dusíkatých sloučenin (např. aminů) nebo také jako elementární dusík. Čerstvá organická hmota může v půdě působit odumírání kořínků rostlin. V počátečních fázích rozkladu nejsou totiž některé substance i přes vysoký přívod kyslíku ještě dostatečně oxidovány, aby neškodily rostlinám. Bylo zjištěno, že materiál, který byl kompostován při staticky nuceném provzdušňování, ztrácí toxicitu velmi rychle, kdežto při pouhém přehrnování je třeba delší doby.

Systémy kompostování • kompostování na hromadách - pro uskladnění bioodpadu upravit zpevněnou plochu, která by měla být zastřešena a odvodněna a vodní výluhy nemohly pronikat do podloží - k zajištění dostatečné pórovitosti přidat 20 - 30% rozemletých zelených (zahradních) odpadů - k urychlení procesu rozkladu odpad přehrnovat kompostovací frézou - optimální výška vrstvy 1,5 – 1,8 m - při velkých srážkách (nad 800 mm za rok) zakrýt kompostovanou vrstvu vhodným materiálem - při vícenásobném přehrnování (týdenním) po 8 týdnech prosít a uložit k dozrání. Výška vrstvy by neměla v této fázi překročit 1,8 m, aby byl umožněn přístup vzduchu pro nitrifikaci - při dodržení odpovídajícího postupu může být kompost vyzrálý již za 3 – 4 měsíce 39

• kompostování v bioreaktorech Jedná se o urychlení a optimalizaci kompostování. Proces fermentace probíhá v tepelně izolovaných boxech, kontejnerech, tunelech, věžích nebo bubnech. Nejrozšířenějším typem jsou tepelně izolované mobilní boxy a kontejnery s dobou fermentace 6 až 10 dnů s průběžným provzdušňováním substrátu dmychadly s regulací teploty a biofiltry na čištění odpadních plynů. Výhodou je výrazné urychlení procesu fermentace, omezení plochy potřebné pro kompostování, devitalizace semen plevelů a patogenních mikroorganismů, omezení nepříznivých vlivů na okolí (zamezení pachových emisí – těkavé látky, produkty kvasných procesů za vzniku alifatických kyselin) a plně automatizovaný provoz. Mezi nevýhody patří náchylnost k poruchám a vysoký obsah oxidu uhličitého v uzavřeném systému. Po 6 až 10 dnech fermentace v bioreaktoru je nutné dokončit dozrávací proces klasickou kompostovací technologií na zakládkách po dobu minimálně 4 týdnů.

Anaerobní rozklad /anaerobní fermentace, bioplynové stanice/ Zařízení na výrobu bioplynu anaerobním rozkladem organických materiálů se dosud používala především pro zpracování zvířecích exkrementů, k anaerobní stabilizaci kalů v městských čistírnách odpadních vod a pro čištění odpadních vod obsahujících značné množství organických látek. Nyní se anaerobní rozklad začíná používat i pro odstraňování pevných a polotekutých organických odpadních materiálů. Ve srovnání s kompostováním má zařízení na anaerobní rozklad menší požadavky na plochu, neuvolňují se páchnoucí emise, z odpadu lze získat energii a zařízení má flexibilní použití. Perspektivní se ukazuje zejména pro zpracování odpadů z průmyslu výroby potravin a nápojů.

Biologická detoxikace nebezpečných odpadů K perspektivním způsobům detoxikace nebezpečných odpadů patří biodegradace, zapracování nebezpečných odpadů do půdy a enzymatické systémy. • biodegradace – rozklad nebezpečných odpadů za použití živých organismů nebo jejich produktů umožňujících detoxikovat nebo rozložit nebezpečné chemikálie. Biodegradace je ekonomicky výhodná, vysoce účinná metoda s nepatrnými škodlivými účinky na životní prostředí. • zapracování nebezpečných odpadů do půdy (landfarming) je proces, při kterém jsou odpady smíchány nebo zapracovány do povrchové vrstvy půdy a řízeným způsobem degradovány, transformovány nebo imobilizovány. Tento proces je méně náročný na dlouhodobé monitorování a údržbu a uplatňuje se zejména jako způsob konečného odstranění. • enzymatické systémy. Enzymy schopné přeměnit nebezpečné odpady na netoxické produkty lze vypěstovat z mikroorganismů rostoucích v různých kulturách. Vznikající nebuněčné enzymy lze použít pro detoxikaci vody a půdy. Takové surové enzymatické extrakty získané z mikroorganismů mohou např. přeměnit pesticidy na méně toxické a vůči rozkladu méně odolné produkty. Použití enzymů je zcela nová, rychle se rozvíjející oblast.

40

Mechanicko-biologická úprava odpadů Mechanicko-biologické úprava (MBÚ) směsných komunálních odpadů (ev. dalších odpadů, jako například určitých živnostenských nebo průmyslových odpadů), je jejich úprava pomocí mechanického roztřídění na využitelné odpady (materiálově i energeticky) a nevyužitelné odpady, a následná biologická úprava vytříděných biologických složek. Bývá považována za alternativu ke spalování, cílem je získat materiál skládkovatelný s minimálním škodlivým účinkem na prostředí - snížení obsahu organického uhlíku na minimum. Oddělení organické výhřevné - fáze a úprava na alternativní palivo (omezený odbyt, kompost je méně kvalitní než zahradní – městský). Provozuje se zejména v Německu a Rakousku, u nás spíše ověřování. Alternativa - biologické vysoušení - intenzivním provzdušněním vzniká suchý stabilizát použitelný jako palivo.

Tepelné zpracování odpadů K tepelnému zpracování patří spalování, pyrolýza, zplyňování či zkapalňování a oxidace na mokré cestě. Spalování odpadů Cílem spalování odpadů je snížit množství organických kontaminantů v odpadech, omezit celkové množství odpadů (a tím zaplnění skládek) a zakoncentrovat těžké kovy v zachycovaném popílku. Spalovat by se mělo jen minimální množství odpadů, které nelze využít jako druhotné suroviny (přednost materiálového zpracování před tepelným). Spalováním se snižuje hmotnost odpadů na 25 až 30% a objem na 10% původní hodnoty (snižují se nároky a náklady na zábor zemědělské půdy a její rekultivaci). Na skládku se pak odváží materiál anorganický inertní s minimem organických zbytků (prodloužení životnosti skládky desetinásobně). To je výhodné zejména v hustě obydlených oblastech, kde je nedostatek půdy pro skládkování neupravených odpadů. Nevýhodou jsou vysoké investiční a provozní náklady, nezbytnost kvalifikované obsluhy a dokonalé kontrolní a měřicí zařízení.

Druhy odpadů použitelných pro spalování Pro spalování se používají tekuté kaly, tuhé odpady a plynné odpady. Většina odpadů patří mezi méněhodnotná paliva a při spalování vznikají problémy. To platí zejména o komunálním odpadu, který je různorodým materiálem s rozdílnými vlastnostmi. Obtížně spalitelné odpady je nutné mísit s dobře spalitelnými v poměru, který ještě zaručuje trvalé hoření směsi. Jsou to zejména odpady s vysokým podílem inertních materiálů nebo silně vlhké a spékavé odpady. V počáteční fázi spalování a v případech, kdy výhřevnost odpadů je příliš malá, je nutno používat přídavného paliva. Jakost paliva je určována třemi hlavními hodnotami – obsahem hořlavin, popelovin a vody. Pokud má palivo dostatečný obsah hořlaviny, je schopné samostatného hoření. 41

Složení odpadů v souvislosti s možnostmi jejich spalování bez použití přídavného paliva lze znázornit pomocí diagramu spalitelnosti odpadů. Odpady se zahřívají stykem s horkými spalinami nebo předehřátým vzduchem a sáláním ze stěn pece. Hranicí pro spalování tuhého odpadu bez přívodu podpůrného paliva je minimální výhřevnost odpadu 5 000 kJ.kg-1; této podmínce odpovídá následující složení odpadu: •obsah popela A ≤60 %; •obsah vlhkosti W ≤50 %; •obsah hořlaviny C ≥25 %.

Platí: C+W+A=100%

Tyto podmínky složení odpadů jsou graficky prezentovány Tannerovým (trojným) diagramem. Obrázek 3.2: Tannerův (trojný) diagram

Zdroj: Wikipedie

Zařízení na spalování odpadů Hlavním důvodem zvýšeného zájmu o výstavbu spalovacích zařízení jsou přísná regulační opatření týkající se skládkování odpadů. Současné technologie spalování odpadů jsou založeny na dvou metodách – na spalování tuhých odpadů ve spalovnách a na spalování kapalných a tuhých odpadů v rotačních cementových pecích. Spalovny komunálních odpadů pracují normálně při teplotách 800 až 900°C. Pro odstraňování zbytků halogenovaných látek je třeba vyšších teplot (1200 až 1500°C). Rotační pece jsou vhodné v chemických závodech pro spalování odpadů přímo v místě jejich vzniku. Nejdůležitějšími charakteristikami 42

spalovacích zařízení jsou doba a teplota spalování a účinnost promíchávání. Spalování nebezpečných odpadů vyžaduje speciální zařízení s teplotou v rozmezí 900 až 1300°C a prodleva spalin ve spalovacím prostoru musí být minimálně 3 sekundy. Pochody probíhající při spalování Většina spaloven má ohniště vybavené rošty, na nichž se odpady spalují. Postupně probíhají následující pochody: • předsoušení: odpady se předsoušejí sáláním plamene z dalších pásem spalování a vzduchem přiváděným pod rošt, teplota kolem 100°C, vlhkost odpadu se mění v páru • odplyňování odpadů: sáláním plamene nebo klenby spalovacího prostoru se odpady ohřívají na teplotu 200 až 600°C a dochází k reakcím mezi kyslíkem a uhlíkatými látkami v odpadech, hořlavé látky se přeměňují na těkavé složky. • zapálení odpadů: na povrchu odpadového lože vznikají místní ložiska hoření, těkavé složky procházejí ohništěm ve formě proudu plynu, lože odpadů prohořívá, teplota 500 až 800°C • hoření: nezbytný je dostatečný přívod vzduchu (přebytek 40%), hoří plyny i vzniklý polokoks, teplota 1000 až 1100°C, teplo se odvádí spalinami, v loži vzniká popel a škvára • vyhořívání a odvádění tepla: vzniká velké množství tepla, které je nutno odvádět, teplota je až 1200°C, musí se udržovat pod bodem tavení popela vysokým přebytkem vzduchu, z roštu odcházejí popel, škvára a nespalitelný zbytek odpadů. Druhy spalovacích pecí a topenišť • rotační pece – otočné válce s žáruvzdornou vyzdívkou s mírným sklonem, které se pomalu otáčejí a tím zajišťují míšení odpadů. Vhodné pro spalování směsi komunálních i průmyslových odpadů, pastovité i kapalné odpady a kaly (univerzální využití). • muflové pece – provoz je periodický, do zchladlé pece se zavezou odpady a pak se zahřívá. Vhodné pro spalování zdravotnických odpadů, ropných produktů, zbytků barev a laků. • etážové pece – pec má tvar stojatého válce, rozděleného na etáže. Osou válce prochází masivní hřídel opatřený rameny, na která se nasazují lopatky ze žáruvzdorné slitiny. Vhodné pro spalování kalů a odpadů s vysokou vlhkostí. • fluidní spalování odpadů – základní podmínkou je udržení částic fluidní vrstvy ve vznosu. V případě spalování kapalných a plynných odpadů je fluidní vrstva tvořena částicemi inertní hmoty, při spalování tuhého odpadu se částice tuhého odpadu podílejí na tvorbě fluidní vrstvy a musí být proto upraveny na vhodný rozměr a hmotnost. Přednosti spalování • rychlý způsob odstranění odpadů. Stabilizace odpadů na skládkách trvá několik roků, kompostování několik měsíců, odpady zůstávají na roštu pouze 1 hodinu

43

• účinnější snížení objemu odpadů než kompostováním nebo skládkováním. Zbytek po spálení tvoří 25 až 40% hmotn. (8 až 12% obj.) původního objemu odpadů • zbytek po spalování je tuhý, sterilní a nepodléhá rozkladu Nevýhody spalování • vysoké investiční náklady moderní městské spalovny • potřeba kvalifikované obsluhy pro provoz a údržbu spalovny • emise některých plynných škodlivin a jejich velmi nákladné vícestupňové odstraňování ze spalin Ekologické důsledky spalování odpadů Odpady jsou velmi málo čistým druhem paliva. V průměru obsahují cca až padesátkrát více těžkých kovů než uhlí. Spalovny odpadů jsou velké chemické reaktory s reakční směsí o ne zcela známém a měnícím se složení. Prach se s účinností 99 až 99,5% odstraňuje v elektrostatických odlučovačích (1. stupeň čištění). Kyselé složky (HCl, SO2, NOx) se odstraňují mokrým způsobem ve vysokoúčinných plynových pračkách, případně polosuchými nebo suchými systémy (2. stupeň čištění). U většiny nových spaloven, zejména budovaných v husté městské zástavbě, se vyžaduje i třetí stupeň čištění spalin spočívající v podstatě v zachycování dioxinů a dalších organických látek na aktivním uhlí. Emise vznikající ve spalovnách, s výjimkou rtuti a kadmia, představují jen malou část z celkových emisí z elektráren, průmyslu, dopravy a lokálních vytápění. Moderní městské spalovny mohou být instalovány přímo v centrech oblastí produkujících odpady. Spalovna zpravidla produkuje z 1 tuny odpadů 6000 m3 spalin, několik m3 odpadních vod a 0,25 až 0,4 tun tuhých zbytků.

Pyrolýza odpadů Pyrolýza je tepelný rozklad organického materiálu za nepřístupu zplyňovacích médií, jako je kyslík, vzduch, oxid uhličitý a vodní pára. Je považována za perspektivní technologii a ve srovnání s konvenčním spalováním tuhých odpadů by měla být hospodárnější, ale přitom by měla méně znečišťovat životní prostředí. Podle použité teploty se rozlišuje nízkoteplotní pyrolýza (teplota pod 500°C), středně-teplotní pyrolýza (teplota 500 až 800°C) a vysokoteplotní pyrolýza (teplota nad 800°C). Vlastní pyrolýzní proces probíhá bez přístupu vzduchu v pyrolýzní komoře, vzniklé plyny se spalují ve druhém stupni (v termoreaktoru 900 až 100°C). Pyrolýza je vhodná pro jednotný odpad s neměnným složením, který nemá příliš vysoký obsah škodlivin a nemá tendenci ke spékání. Pyrolýzní jednotky jsou vhodné pro šaržovitý provoz pro spalování netoxického odpadu, který není možné dopravovat do velkých středisek zpracování. Výkon těchto jednotek je maximálně 2,5 tun odpadu za hodinu např. zdravotnického odpadu. 44

4.

Příklady odpadů“

úspěšných

aplikací,

zkušeností

„využití

4.1. Družstvo ENVICRACK, Ostrava Sídlo Družstva ENVICRACK 1. máje 34/120, blok C 703 00 Ostrava - Vítkovice tel.: +420 596 600 222 fax: +420 596 600 223 IČ: 277 65 075, DIČ: CZ27765075 Zdroj: http://www.envicrack.cz/

Úvod Hlavní aktivity klastru ENVICRACK jsou zaměřeny na využití alternativních a obnovitelných zdrojů energie. Zaměření klastru Strategií klastru je zaměření na výzkumné a vývojové projekty v oblasti zpracování odpadů a využívání alternativních zdrojů energie. Aktivity jsou zaměřeny na podporu jeho členů při zavádění a komerčním zhodnocování výsledků výzkumu a vývoje v praxi. Klíčový projekt Klíčovým projektem řešeným klastrem ENVICRACK v období let 2012 – 2014 je společný projekt"Rozvoj inovací v klastru ENVICRACK - 2. etapa",

PROJEKT SPOLUFINANCOVANÝ Z OPPI "Rozvoj inovací v klastru ENVICRACK - 2. etapa" Číslo projektu: 5.1 SPK02/051 Datum zahájení: 1. 5. 20012 Datum ukončení: 31. 12. 2014

45

Obrázek 4.1.1: Přehled společných projektů klastru Družstvo Envicrack, Ostrava NÁZEV SPOLEČNÉHO PROJEKTU

Projekt č. 1

Druhý stupeň optimalizace akumulátorového kolejového vozidla

Projekt č. 2

Vývoj optimalizačního modulu pro akumulaci el. energie z obnovitelných zdrojů – optimalizace a vývoj řídících parametrů

Projekt č. 3

Vývoj diagnostické jednotky pro automatické vyhodnocení a řízení polohy koncentrátoru sluneční energie

Projekt č. 4

Pořízení vývojového technologií

Projekt č. 5

Pořízení přístrojového vybavení pro mechatronickou laboratoř

Projekt č. 6

Výzkum technologických procesů při využití flotačních hlušin

Projekt č. 7

Pořízení sekundární technologie pro využití flotačních hlušin

Projekt č. 8

Organizace workshopů s odborným zaměření ke zvyšování kvalifikace odborných pracovníků

pracoviště

pro

technologickou

simulaci

inovačních

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

Projekt č. 1 Druhý stupeň optimalizace akumulátorového kolejového vozidla Cíl projektu Tento projekt obsahuje pořízení přístrojového vybavení pro řešení technologických úloh a navazuje na ukončený výzkum a vývoj projektu 5.1 SPK01/019 - Společný projekt č. 7 s názvem„Testovací hnací kolejové vozidlo s energetickým optimalizačním modulem“. Dopady projektu a transfer do praxe Předpokládáme zlepšení technických vlastností akumulátorových drážních lokomotiv, ve kterých se odrazí nové možnosti prodeje a zákazníků. Obsah projektu Obsahem průmyslového výzkumu je vývoj: 

výkonový frekvenční střídač – nabíječ



dálkový monitoring provozu

Výstupem této části je projektová dokumentace.

46

Na základě výsledků uvedeného průmyslového výzkumu bude pořízena infrastruktura, na které bude řešen úkol experimentálního vývoje: 

Ověření nových algoritmů řízení (výkonový frekvenční střídač – nabíječ)



Optimalizace nových postupů řízení (dálkový monitoring provozu)

Výstupem této části projektu je ověřování algoritmů a technologických postupů.

Projekt č. 2 Vývoj optimalizačního modulu pro akumulaci el. energie z obnovitelných zdrojů – optimalizace a vývoj řídících parametrů Cíl projektu Projekt obsahuje pořízení přístrojového vybavení mobilní akumulační laboratoře pro řešení technologických úloh a navazuje na ukončený výzkum a vývoj projektu 5.1 SPK01/019 Společný projekt č. 4 s názvem „Pořízení technického vybavení pro výzkum akumulace energie“. Charakteristika výsledků projektu Výsledným cílem je vytvoření adaptibilního softwarového modelu řízení akumulační soustavy použitelného pro různé typy sítí a aplikace. Obsah projektu Obsahem průmyslového výzkumu je vývoj: 

technického vybavení laboratoře v závislosti na simulacích rozložení teplotních polí



speciální řídící jednotky pro řízení elektronických výkonových spínacích prvků

Výstupem této části je projektová dokumentace. Na základě výsledků uvedeného průmyslového výzkumu bude pořízena infrastruktura, na které bude řešen úkol experimentálního vývoje – optimalizace a vývoj řídících algoritmů.

47

Projekt č. 3 Vývoj diagnostické jednotky koncentrátoru sluneční energie

pro

automatické

vyhodnocení

a

řízení

polohy

Cíl projektu Projekt obsahuje pořízení přístrojového vybavení pro vývojové diagnostické zařízení pro řešení technologických úloh a navazuje na ukončený výzkum a vývoj projektu 5.1 SPK01/019 - Společný projekt č. 3 s názvem „Zřízení zkušebny k vývoji, měření a testování koncentrační solární elektrárny určené k přeměně slunečního záření na tepelnou a elektrickou energii“. Charakteristika výsledků projektu Navržené řešení snímače polohy slunce přispěje významným způsobem k funkčnosti a plné automatizaci činnosti slunečního koncentrátoru. Obsah projektu Obsahem průmyslového výzkumu je vývoj jednotky pro řízení polohy. Výstupem této části projektu je projektová dokumentace. Na základě výsledků uvedeného průmyslového výzkumu bude pořízena infrastruktura, na které bude řešen úkol experimentálního vývoje. 

Ověření nových algoritmů řízení

Výstupem této části projektu je ověřování algoritmů a technologických postupů. V rámci projektu koncentrátoru sluneční energie bude řešeno řízení polohy koncentrátoru v azimutu a elevaci vzhledem k největšímu využití sluneční energie.

Projekt č. 4 Pořízení vývojového pracoviště pro technologickou simulaci inovačních technologií Cíl projektu Projekt obsahuje pořízení přístrojového vybavení pro vývojové pracoviště pro řešení technologických úloh. Obsah projektu Obsahem průmyslového výzkumu je optimalizace potřeb pracoviště pro technologickou simulaci. Výstupem této části projektu je projektová dokumentace. Na základě výsledků uvedeného průmyslového výzkumu bude pořízena infrastruktura, na které bude řešen úkol experimentálního vývoje – optimalizace nových technických řešení. Výstupem této části projektu je ověřování algoritmů a technologických postupů. 48

Charakteristika výsledků projektu Pro realizaci těchto vývojových činností předpokládáme pronájem technologické haly rozměrů 15 × 30 × 7 m (š × h × v), která by zajišťovala zkušební prostor. Jedná se o zateplenou halu, která bude technologicky vybavena průběžnou kolejí v celé délce haly. Hala musí mít velká vstupní vrata pro nakládku a vykládku zařízení a jeřábovou dráhu s nosností jeřábu min. 5 t. Průjezdný profil požadujeme do výšky 5 m. Hala musí být konstruována s oceloplechovou konstrukcí a železobetonovými základy se základním technickým a sociálním vybavením. V rámci vybudování infrastruktury budou zřízena technologická pracoviště vědy a výzkumu: 

umožňující simulaci funkce lanových zařízení a simulaci inovačních technologií v obl. lanových manipulačních zařízení



umožňující simulaci kolejových zařízení a simulaci inovačních technologií v obl. kolejových zařízení – pracoviště pro verifikaci výkonových parametrů vozidel vzhledem k projektovaným předpokladům



umožňující obecné technologické zařízení pro simulaci inovačních technologií V rámci zkoušek a vývoje budou zřízeny na podporu technologických pracovišť:



pracoviště elektro pro simulaci silového napájení a ovládání technologie



pracoviště ASŘ pro simulaci řízení vývojové technologie



pracoviště pro dálkový dohled technologie

Projekt předpokládá vybudování infrastruktury lanových posunovacích zařízení kategorie LTV-PV, bude proto vytvořena infrastruktura jednoho dvounápravového tahače, na kterém by se provádělo ověřování vývoje el. napájecí trakce, napájení pomocí trakčních akumulátorů nebo prostřednictvím dieselagregátu v kombinaci s rekuperací el. energie vzniklé při brzdění vagónových souprav. Na základě poptávky je uvažován vývoj těchto zařízení pro kolejový rozchod 1520 mm (široký rozchod), jakož i vývoj kategorie HW1E pro manipulaci s těžšími vagony (90 t), které jsou na těchto kolejích provozovány. Dopady projektu a transfer do praxe Předpokládáme zlepšení technických vlastností lanových zařízení, ve kterých se odrazí nové možnosti prodeje a zákazníků.

49

Projekt č. 5 Pořízení přístrojového vybavení pro mechatronickou laboratoř Cíl projektu Pro realizaci vývojového pracoviště průmyslového výzkumu pro technologickou simulaci inovačních technologií je nutné pořízení přístrojového vybavení pro mechatronickou laboratoř, která bude sloužit jako vědecká základna pro tvorbu a vývoj technologických prvků, HW pro technologii a elektro zařízení a vývoj SW pro řídící systém celého zařízení. Charakteristika výsledků projektu Na základě požadavků zákazníka bude specifikován vývojový úkol, který se následně rozdělí na řešení dílčích technických problémů. Řešení vývojového úkolu má následující etapy: 

část projekční



část kompletační (kompletační a metrologické pracoviště)

Navržené technické řešení musí být dle technické dokumentace vyrobeno a zkompletováno. Toto pracoviště bude sloužit k verifikaci technologických vlastností dílčích výrobků z kooperace, posoudí se shoda s výkresovou dokumentací. 

část montážní

Po výrobě a kompletaci jednotlivých technologických uzlů následuje montáž veškerých komponentů. 

část ověření, zkoušek a provozu Charakteristika výsledků projektu

Během verifikace výsledků technického řešení bude technologické zařízení cyklicky zatěžováno a dojde tak k napodobení podmínek u budoucího uživatele – ve zkušebně dynamických jevů a cyklického namáhání strojních součástí. Dojde k prověření jak projekčních, tak i výrobně – kompletačních a montážních činností. Zjištěné nedostatky a závady lze zapracovat do konstrukční dokumentace a předejít tak obdobným problémům při opakované výrobě. Zkoušky a ověření vývoje trakčních aplikací pro akumulátorové lokomotivy budou probíhat v pracovišti pro testování kolejových vozidel s elektrickým přenosem výkonu - laboratoři výkonové elektroniky a trakčních aplikací, které bude sloužit k verifikaci výkonových parametrů vozidel k projektovaným předpokladům. Dopady projektu a transfer do praxe Předpokládáme nové technické řešení a zlepšení technických vlastností posunovacích zařízení.

50

Projekt č. 6 Výzkum technologických procesů při využití flotačních hlušin Obsah projektu Projekt obsahuje pořízení přístrojového vybavení pro vývojové pracoviště pro řešení technologických procesů. Výstupem této části projektu je projektová dokumentace. Na základě výsledků uvedeného průmyslového výzkumu bude pořízena infrastruktura, na které bude řešen úkol experimentálního vývoje – optimalizace nových technologických řešení. Výstupem této části projektu je ověřování algoritmů a technologických postupů. Charakteristika výsledků projektu Flotační hlušiny někdy rovněž nazývané černouhelnými kaly, představují velmi jemnou uhelnou frakci rozptýlenou v technologické vodě, která vytéká na konci vlastního procesu z úpraven do kalových nádrží. Flotační hlušiny představují značnou ekologickou zátěž vzniklou v minulosti, ale produkovanou i v současnosti. Pro řešení úkolů při likvidaci ekologických zátěží je nutné vybudovat v podobě funkčního modelu zařízení na ověřování technologických postupů při separaci flotačních hlušin s vysokým obsahem hořlavých složek na principu termicko – mechanické úpravy. Uvedený proces se skládá ze dvou samostatných subprocesů. Prvním subprocesem je pyrolýza vstupní suroviny a druhým mechanické míchání jednotlivých surovin vedoucí ke vzniku ušlechtilého paliva. Samotný proces je velmi blízký technologickým procesům v koksovně, ale liší se teplotou, dobou zdržení v retortě (komoře) a kontinuitou. Výstupem projektu jsou technologické postupy. Realizací infrastruktury pilotní jednotky by došlo k ověření technologie v průmyslovém měřítku a zároveň k likvidaci starých úložišť, která představují nemalou ekologickou zátěž pro své okolí.

51

Projekt č. 7 Pořízení sekundární technologie pro využití flotačních hlušin Obsah projektu Projekt řeší využití flotačních hlušin s vysokým obsahem nehořlavých složek, které se v současné době vyvážejí na odval, nebo končí v rámci rekultivace krajiny pod vrstvou jílovité zeminy, která tvoří podklad pro ornici. Přestože tyto “jalové hlušiny” obsahují jen 30 – 40 % hořlavých látek, vytvářejí vzhledem ke svému množství významný energetický potenciál. Úpravny uhlí vzhledem k instalované technologii již nedokážou odseparovat jemná zrna kamene od uhelného prachu. Možnosti mechanické úpravy jsou zde již zcela vyčerpány. Technické zázemí projektu Pro realizaci výzkumu bude nutné vybudovat pracoviště – infrastrukturu pro sekundární zpracování flotačních hlušin. Bude obsahovat pyrolýzní jednotku, mísiče a plynové hospodářství. Součástí této etapy je i konkrétní řešení místního řídícího velínu. Výstupním produktem projektu je projektová dokumentace a infrastruktura. Experimentální vývoj se bude zabývat optimalizací nových technologických řešení. Výstupní produktem projektu jsou technologické postupy. Současný stav VaV a existující řešení v ČR a zahraničí Uvedená problematika dosud nebyla řešena v rámci České republiky, ani v zahraničí.

52

Projekt č. 8 Organizace workshopů s odborným zaměřením za účelem zvyšování kvalifikace odborných pracovníků Obsah projektu Celkem bude realizováno 14 workshopů. Jednotlivá témata se budou týkat průběhu a realizace jednotlivých projektů uvedených v kapitole 6.2. Studie proveditelnosti. Cílem je seznámit odbornou veřejnost s výsledky výzkumu formou: 

předávání zkušeností z vývoje



školení nových technologických postupů



konference v oboru

Výstupem projektu je 14 workshopů. Charakteristika výsledků projektu Partneři projektu jsou vybráni dle svého prioritního zaměření a disponují různou úrovní kontaktů na aplikační a státní sféru, kterou mohou nabídnout ostatním partnerům ke sdílení a posilování kontaktů. Hlavní předností projektu je jeho jedinečnost, neboť spojuje aplikační výrobní, státní a především vzdělávací sféru, a to v konkrétním, velmi žádaném, oboru surovin a energetiky.

UKONČENÉ SPOLEČNÉ PROJEKTY Shrnutí výsledků společného projektu OPPI, Spolupráce - Klastry, "Rozvoj inovací a posilování konkurence-schopnosti v klastru ENVICRACK" Číslo projektu: 5.1 SPK01/019 Datum zahájení: 1. 5. 2009 Datum ukončení: 30. 4. 2012

53

Obrázek 4.1.2: Shrnutí společných projektů „Rozvoj inovací a posilování konkurence-schopnosti v klastru ENVIRACK“

Projekt OPPI obsahoval 7 projektů průmyslového výzkumu a vývoje a 3 společné projekty.

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

54

Obrázek 4.1.3: Přehled zásadních projektů klastru Družstvo Envicrack, Ostrava

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

55

Projekt SP1 Kopyrolýza a zplyňování tříděného odpadů za přítomnosti inhibitorů Termín realizace období 5/2009 až 4/2012 Cíl projektu Cílem bylo optimalizovat proces kopyrolýzy a zplyňování tříděného odpadu za přítomnosti inhibitorů. Výstupem se stala technologická laboratorní linka a seznam receptur směsí vsázky do technologické laboratorní linky. Infrastruktura je umístěna v provozovně Družstva ENVICRACK v Moravské Ostravě, na ul. Pohraniční 1435/86. Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 8 členů z klastru ENVICRACK. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků klastru ENVICRACK. Do projektu se zapojili doktoranti z VŠB TU Ostrava. Výstupem projektu - studie, technické zprávy a data z měření 1. složení receptur pro technologickou linku 2. studie uplatnitelnosti pyrolýzy 3. studie odsíření generátorového (vodního) plynu 4. schéma technologické linky a protokoly z měření 5. výstupy z experimentů na technologické lince – plynná a kapalná fáze 6. analýza vstupů a výstupů produktů z technologické linky 7. technická zpráva k dodávce obslužného zařízení k zabezpečení technologie pro termický rozklad Průběh projektu Projekt probíhal ve 3 etapách, kdy na zařízení zkušební jednotky Pyromatic umístěném v hale termických procesů – TCO na ul. Pohraniční 1435/86 probíhaly série měření k získání vstupních podkladů, vyhodnocení vstupních a měřených dat. Dále se řešily úpravy vstupních a výstupních cest pro potřeby zplyňovací jednotky. V dalších etapách byl pořízen investiční celek – molekulární destruktor – zplyňovač a v poslední etapě projektu se pořizovala obslužná technologie molekulárního destruktoru – zplyňovače, která je umístěna v areálu Pohraniční 1435/86. Na technologické laboratorní lince Pyromatic se provádělo komplexní zkoušení zátěžových charakteristik při dlouhodobém provozu bez materiálu i s materiálem ke zplynění, testy při rozdílných teplotách 500°C až 650°C, zkoušky dopravy jednotlivých druhů materiálu – 56

pneumatik, hnědého uhlí, plastů a měření uhlí, pneumatik a plastů při teplotách procesu 500 °C, 600 °C, 650 °C a 700 °C. Na technologické laboratorní lince se uskutečnily intenzivní testy různých materiálů ve 3směnném nerovnoměrně rozvrženém režimu, Jednalo se o testování hnědého uhlí, biomasy – peletek, pneumatik, hlušiny s antracitem, čistírenských kalů a biomasy – pšenice, HDPE, komunálního tříděného odparu a tetrapacků. Praktické využití výstupů projektu Zpracování studií proveditelnosti pro zpracování nemocničního odpadu a dalších druhů odpadního materiálu.

Projekt SP2 Výzkum a vývoj pyrolýzy pro recyklaci kovonosných odpadů Termín realizace období 8/2009 až 4/2012 Cíl projektu Cílem projektu bylo získání poznatků o zdrojích kovonosného odpadu – jeho druhy, chemické složení, množství a lokality výskytu, dále o jeho úpravě pyrolýzou pro další zpracování a řešení problematiky nápojové kartonáže. Průběh projektu Projekt se skládal ze dvou částí a to: 1. průzkumu výskytu a zhodnocení vlastností odpadní nápojové kartonáže na území ČR 2. výzkumu a experimentálního ověření technologie pyrolýzy k rozkladu nápojové kartonáže na využitelné složky Projekt probíhal ve třech etapách. První etapa se zabývala získáním vstupních podkladů o výskytu a vlastnostech kovonosného odpadu na území ČR, v druhé etapě se již řešila podrobná analýza výskytu a složení kovonosného odpadu v rámci ČR a v třetí etapě se řešilo ověření různých typů termických jednotek pro zpracování kovonosných odpadů. Výstupem projektu - studie 1. Aplikace procesu pyrolýzy pro recyklaci kovonosných odpadů – Výzkum a vývoj technologie pyrolýzy pro recyklaci kovonosných odpadů s experimentálním ověřením na technologii pyrolýzy

57

2. Průzkum výskytu a zhodnocení vlastností odpadní nápojové kartonáže na území ČR 3. Studie výskytu jemnozrnných kovonosných odpadů, jež vedle kovů obsahují energeticky využitelné složky Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 5 členů z klastru ENVICRACK. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků klastru ENVICRACK a pracovníků zapojených externích subjektů. Do projektu se zapojili doktorandi z VŠB TU Ostrava při provádění zkoušek mechanických, chemických, fyzikálních a technologických vlastností kovonosných odpadů. Odborným garantem projektu byl prof. Ing. Václav Roubíček, CSc., Dr.h.c., který byl v průběhu realizace nahrazen prof. Ing. Dagmar Juchelkovou, Ph.D. Praktické využití výstupů projektu Zpracování studií proveditelnosti pro zpracování nemocničního odpadu.

Projekt SP3 Zřízení zkušebny k vývoji, měření a testování koncentrační solární elektrárny určené k přeměně slunečního záření na tepelnou a elektrickou energii Termín realizace období 5/2009 až 4/2012 Cíl projektu Cílem projektu bylo vybudování zkušebního zařízení koncentrační solární elektrárny sloužící k vývoji, měření a zkoušení nejmodernějších energetických zařízení, určených k přeměně slunečního záření na tepelnou nebo el. energii (příp. jejich kombinaci). Průběh projektu Projekt se řešil ve třech etapách: 1. Nultá etapa zahrnovala pořízení zkušebního zařízení a řídícího centra v provozovně Družstva ENVICRACK, Bohdalice – Pavlovice 63. 2. V první etapě se testovala a ověřovala funkčnost slunečního koncentrátoru, vyhodnocovaly se vstupní a výstupní data a odladily algoritmy řízení. 3. V druhé etapě již proběhly série měření na zkušebním zařízení koncentrační solární elektrárny, vyhodnotily se vstupní a měřená data, jejich analýza a zjišťoval se vliv povětrnostních vlivů. 58

4. Třetí etapa se zabývala ověřováním funkčnosti zařízení z hlediska výroby el. energie, nejvhodnějších metod řízení a spolehlivosti v různých podmínkách provozu. Výstupem projektu Výstupem z projektu SP3 je zařízení – zkušebna k vývoji, měření a testování koncentrační solární elektrárny určené k přeměně slunečního záření na tepelnou a elektrickou energii a know how ve formě studie obsahující výsledky vývoje a zkoušek. Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 6 členů klastru ENVICRACK. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků členů klastru ENVICRACK a pracovníků zapojených externích subjektů. Do projektu se zapojili odborníci a specialisté z VŠB TU Ostrava, ČVUT FS Praha, VUT FSI Brno, VUT FEKT, ESAP, Průmysl a služby ad. Praktické využití výstupů projektu Praktické využití výstupů projektu spočívá v dalším pokračování VaV, testování a rozvoji potenciálu technologie koncentračních solárních elektráren typu CSP Dish Stirling. Výzkum a vývoj v této oblasti se směřuje k získání užitných vzorů a patentů.

Projekt SP4 Pořízení přístrojového a technického vybavení pro výzkum a vývoj akumulace elektrické energie Termín realizace období od 5. 3. 2012 do 30. 4. 2012 Cíl projektu Cílem projektu bylo vybudování mobilní laboratoře pro měření a vyhodnocování vlivu akumulačních jednotek elektrické energie při spolupráci různých energet. soustav (el. síť, ostrovní síť, příp. tepelný akumulátor) s obnovitelnými zdroji. Požadavkem bylo vybavit laboratoř zařízením pro akumulaci el. energie, přístrojovým vybavením a zařízením pro měření a vyhodnocování energetických toků uvnitř i vně laboratoře. Cílem bylo získat takové vybavení, které by umožňovalo vyhodnotit časové režimy energet. toků v návaznosti na režim zdrojů a změřit jejich fyzikální hodnoty použitelné pro analýzu, archivaci, optimalizaci a statistické zpracování.

59

Průběh projektu Projekt byl jednoetapový, v průběhu roku 2012 se realizovala akumulační laboratoř, pořídila data v rozvodných sítích el. energie, měřily parametry el. energie, vyhodnotila data. V rámci projektu se pořídilo laboratorní vybavení, ověřila funkčnost zařízení, zahájily testy, ověřila zátěž vč. rázového odpojení ostrovního režimu a simulace síťového připojení. Výstupem projektu - studie a data: 1. Přístrojové a laboratorní vybavení pro výzkum a vývoj akumulace elektrické energie 2. Technická zpráva popisující dodané přístrojové a laboratorní vybavení 3. Fotodokumentace zařízení s publicitou 4. Studie vývoje: „Koncepce fotovoltaiky a akumulací“ 5. Studie vývoje: „Moderní způsoby přenosu výkonu s využitím akumulačních systémů“ Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 6 členů z klastru ENVICRACK. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků členů klastru ENVICRACK. Externím subjektem byla společnost Elektro Engineering s.r.o., která dodala technické vybavení pro výzkum akumulace energie. Praktické využití výstupů projektu Praktické využití výstupů projektu SP4 spočívá v dalším pokračování VaV po dobu 1 roku s cílem zahájit provoz mobilní akumulační laboratoře od roku 2014, zpracování studií modifikovaných jednotek.

60

Projekt SP5 Pořízení přístrojového vybavení pro výzkum a vývoj kombinovaného energetického zařízení – kotle na biomasu a solárního systému Termín realizace období od 24. 2. 2012 do 30. 4. 2012 Cíl projektu Cílem bylo pořídit přístrojové vybavení pro vývoj, měření a testování kombinovaného energetického zařízení na spalování biomasy a fosilních paliv. Toto přístrojové a měřící vybavení sloužilo k vyhodnocení, dlouhodobému měření, analýze a evidenci vlivu zapojení, výkonnosti, účinnosti a celoročnímu provozu kombinovaného zařízení. Zařízení umožňuje celoroční provoz objektu s využitím obnovitelných zdrojů energie (biomasa a sluneční záření), bez nutnosti napojit objekt na standardní energetické zdroj pro vytápění a ohřev TUV. Průběh projektu Tento projekt byl tří etapový, v první etapě se pořizovalo přístrojové a laboratorní vybavení pro výrobu palivových směsí fosilního původu. V druhé etapě se toto přístrojové vybavení propojilo se solárním systémem a v třetí etapě se uskutečnily testy na dodaném zařízení se dvěmi nízko potenciálními palivy, zhotovily se vzorky alternativního paliva a zpracovaly výsledky do přehledné zprávy – studie. Výstupem projektu - studie a data: 1. přístrojové a laboratorní vybavení ke zhotovení vzorků alternativního paliva 2. provedení testů na pořízeném vybavení se 2 nízko potenciálními palivy – černouhel. kaly a kaly z ČOV 3. zpracování výstupů do komplexní zprávy: „Studie výskytu reziduální biomasy a méně hodnotných fosilních paliv“ spolu s experimentálním ověřením přístrojového vybavení 4. studie na téma: „Využití a zpracování biomasy – Základy procesu spalování“ Spolupráce na projektu Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků členů klastru ENVICRACK, termickou analýzu kalů z ČOV a ze směsi plastů pak provedli odborníci z katedry chemie VŠB TU Ostrava. Externím subjektem byla společnost Ostravská těžební, a.s. – dodala přístrojové vybavení pro výzkum a vývoj kombinovaného energetického zařízení na spalování biomasy a fosilních paliv.

61

Praktické využití výstupů projektu Pro řešení otázky zvýšené přídavné hodnoty u černouhelných kalů a kalů z ČOV, které jsou velkou ekologickou zátěží MS regionu a to metodou termicko – mechanické úpravy. Výstupem experimentálního výzkumu se staly briketky zhotovené z jednoho druhu materiálu – směsi z černouhelných kalů popsané v příslušné studii.

Projekt SP6 Vývoj a výzkum energetické jednotky na bázi Stirlingova motoru pro výrobu elektrické energie a tepla koncentrováním solární energie Termín realizace období od 05/2009 do 12/2011 Cíl projektu Cílem projektu byl výzkum a vývoj energetické jednotky na bázi Stirlingova motoru určené pro výrobu elektrické energie a tepla transformací koncentrované solární energie v rozsahu elektrických výkonů 10 – 25 kWh. Průběh projektu Tento projekt byl dvouetapový, probíhal v provozovně Družstva ENVICRACK v Hořovicích, Masarykova 1436. V první etapě byla zkušebna vybavena zařízením pro testování Stirlingových motorů s dalším podpůrným vybavením. V druhé etapě se již prováděly dlouhodobé i krátkodobé zkoušky tří Stirlingových motorů, simulující specifický provoz v solární aplikaci. Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 5 členů z klastru ENVICRACK. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků členů klastru ENVICRACK. Externími subjekty zapojenými do projektu byly: VUT Brno, TUL Liberec, TEDOM a.s. divize motory. Výstupem projektu - výzkumné a vývojové úkoly a aktivity: 1. návrh a odzkoušení systému chlazení pro vertikální provoz 2. návrh a odzkoušení mazacího systému motoru pro vertikální provoz 3. zkoušky motoru a generátoru ve vertikální poloze v rozsahu 400 h 4. ověřování citlivosti motoru na různé polohy soustrojí motor – generátor, od vodorovné až po svislou 62

5. podklady pro návrh solárního receiveru 6. testování pružného uchycení motoru k základovému rámu 7. testování rychlosti regulace středního tlaku motoru 8. ověřování HW a SW řídicího systému (simulace provozních a havarijních stavů) Praktické využití výstupů projektu Praktické využití výstupů spočívá v dalším pokračování vývoje s termínem nasazení v r. 2014. Dosažená úroveň poznatků a výsledků VaV potvrzuje vysoký potenciál technologie Stirlingova motoru v koncentračních solárních elektrárnách. Výstupy a závěry ze zkušebního zařízení budou sloužit k zahájení výroby unikátního energetického zařízení využívajícího obnovitelné zdroje energie, čímž se zvýší konkurenceschopnost klastru ENVICRACK.

Projekt SP7 Testovací hnací vozidlo s energetickým optimalizačním modulem Termín realizace období od 06/2010 do 04/2012 Místo realizace Projekt probíhal ve 3 lokalitách: 1. v sídle Družstva ENVICRACK probíhaly veškeré inženýrské činnosti k úspěšné realizaci projektu a dále vyhodnocení dat z různých provozních režimů 2. na parcele 973/39 – odstavné ploše pro třínápravovou lokomotivu, kde probíhala technická údržba 3. v areálu společnosti ArcelorMittal Ostrava, a.s. – kde se testovalo hnací kolejové vozidlo v různých provozních režimech Cíl projektu Účelem projektu bylo docílit snížení spotřeby fosilních paliv a množství CO2 a dalších exhalací v železniční vlečkové dopravě, využít rekuperované energie získané při brždění vozidla a prodloužit životnost trakčních baterií. Cílem bylo využít tyto technologie v aplikacích pro kolejová vozidla a v hromadné dopravě.

63

Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 5 členů z klastru ENVICRACK. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků klastru ENVICRACK. Do projektu se zapojila také VŠB TU Ostrava, katedra pohonů. Průběh projektu Tento projekt byl řešen ve 3 etapách. V první etapě probíhaly konzultace legislativního charakteru, ověřovala se platnost výkresové dokumentace testovacího vozidla v souladu s platnými předpisy drážního úřadu, proběhla dodávka testovacího vozidla. V druhé etapě probíhaly úpravy lokomotivy v závislosti na získaných datech a zkušenostech z provozu lokomotivy a v třetí etapě se realizovaly provozní zkoušky testovacího hnacího vozidla v různých provozních režimech a vyhodnocovala data z testovacích provozních režimů. Výstupem projektu - výzkumné a vývojové úkoly a aktivity: 1. testovací hnací vozidlo s energetickým optimalizačním modulem 2. know – how 3. průmyslového vzoru nebo patentu Praktické využití výstupů projektu Využití závěrů a výstupů z projektu k zahájení výroby energetických úsporných kolejových trakčních vozidel. Potenciál projektu je použitelný i pro kombinované kolejové vozidla v hromadné dopravě. Výsledkem řešení projektu byl návrh fuzzy logic pro optimalizaci chodu superkapacitorů včetně trakč. měniče, dobíjení, řízení zpětné rekuperace a využití energie z rekuperace včetně ochrany průmyslového vlastnictví. Výhledově se předpokládá pokračování dalšího vývoje a zpracování studie proveditelnosti pro potencionální zákazníky.

Projekt SP8 Zabezpečení propagace technologií vyvinutých v klastru ENVICRACK na území Polské republiky Termín realizace období od 22. 2. 2012 do 29. 3. 2012 Cíl projektu Cílem projektu bylo zajistit zájem o využívání technologie pyrolýzy pro zpracování odpadu. 64

Výstupem projektu - výzkumné a vývojové úkoly a aktivity: 1. seznámit odbornou veřejnost, firmy a státní instituce o účinnosti metody pyrolýzy a její ziskovosti, době návratnosti vstupní investice, ceně zařízení a typech doprovodných technologií, vlivu na životní prostředí a možnosti využití produktů pyrolýzy 2. celková analýza polského trhu dala obraz o využití potenciálu polského trhu na základě SWOT analýzy, analýzy příležitostí a souvisejících rizik, o možnosti rozvoje tohoto trhu, směru vývoje a trendů ve vývoji, o směřování zákonodárství a dalších podnětech k vypracování strategie pro realizování činnosti v této inovativní oblasti likvidace odpadů metodou pyrolýzy na polském trhu. Spolupráce na projektu Do projektu se zapojilo 13 členů z klastru ENVICRACK. Vedoucím akční skupiny byl Ignacy Chyla, Advise & Win Polska. Řešitelský tým se skládal z odborných pracovníků členů klastru ENVICRACK. Průběh projektu Tento projekt byl řešen v 6 etapách. V první etapě byla uspořádána konference pod názvem: „Seznámení se s výrobním programem klastru ENVICRACK“ dne 29. 3. 2012 v Bielsko Biale. Ve druhé etapě se uskutečnily 3 workshopy/semináře po názvem: „Seznámení se s výrobním programem klastru ENVICRACK a příležitostí navázat obchodní kontakty“ na 3 místech v Polsku, a to dne 20. 3. 2012 v Gdaňsku, 21. 3. 2012 v Poznani a 28. 3. 2012 v Katovicích. Ve třetí etapě byla provedena analýza polského trhu a to v termínech od 23. 2. 2012 do 9. 3. 2012. Ve čtvrté etapě dochází k vytvoření databáze potencionálních investorů, obchodních partnerů na území polské republiky v termínu od 23. 2. 2012 do 2. 3. 2012, dále byla předjednána možnost vstupního jednání za účelem navázání obchodních vztahů a vytvořena databáze firem obdobné činnosti jako klastr Envicrack a databáze konkurenčních produktů. V páté etapě dochází ke zpracování analýzy příležitostí a rizik související s uplatněním těchto produktů na trhu a v šesté etapě k vytvoření SWOT analýzy pro klastr ENVICRACK. Obě tyto etapy byly ukončeny k 27. 3. 2012.

65

Projekt SP9 Společné projekty propagace klastru Termín realizace období od 1/2012 do 4/20122 Cíl projektu Cílem projektu bylo vybudování značky klastr ENVICRACK jako klastr alternativních zdrojů energie. Průběh projektu - 1. etapa Tento projekt byl řešen ve 2 etapách. V první etapě v roce 2011 byla ve Stockholmu dne 15. 1. 2011 organizována konference na téma: „Pyrolýza – z odpadů do čisté technologie“. Konferenci ve Stockholmu organizoval člen klastru Ignacy Chyla, Advise & Win Polska. Na tuto konferenci bylo pozváno 10 zástupců zabývajících se čistou technologií. Účastníkům byla prezentována pyrolýzní technologie – pyrolýzní jednotka Pyromatic z hlediska vstupních a výstupních produktů, jejich průmyslového využití, pro zpracování různých druhů odpadu. Účastníci konference poté projevili zájem o prezentaci technologie s následnou exkurzí v místě realizace. V této etapě také byly prezentovány průběžné výsledky laboratoře určené k vývoji Stirlingova motoru a využití sluneční energie. Průběžně dochází k aktualizaci webových stránek klastru ENVICRACK. 15. 12. 2011 uskutečnila společnost MAR servis, s.r.o., člen klastru ENVICRACK v konferenčním středisku spol. Dodávky automatizace, spol. s r.o. na ul. 1. máje 34/120, Ostrava-Vítkovice workshop na téma: „Aplikační využití pyrolýzní jednotky pro zpracování surovin“. Workshopu se zúčastnili zaměstnanci a zástupci členů klastru ENVICRACK a další odborná veřejnost. Cílem workshopu byla prezentace možností procesu pyrolýzy, její principy, postupy, zhodnocení výhod a nevýhod pyrolýzního procesu, analýza vstupů a výstupů v rámci průmyslového využití. Průběh projektu - 2. etapa V druhé etapě v r. 2012 probíhají další aktualizace webových stránek klastru ENVICRACK v obl. řešení projektu OPPI 5.1SPK 01/019 a realizují se 3 workshopy. Dne 27. 2. 2012 proběhl v konferenčním středisku spol. Dodávky automatizace, spol. s r.o. workshop na téma: „Akumulační systémy“ – „Akumulační drážní vozidla“. Dodavatel workshopu byl člen klastru ENVICRACK - MAR servis, s.r.o. Workshopu se zúčastnili zaměstnanci a zástupci členů klastru ENVICRACK a další odborná veřejnost. Byly prezentovány výhody akumulačních drážních vozidel oproti stávajícím dieselovým drážním vozidlům, typové řady třínápravových akumulátoroých vozidel a jejich využití v praktické činnosti u uživatelů této technologie v ČR a zahraničí.

66

29. 2. 2012 se konal další workshop v konferenčním středisku spol. Dodávky automatizace, spol. s r.o. na téma: „Efektivní využití slunce v energetické oblasti, přeměna tepla a využití Stirlingova motoru“. Dodavatel workshopu byl člen klastru ENVICRACK – Inovační, a.s. Workshopu se zúčastnili zaměstnanci a zástupci členů klastru ENVICRACK a další odborná veřejnost. Účastníci workshopu byli seznámeni s principy přeměny sluneční energie na tepelnou a její následnou přeměnu na el. energii a její využití v praxi. Jako příkladu byla použita výroba el. energie pomocí slunečního koncentrátoru a Stirlingova motoru v rámci průmyslového využití i při přeměně biomasy na elektrickou energii. 27. 3. 2012 se uskutečnil workshop na téma: “Využití kovonosných odpadů, využití energetických plynů“ v konferenčním středisku spol. Dodávky automatizace, spol. s r.o. na ul. 1. máje 34/120, Ostrava - Vítkovice. Dodavatel workshopu byl člen klastru ENVICRACK MAR servis, s.r.o. Workshopu se zúčastnili zaměstnanci a zástupci členů klastru ENVICRACK a další odborná veřejnost. Účastníci workshopu byli seznámeni s principy pyrolýzního zpracování vybraného hliníkového a měděného odpadu a průmyslového využití v praxi. Do projektu se zapojili členové klastru ENVICRACK.

Projekt SP10 Společné projekty v oblasti rozvoje lidských zdrojů Termín realizace období od 3/2012 do 4/2012 Cíl projektu Projekt byl určen pro zaměstnance v pracovněprávním poměru v Družstvu ENVICRACK a to účastí na školeních probíhajících v průběhu projektu. Cílem těchto školení bylo přenést poznatky do vývoje technologií při řešení inovativních projektů. Součástí řešení tohoto projektu bylo zapojení studentů VŠB TUO Ostrava formou zpracování diplomových a disertačních prací a účastí na měření a testování. Průběh projektu Projekt byl řešen jednoetapově, probíhal v r. 2012. Dne 2. 4. 2012 pořádal člen klastru ENVICRACK v konferenčním středisku TCO a Dodávky automatizace, spol. s r.o. na ulici 1. máje 34/120, Ostrava-Vítkovice 2 denní školení na téma: „Inovace pro vývojové organizace, klastry a technologické platformy“. Účastníci školení – zaměstnanci členů klastru ENVICRACK se seznámili s inovačními procesy, organizační inovací, výhodami a nevýhodami plynoucími z příprav a realizace inovačního projektu, s inovačními podmínkami, metodami, transfer technologií, ochranou duševního vlastnictví atd. 67

Dne 3. 4. 2012 proběhla v konferenčním středisku TCO a Dodávky automatizace, spol. s r.o. další část na téma: „Inovace pro vývojové organizace, klastry a technologické platformy“ zahrnující inovační myšlení a inovační procesy v podniku, základní pojmy, smysl inovací pro rozvoj podniku, systematické inovační metody a postupy. Účastníci se dozvěděli informace z oblasti financování výzkumu, vývoje a inovací, seznámili se s operačními programy a evropskou výzkumnou spoluprací. Výstupy ze školení byly zpracovány v přehledných materiálech pro účastníky školení.

Projekt využití odpadového tetrapaku prostřednictvím procesu termické separace v papírenském průmyslu Obrázek 4.1.4: Schéma technologického procesu

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

68

Shrnutí činností klastru ENVICRACK v oblasti energetického využití odpadu Pyrolýza - jde o progresivní způsob získávání energie, přičemž nemalou výhodou je možnost likvidace mnohých těžko odstranitelných odpadů šetrným způsobem k životnímu prostředí. Takto lze zpracovávat celou řadu organických odpadů, dřevní štěpku, seno, tříděný odpad, staré pneumatiky, nemocniční odpady, koks, kaly atd. Klastr ENVICRACK společně s VŠB TU v Ostravě připravil a uvedl do provozu zcela jedinečnou špičkovou technologii na zpracování odpadů a výrobu tepla a elektrické energie viz schéma. Samotnou technologii tvoří vhodné seskupení jednotlivých článků technologického řetězce, jejichž vývoj a výroba proběhla v rámci spolupráce členů klastru ENVICRACK a Energetického centra ENET VŠB-TU v Ostravě. Partneři uvedeného projektu, členové klastru ENVICRACK: •

VŠB-TU v Ostravě

•

Ostravská LTS, a.s.

•

Dodávky automatizace, s.r.o.

•

Strojírny Bohdalice, s.r.o.

Popis jednotlivých článků řetězce Pyrolýzní technologie začínáme „Materiálovou laboratoří", schéma návaznosti celého technologického procesu je v obrázkové příloze.

1.

Materiálová laboratoř

Provádí analýzu vstupních materiálů před procesem termické desorpce. Dále pak rozbor jednotlivých prvků a elementární analýzu. MATERIÁLY VHODNÉ PRO TERMICKÝ PROCES Druhy termických materiálů: •

Plasty, termoplasty, eleastomery, kaučuky, pryže;

•

brusné kaly, kaly z ČOV, kontaminované půdy;

•

barvy, rozpouštědla, pryskyřice, ropné zbytky;

•

nebezpečné odpady;

•

směsi vybraných druhů odpadů a jiné tříděné organické materiály.

2.

Příprava materiálu

Na základě výsledků materiálové laboratoře pro efektivní energetické využití zpracovávaného odpadu vstupujícího do pyrolýzního procesu je potřebné směs organických materiálů správně 69

„namíchat", upravit granulaci a přísady. Je to zajištěno dávkovacím zařízením pro jednotku, kde se využívají dvě cesty dávkování materiálu - zásobník s mícháním a šnekový dopravník. Materiály, které mají velké zrno a netvoří klenbu, jsou dávkovány ze zásobníku.

3.

Pyrolýzní proces

Procesem pyrolýzy lze zpracovávat řadu organických materiálů. Produktem pyrolýzy je vždy tuhá fáze na bázi koksu, kapalná fáze rozličného složení (kapalná fáze pyrolýzy starých pneumatik má charakter surové motorové nafty) a plynná fáze, která obsahuje například vodu, oxid uhelnatý, vodík, nezkondenzované kapalné produkty, popř. jednoduché organické látky jako metan. Plyn lze po vyčištění využít pro výrobu energie (tepelné nebo elektrické). Zásadní výhodou tohoto postupu je, že k rozkladu dochází při nedostatku kyslíku a tím je omezena tvorba polychlorovaných dibenzo - dioxinů, resp. furanů. Z energetického hlediska je proces do jisté míry vyvážený a soběstačný. Tepelnou energii nutno dodat jen pro jeho iniciaci. MOLEKULÁRNÍ DESTRUKCE K přímému energetickému využití lze využít II. stupeň - molekulární destruktor. Podstata technického řešení spočívá na faktu, že rozklad organických a nežádoucích látek lze uskutečnit pomocí rozžhaveného koksu, resp. jiného uhlíkatého materiálu za současného katalytického působení oxidů osmé skupiny periodického systému - železa, kobaltu a niklu. Současně je využito sorpčních vlastností uhlíku a oxidů výše uvedených kovů pro vazbu škodlivin do stabilních sloučenin. Tyto sloučeniny vystupují z procesu ve formě tekuté strusky, která postupně odtéká a chladne. Vyluhovatelnost vlastních škodlivin ze strusky je nulová, a proto je možné strusku použít jako inertní stavební materiál. Obrázek 4.1.5: Technologické schéma zařízení

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

70

Technologické zařízení a jeho části splňují veškeré podmínky náročného a plně automatizovaného provozu. Z těchto důvodů jsou použity velmi kvalitní materiály odolávající nejen vysokým teplotám, mechanickému zatížení, ale i fyzikálně - chemickým reakcím probíhajícím v průběhu zplyňování odpadu. Žáruvzdorné materiály, kvalitní technologické zpracování, prvky regulace a automatizace jsou pro danou technologii naprostou nutností. Pyrolýza umožňuje maximalizaci výroby kapalných a plynných produktů, řízené hořákové sekce zajišťují termický rozklad organické suroviny na tři frakce při teplotě cca 650°C. Řízené procesní podmínky, otáčky, atmosféra, teplota a tlak umožňují ovlivňovat poměr i strukturu výstupních produktů. •

PLYNNÁ FÁZE (Pyrolýzní plyn - CO, H2, uhlovodíky)

Nejcennější složkou pyrolýzní jednotky je pyrolýzní plyn. Nejcennější informací je výhřevnost pyrolýzního plynu a zastoupení jednotlivých složek. Pyrolýzní plyn lze energeticky využít na výrobu tepla a elektrické energie. Teplo je vhodné na vytápění budov a pro ohřev teplé vody, což vede k ušetření nákladů za spotřebu zemního plynu. Plyn lze rovněž využít v plynovém kotli pro vytápění objektů. Pyrolýzní plyn můžeme skladovat v plynojemu stejných parametrů jako plynojem pro zemní plyn.

•

KAPALNÁ FÁZE (pyrolýzní oleje, směs až 2 000 látek)

Kapalná fáze je bohatá na celou řadu uhlovodíků. Tato kapalina je vhodnou surovinou pro závody zpracovávající dehtové složky. Rovněž po úpravě může sloužit jako pohonná hmota nebo palivo. Předpokládáme-li, že tuto frakci budeme prodávat dehtovým závodům, je nejvhodnější skladování v cisternách.

•

TUHÁ FÁZE (pyrolýzní polokoks)

Například u kovonosných odpadů je to hliníkový prášek s uhlíkem z procesu.

4.

Čistící stanice plynu

V tomto zařízení dochází ke snížení objemu nečistot v plynných složkách, což umožňuje jejich další zpracování např. v spalovacím motoru (Kogenerace).

5.

Směšovací stanice

Pro efektivnější energetické využití pyrolýzního plynu je tento po očištění smísen v daném poměru s N2 a CH4 za účelem snížení objemu H2 pod 10% a nastavení definované výhřevnosti plynů. Smícháním uvedených plynů se vytvoří médium vhodné pro pohon spalovacího agregátu s připojeným elektrickým generátorem.

71

6.

Kogenerace

Přeměnu kogeneračního plynu na teplo a elektrickou energii zajišťuje kogenerační jednotka. Ta může být postavena pro energetické využití plynu s různou výhřevností. a)Spalovací motor pro plyn s objemem H2 menším jak 10% a výhřevností cca – 20 +35 [MJ/kg] b)

Spalovací motor pro plyn s objemem H2 menším jak 10% a výhřevností - 9 [MJ/kg]

c)

Stirlingův motor pro plyn s objemem H2 do 35 + 40%

Zbytkové teplo může být u všech typů využito.

7.

Výkonové charakteristiky Tabulka 4.1.1 Příklad bilance pyrolýzního procesu

VSTUP 1.000 KG DRCENÉHO ODPADU Výstup/hod.

PNEUMATIKY

PLASTY

BIOMASA

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

Poznámky k bilanci pyrolýzního procesu: -

Struktura výstupů a energetická bilance procesu závisí na struktuře vstupů a procesních podmínkách.

-

Výstupní teplo je teplo odebírané výměníky ze spalin a kondenzace a kogenerační jednotky.

-

Elektrická energie je zajištěna výstupem očištěného pyrolýzního plynu zpracovaného v kogenerační jednotce.

-

Pro dosažení nejlepších výsledků je vhodný kontinuální, plně automatizovaný provoz s minimální změnou vstupů.

-

Všechny uvedené hodnoty jsou vztaženy k průměrné výhřevnosti, která se liší druhem daného materiálu.

6.

Výhody zařízení

•

Účinná forma změny odpadu na surovinu.

•

Energetická nezávislost pyrolýzního zařízení. 72

•

Možnost využití zbytkového tepla.

•

Řízená pracovní atmosféra (tlak, teplota, plyn).

•

Bez vzniku toxických plynů.

•

Ekologický a bezodpadový proces bez emisí oproti klasickému oxidačnímu spalování.

•

Technologie bez zápachu a negativních vlivů na okolí.

•

Nižší pracovní teplota než ve spalovnách o 50 - 60 %.

•

Dvakrát vyšší účinnost ve srovnání se spalovnami.

•

Vyšší energetický potenciál než u spalování biomasy.

•

Vysoká výhřevnost termického plynu.

•

Celoroční, plně automatizovaný provoz.

•

Široká rozmanitost vstupů a ovlivnitelná forma výstupů.

•

Zpracovatelnost výstupů a jejich energetická i finanční hodnota.

•

Likvidace odpadů, včetně nebezpečných a problémových odpadů.

•

Vysoká bezpečnost - nízká hodnota přetlaku i podtlaku částí zařízení.

•

Kontinuální provoz umožňuje snižovat náročnost skladování odpadů i výstupů.

Zkušební provoz tohoto energetického celku je v současné době v provozu v Energetickém centru v Ostravě-Vítkovicích. Zařízení je projektováno pro kontinuální zpracování odpadu s kapacitou 250 kg/hod.

73

Obrázek 4.1.6: Přehled činnosti klastru Družstvo Envicrack v oblasti energetického využití odpadu

Zdroj: Družstvo Envicrack, Ostrava

74

4.2. AGRO - EKO, spol. s r.o., Albrechtice u Českého Těšína AGRO-EKO, spol. s r.o. byla založena roku 1992. Hlavním předmětem podnikání společnosti jsou především tyto oblasti: 

 

stavby, technologické dodávky a další služby v oblasti životního prostředí, kde se firma soustřeďuje na dodávky technologií pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů a jeho následné využití zpracování projektových dokumentací a studií v oblasti životního prostředí, zejména pro technologie zpracování BRO (biologicky rozložitelný odpad) řešení programu vědy a výzkumu Obrázek 4.2.1: Aerobní fermentor EWA (projektová dokumentace)

75

Zdroj: Agro - Eko s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.agro-eko.cz/>

Aerobní fermentor EWA (Ecological Waste Apparatus) představuje certifikované zařízení pro ekologické zpracování biologicky rozložitelných odpadů (BRO), včetně čistírenských kalů a vedlejších živočišných produktů dle Nařízení 1069/2009 EC. Aerobní fermentory je možno provozovat samostatně, ale výhodnější je tzv. skupinové nasazení, kde jsou instalovány minimálně dva fermentory. Provoz v tomto uspořádání je efektivnější, zejména s ohledem na využití pracovní doby obsluhy, využití obslužných strojů a v případě instalace rekuperace, je možné využít také odpadní teplo získané z plynu fermentoru. Konstrukce EWA Aerobní fermentor EWA tvoří tepelně izolovaný pracovní prostor, systém injektorů k intenzivní aeraci zakládky, systém překopávání zakládky sestávající z kyvných fréz a korečkového dopravníku umístěného po vnitřním obvodu fermentoru a integrovaného 76

zařízení pro naskladnění a vyskladnění. Všechny technologické uzly jsou umístěny uvnitř ISO 40 – ti stopého kontejneru – koncept ALL IN ONE. Princip zpracování Směs biologicky rozložitelných odpadů a strukturální (nasákavé) biomasy se naskladní do pracovní části fermentoru. Optimální vlhkost zakládky (50 – 60%) a dostupnost vzdušného kyslíku aktivuje metabolický aparát aerobních bakterií. Aerací a překopáváním uvnitř fermentoru dochází k provzdušňování zakládky. Vysoká úroveň metabolické aktivity a současné množení bakterií se navenek projevuje zvyšováním teploty zakládky. Za stejných podmínek probíhá v celém profilu zakládky intenzivní termofilní aerobní fermentace, čímž se urychlují kompostovací procesy. Složité organické látky se rozkládají a přeměňují se v jiné. Díky optimálním podmínkám probíhá ve fermentoru bouřlivá biologická oxidace. Teplota v zakládce se zvyšuje nad 70°C a dochází k postupné denaturaci bílkovin. Vysoké teploty v zakládce po definovanou dobu způsobují inaktivaci přítomných mikrobů a patogenních organismů (viry, bakterie, kvasinky, plísně, prvoci, červi). Tento proces se nazývá aerobní termofilní stabilizace a hygienizace zakládky. Působením vysoké teploty se snižuje množství mikroorganismů a semena plevelů ztrácejí svou klíčivost. Tato fáze trvá minimálně 48 hodin od založení zakládky. Výsledkem je kompost k agrotechnickému využití o vlhkosti 40 - 45%, který lze ihned expedovat nebo nechat dozrát na vhodné ploše. Pokud je cílem výroba kompostu k energetickým účelům – biopaliva, je výhodné snížit obsah vody v zakládce na cca 35%. Ve druhé fázi zpracování se proto spouští režim biologického dosušování. Jeho podstata spočívá v tom, že se intenzivní, ale řízenou aerací zakládky z fermentoru vytěsňuje vodní pára. Přitom je důležité, aby se teplota zakládky udržela nad 50°C. V případě vysoké vlhkosti atmosférického vzduchu je výhodné snížit vlhkost rekuperačním prvkem, řešeného v rámci vzduchotechniky technologie. Počet a doba trvání provzdušňování se koriguje v závislosti na teplotě vnějšího vzduchu a aktuální teplotě zakládky. To je důležité, aby nedošlo k nežádoucímu podchlazení zakládky. Tato fáze trvá cca 48 hodin v závislosti na atmosférických podmínkách a složení zakládky. Na zakládku působíme počtem, délkou a časovým nástupem provzdušňování a počtem a časovým nástupem překopávání. Vysušování probíhá tak, že voda obsažená v zakládce se mění v páru. Odpařování napomáhá teplota zakládky, která je vyšší než teplota okolního prostředí. Vlhký vzduch se řízenou aerací zakládky dostává mimo zakládku a odchází do atmosféry. Certifikované výrobky z aerobního fermentoru EWA Výsledkem procesu řízené aerobní termofilní fermentace mohou tyto certifikované výrobky: • •

kompost k agrotechnickému využití (mulčkompost) kompost k energetickému využití (biopalivo)

Certifikace mulčkompostu je provedena CZ BIOM. 77

Certifikace typového paliva byla provedena notifikovanou osobou pro paliva – VVÚU Ostrava a.s. dne 17. 1. 2007 a byl vydán certifikát č. VVÚU – 007/H/2006. Kompost k agrotechnickému využití (mulčkompost) Kompost k agrotechnickému užití se vyrábí procesem řízené aerobní fermentace. Jedná se o směs biologicky rozložitelných odpadů a odpadní biomasy z lesnictví a zemědělství. Používá se k povrchové aplikaci na půdu, při zakládání a údržbě zeleně. Převážně se pak používá k tvorbě mulčovacích vrstev kolem výsadeb květin, keřů a dřevin. Mulčovací vrstva omezuje výpar z povrchu půdy, omezuje růst plevelů a tlumí teplotní rozdíly. Tento typ kompostu může také sloužit k tvorbě rekultivačních substrátů, v takovém případě se mísí se zeminami, aby se vylepšily jejich fyzikální vlastnosti. Kompost k energetickému využití (biopalivo) Kompost k energetickému využití je fermentovaná směs, vyrobená podle podnikové normy, v souladu s vyhláškou č. 5/2007 Sb., složená z BRO (viz katalog bioodpadu vyhlášky č. 341/2008 Sb.) V podnikové normě výrobce stanoví výrobní postup, rozsah použitých vstupů, maximální hodnoty sledovaných látek, jakostní znaky a doporučené způsoby využití. Palivo je určené ke spalování v kotlích na tuhá paliva. Je vhodné pro kotelní systémy spalující biomasu, ale také pro kotle uhelné. Palivo je možné využívat v kotlích roštových, ale mimořádně dobrých výsledků se dosahuje v kotlích s fluidní vrstvou. Spalování může probíhat samostatně nebo ve směsi s fosilními palivy. Vyrobené palivo se dodává obvykle ve formě sypané. Kompost k energetickému využití má drobtovitou, hrudkovitou až vláknitou strukturu, barva je hnědá až černohnědá. Ve směsi jsou patrné vstupní složky biomasy – části rostlin, kůry, větví atd. Maximální délka jednotlivých kousků biomasy je 50 x 50 x 50 mm, velmi tenké větvičky mohou být dlouhé až 100 mm, ojediněle až 200 mm. Provoz fermentoru EWA a řízení procesu Pracovní cyklus aerobního fermentoru řídí průmyslový počítač. Jeden pracovní cyklus sestává ze 3 nebo 4 časově oddělených fází, podle požadovaného finálního výrobku. Z pohledu obsluhy může jít o režim ruční, automatický a poloautomatický. Rozdíl mezi režimy je v potřebě fyzické přítomnosti pracovníka obsluhy. V případě výroby mulčkompostu nedochází k biologickému dosušování a doba fermentace je 48 hodin. Může být také delší, v závislosti na aktuálních podmínkách a kvalitě vstupních surovin.

78

Nejdůležitější fází je vlastní fermentace. Inteligentní řízení je založeno na základě kontinuálního zjišťování těchto veličin z pracovního prostoru fermentoru:  

teplota zakládky v celém profilu obsah kyslíku v odplynu

Teplota zakládky se měří clonou speciálních teploměrů, které svým provedením odpovídají specifickému prostředí fermentoru. Vedle teploty zakládky se měří teplota vnějšího prostředí. Aktuální hodnoty se zaznamenávají a vyhodnocují průmyslovým počítačem. Řídící program spouští aeraci a překopávání při dosažení předem nastavených hodnot nebo mohou tyto funkce být spouštěny pracovníkem obsluhy při tzv. ručním režimu. Obsah kyslíku a oxidu uhličitého je v atmosféře ve stálém vzájemném poměru. Při procesu biologické oxidace organických substrátů (aerobní fermentace – kompostování) se jejich vzájemný poměr mění. Obsah kyslíku klesá, protože je spotřebováván. Naproti tomu stoupá obsah oxidu uhličitého, který je konečným metabolitem aerobní oxidace uhlíkatých substrátů (Krebsův cyklus). Přes vzdušnící injektory umístěné uvnitř pracovního prostoru fermentoru probíhá nucená ventilace zakládky. Do zakládky se vhání čerstvý vzduch a současně je evakuován vzduch s obsahem vodní páry. Optimální provzdušňování zakládky je předpokladem pro průběh fermentace v aerobních podmínkách. V případě, že aerace nezabezpečí dostatečný přísun vzdušného kyslíku, je spuštěno překopání zakládky. Tím dojde k žádoucímu nakypření a převrstvení zakládky za současné výměny plynů v pracovním prostoru fermentoru. Po překopání je zakládka opět dostatečně porézní a kompostování probíhá v aerobním prostředí. Tabulka 4.2.1: Technické parametry fermertoru EWA

Rozměry:

délka:

12 192 mm

šířka:

2 438 mm

výška:

2 896 mm

Hmotnost prázdného fermentoru:

14 800 kg

Maximální hmotnost plného fermentoru:

32 000 kg

Objem pracovní části:

36 m3

Hmotnost jedné základky:

Spotřeba el. energie na zpracování:

10 - 17 t

1 t kompostu

79

5 kWh

1 t biopaliva

Výhřevnost 1 kg biopaliva

8 kWh

cca 10 MJ

Zdroj: Agro - Eko s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.agro-eko.cz/>

Firma je držitelem:  

   

certifikátu č. 6/2006 Aerobního fermentoru typu EWA, uděleného státní zkušebnou zemědělských, lesnických a potravinářských strojů a.s. ze dne 30. 5. 2006 Patentu č. 295922 ÚPV „Způsob přeměny biodegradabilního hygienicky nestabilizovaného substrátu na hygienicky stabilizovaný výrobek“ a přihláška k celosvětovému využití z 5. 12. 2005 WIPO PCT/CZ2005/000087 Užitného vzoru „Zařízení pro oddělování spodní vrstvy zakládky“ ÚPV, č. 14978 ze dne 10. 12. 2004 Užitného vzoru „Reaktor pro řízenou aerobní fermentaci“, ÚPV, č. 14979 ze dne 10. 12. 2004 Užitného vzoru „Zařízení pro přemístění substrátu“ ÚPV, č. 14980 ze dne 10. 12. 2004 Užitného vzoru „Zařízení pro provzdušňování zakládky, zejména při fermentaci“ ÚPV, č. 14981 ze dne 10. 12. 2004

80

Obrázek 4.2.2: Ukázka patentových listin (Úřad průmyslového vlastnictví)

Zdroj: Agro - Eko s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.agro-eko.cz/>

81

Obrázek 4.2.3: Aktivní biofiltr /fotodokumentace ke strojnímu zařízení/

Zdroj: Agro - Eko s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.agro-eko.cz/ >

Základním principem aktivního biofiltru je kombinace dvou metod redukce zápachu, a to biofiltrace a rozmlžování, tj. metody, při níž je zapáchající vzdušnina ošetřována velmi jemnou mlhou obohacenou o speciální koncentrát, který je schopen zapáchající složky ve vzduchu redukovat. Nejedná se o parfemaci nebo překrytí zápachu, ale o reakci, při které vzniká voda a biologicky rozložitelné, netoxické soli, neškodlivé pro životní prostředí. Použité koncentráty mají zdravotní atesty a jsou úspěšně využívány při obdobných aplikacích v zemích EU. Proces čištění vzdušniny v námi vyvinutém zařízení je třístupňový s možností využití jednoho až tří stupňů v závislosti na intenzitě pachové zátěže čištěné vzdušniny.

82

1. stupeň – předčištění 

Přiváděná vzdušnina prochází vstupní komorou naplněnou velmi jemnou mlhou vytvářenou vzduchovými rozprašovacími tryskami. Zde dochází k jejímu ochlazování, vymývání a kondenzaci, značná část pachových látek odchází v kondenzátu, což zásadním způsobem snižuje pachovou zátěž vzdušniny vstupující do 2. stupně čištění – biofiltru.

2. stupeň – biofiltr 

Předčištění metodou rozmlžování výrazně snižuje požadavek na velikost biofiltru. Biofiltr je konstruován jako kazetový, filtrační kazety s nenasákavou filtrační náplní jsou umístěny nad sebou na roznášecí vaně, ze které odtéká kondenzát do centrálního odvodu kondenzátu. Umístění kazet za uzavřenými vraty umožňuje jednoduchou manipulaci s kazetami při výměně filtrační náplně.

3. stupeň – dočištění 

Vzdušnina vystupující z biofiltru prochází výstupní reakční komorou, ve které je obdobně jako u prvního stupně ošetřována metodou rozmlžování, tj. velmi jemnou mlhou s přídavkem příslušného koncentrátu, čímž dochází k další redukci pachové zátěže vystupující vzdušniny.

Kondenzát ze všech tří stupňů čištění je odváděn jednotným sběrným potrubím. Vyvinutý aktivní biofiltr je konstruován jako kompaktní zařízení, umístěné do ocelového rámu pro snadnou manipulaci a přepravu. Jako základní materiál pro konstrukci reakčních komor je vzhledem k vysoké chemické odolnosti použit polypropylén. Kazety biofiltru jsou z nerezové oceli. Vlastní zařízení pro vysokotlaké rozmlžování tvoří řídící jednotka, dávkovací čerpadlo, provozní čerpadlo a zásobník vody, rozvody médií a rozmlžovací trysky (atomizéry). Pro možnost regulace intenzity redukce zápachu je celé zařízení vybaveno řídící a regulační jednotkou, která umožňuje volit různé druhy provozu v závislosti na intenzitě vstupující pachové zátěže a požadovaném stupni její redukce.

83

Základní parametry: množství vzdušniny:

1 000 m3/hod

vstupní teplota vzdušniny:

70°C

relativní vlhkost vzdušniny:

96%

Rozměry: délka: 2 736 mm šířka:

2 437 mm

výška: 2 591 mm

84

4.3. Janites, s.r.o., Havířov – Prostřední Suchá Obrázek 4.3.1: Souhrn informací kompostárny Janites, s.r.o.

Zdroj: Janites, s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.janites.eu/>

85

Obrázek 4.3.2: Mobilní kompostovací zařízení Janites, s.r.o.

Zdroj: Janites s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.janites.eu/ >

86

4.4. Výzkumný ústav vodohospodářský TGM, v.v.i., Praha – pobočka Ostrava Projekt SP/2f2/98/07 „VÝZKUM V OBLASTI VYUŽITÍ ODPADŮ JAKO NÁHRADY PRIMÁRNÍCH SUROVINOVÝCH ZDROJŮ“ Partneři projektu: Zadavatel:

Řešitelé projektu:

Projekt VaV „Výzkum v oblasti odpadů jako náhrady primárních surovinových zdrojů (20072011, MŽP/SP)“ byl koncipován jako odezva na potřeby společnosti – zejména oblasti energetického využití odpadů – náhrady primárních klasických surovinových zdrojů. Řešení projektu bylo započato v roce 2007 a ukončeno v roce 2011. Celkové uznané náklady na projekt celkem činily cca 17 milionů Kč. Projekt by postaven na významných osobnostech - vědeckých kapacitách z různých oborů v rámci ČR, za kterými stála silná - vysoce kvalitní, dobře vybavená pracoviště. Tvůrcem a hlavním nositelem projektu byl Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce, dalšími spolunositeli Vysoká škola báňská 87

Technická univerzita v Ostravě - Hornicko-geologická fakulta - Institut environmentálního inženýrství, Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s., Most, dále externě na řešení participovala i Ostravská univerzita v Ostravě - PřF- KBE. Členění projektu do pěti oblastí: oblast 1 - Výzkum možností využití odpadů jako surovinových a energetických zdrojů, oblast 2 - Výzkum snižování nebezpečných vlastností odpadů, oblast 3 - Výzkum odpadů vhodných k výrobě alternativních paliv, se zaměřením na čistírenské kaly z komunálních ČOV oblast 4 - Výzkum a aplikace kombinovaných analytických metod (chemicko-toxikologických) pro sledování nebezpečných vlastností odpadů v procesu úpravy odpadů a materiálového či energetického využití, oblast 5 - Koordinace a řízení prací, syntéza získaných výsledků a jejich prezentace. Obrázek 4.4.1: Grafické znázornění sledovaných čistíren odpadních vod v Moravskoslezském kraji (povodí Odry) – dle počtu napojených EO

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i. Dostupné z WWW: < http://www.vuv.cz/>

88

Obrázek 4.4.2: Grafické znázornění sledovaných čistíren odpadních vod v Moravskoslezském kraji (povodí Odry) – dle technologie čištění odpadních vod

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i. Dostupné z WWW: < http://www.vuv.cz/>

Projekt VaV - SP/2f2/98/07 svým řešením v letech 2007–2011: •

popsal možností využití odpad jako surovinových a energetických zdrojů, provedl

vytipování vybraných odpadů pro energetické využití •

popsal a odzkoušel na reálných vzorcích vybraných odpadů možnosti snižování

nebezpečných vlastností fyzikálními, fyzikálně-chemickými postupy a biochemickými postupy /samostaně i v kombinaci/ •

navrhl a odzkoušel vhodné receptury k výrobě tuhých směsných vícesložkových

alternativních paliv •

navrhl a odzkoušel možnosti kombinovaných analytických metod (chemicko -

ekotoxikologických) pro sledování nebezpečných vlastností odpadů v procesu úpravy odpadů a materiálového či energetického využití 89

Výstupy a výsledky projektu Projekt vygeneroval v průběhu řešení celou šíří hodnotných výstupů a výsledků výzkumu, experimentálního vývoje a inovací – užitný vzor a europatent zařízení pro fyzikální předúpravu odpadů, kombinované fyzikální, chemické, biochemické postupy vedoucí ke snížení nebezpečných vlastností odpadů pro další využití, tvorba biodegradačních přípravků na bázi směsných bakteriálních kultur, funkční vzorky pevných vícesložkových paliv, nové přístupy posuzování nebezpečných vlastností odpadů, certifikované metodiky „Hodnocení genotoxických účinků kalů“ a „Skupinové stanovení fenolů v kalech“, odpřednášené příspěvky na domácích i mezinárodních konferencích a sympoziích, články ve sbornících. Souhrná, závěrečná prezentace výsledků a výstupů VaV projektu SP/2f2/98/07 byla provedena zejména na 2 námi pořádaných workshopech /2 vydané sborníky edičním střediskem VŠB TUO/, články v odborném časopisu Inžynieria mineralna, vydávaném redakcí Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin, Kraków /časopis databáze scopus – systém Elsevier Science & Technology /.

Ekonomický přínos Závěrem lze poukázat i na možný ekonomický přínos, který projekt může v dohledné době přinést. Řešený projekt VaV/SP2f2/98/07, který byl značně doširoka multidisciplinárně orientován, přinesl velmi hodnotné, zajímavé vědecké výsledky a výstupy a je na zvážení dalších badatelských činností v navazujících výzkumných projektech. Velkým příslibem do budoucna je zejména potvrzení správnosti filozofického přístupu řešení a koncepce projektu, šíře záběru a velký aplikační potenciál a fakt, že v oblasti fyzikální předúpravy projekt úspěšně vkročil do vědeckých prostor Evropské unie.

Ukázky vybraných výstupů projektu VaV/SP2f2/98/07 Užitný vzor zařízení pro fyzikální úpravu odpadů Oblast techniky Technické řešení se týká zařízení pro fyzikální úpravu materiálů /zejména pevných matric odpadů/ pomocí působení silových polí. Dosavadní stav techniky V současné době jsou komerčně dostupná zařízení, nebo jsou známé popisy jednotlivých agregátů silových polí, ale každé zařízení jen samostatně. Působení více silových polí na sledovaný předmět je proto obtížné. Zařízení komerčně dostupná jsou specializovaná pro daný přesně vymezený účel, což obvykle brání univerzálnímu využití. Zařízení na řízený regulovatelný elektrostatický výboj pro exponování vzorků neexistuje. Adaptace komerčně dostupných zdrojů je náročná a jejich použití je dosti omezené. Pouze zdroj UV záření je 90

komerčně dostupný a použitelný pro variabilní nasazení /např. hygienizaci infekčních odpadních vod/. Ostatní generátory silových polí musely být sestaveny individuálně ze součástek vhodných pro zamýšlené využití. Uvedená předchozí řešení měla již zmíněné negativní důsledky sólové konstrukce, která neumožňuje skupinové působení několika silových polí současně. Další nevýhodou je specifické zaměření jednotlivých agregátů na jediný použitelný účel, a tím nezbytné přepracování s využitím jen některých základních dílů pro sledovaný cíl. Dosavadní technika neumožňuje superpozici jevů silových polí znamená to, že nebylo možné souběžné působení více silových polí na jednu matrici v daném (okamžiku) časovém úseku sledování společných účinků na exponovaný předmět, ale postupné řazení účinků silových polí (jeden po druhém) v časové ose expozice, což vede ke zcela odlišným výsledkům. Velké množství odpadních materiálů bez předchozí úpravy je nutno skládkovat. Vhodnou úpravou odpadních materiálů se snižují jejich negativní vlastnosti a rozšiřuje se spektrum možností jejich recyklace, znovuvyužití materiálového nebo energetického. Např. kaly z komunálních čistíren odpadních vod se stálé ve velké míře ukládají na skládky. Dobře zvolenou předúpravou se dá v kombinaci s jinými odpady použít tento vybraný odpad jako palivo nebo hnojivo /např. cestou certifikovaných výrobků/. Podstata technického řešení Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro fyzikální úpravu odpadů, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z uzemněné Faradayovy klece umístěné do průhledného boxu s otvírací průhlednou stěnou, v níž jsou umístěny generátory silových polí. Na dně boxu je volně položen stůl z elektricky nevodivého materiálu s velmi vysokým ohmickým odporem, na kterém leží plastová nádoba - vana pro vložení sledované matrice pro expozici vzorků. Dno nádoby tvoří silná vrstva plastu s velmi vysokým ohmickým odporem a je volně položena na elektricky dobře vodivé kovové mříži. Mříž je spojena elektrickým vodičem s generátorem elektrostatického pole studené plazmy. Nad nádobou (dle zvolené varianty experimentů) je buď vnořená do vzorku, nebo volně zavěšená nad vzorkem, kovová elektricky vodivá mřížka horní desky elektrostatického pole studené plazmy, která je rovněž spojena elektrickým vodičem VVn s generátorem studené plazmy. Unášecí most je vybaven elektrickým pohonem s možnosti změny rychlosti pohybu ve dvou stupních. Pohyb je ve dvou směrech Tam a Zpět s automatickým překlopením směru při dojezdu pomocí koncových dojezdových přepínačů. Délka pojezdu je nastavitelná mechanicky (volitelným umístěním dojezdu). Pro expozici elektrickým výbojem - jiskrou je nutno nahradit horní kovovou mřížku jiskřištěm, které je umístěno na unášecím mostě spolu s generátorem VVn pro elektrický výboj; zároveň se musí přesunout spodní mříž do nádoby (tj. do vzorku); vodič se přepojí do generátoru VVn. Generátory silových polí mohou pracovat současně, nebo v různých kombinacích, nebo samostatně s výjimkou společného působení silového pole studené plazmy a VVn elektrického výboje, které nemohou být požívány spolu kvůli zapojení a kvůli vzájemnému rušení (poškození elektroniky GSP elektrickým výbojem), lze proto používat buď jeden, nebo druhý samostatně. Uvedené technické řešení slučuje výhody variabilních sestav působení silových polí a zároveň umožňuje i sólové použití jediného pole pro expozice matric. 91

Technické řešení ponechává možnost sledování dílčích účinků jednotlivých vlivů na materiál, ale nově umožňuje sledovat i působit jak v dílčích kombinacích, tak i globálně např. UV záření, nízkotepelnou plazmu, vliv elektrického výboje, působení elektrostatického pole na zkoumané materiály.

Přehled obrázků na výkresech Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, na kterých obr. 1 představuje schematickou sestavu zařízení, obr. 2 je schéma elektrického zapojení obr. 3 představuje fokusaci paprsku mikrovln do exponovaných vzorků, obr. 4 je generátor US pole s krystalem ultrazvukových vln, obr. 5 představuje zdroj UV radiace s germicidní trubicí, obr. 6 je generátor GSP elektrostatického pole studené plazmy a obr. 7 představuje plastovou nádobu o vysokém ohmickém odporu na exponování vzorku.

Příklad provedení technického řešení Generátory silových polí l, 2, 3, 4, 5 jsou umístěny ve skříni ve Faradayově kleci 8, která je uzemněná samostatným měděným vodičem vně budovy na zemnicím kolíku z pozinkované oceli. Box klece 8 je vyroben z průhledného polykarbonátu s vnitřní kovovou síťkou (vlastní Faradayova klec) a je opatřen z čelní strany otevírací posuvnou manipulační otevíratelnou stěnourovněž z průhledného polykarbonátu. Přední dvířka jsou vybavena spínači hlavního napájení, aby při jejich náhodném pootevření byl okruh samočinně a bezpečně rozpojen. Hlavní spínač napájení soustavy je umístěn vně skříně; ve skříni jsou umístěny jednotlivé generátory silových polí 1, 2, 3, 4, 5 včetně jejich mechanických vypínačů, dále je zde umístěn pohon (včetně svého přepínače a vypínače) posuvného mostu 9 s unášečem generátorů 2, 3, 4, 5. Na dně boxuje volně položen stůl z elektricky nevodivého materiálu s velmi vysokým ohmickým odporem, na kterém leží plastová nádoba - vana 6, pro vložení sledovaného vzorku 7. Dno nádoby tvoří silná vrstva plastu s velmi vysokým ohmickým odporem, volně položená na elektricky dobře vodivé kovové mříži 10. Mříž 10 je spojena elektrickým vodičem 12b s generátorem 5 studené plazmy. Nad nádobou 6 (dle zvolené varianty experimentů) je buď vnořená do vzorku 7, nebo volně zavěšená nad vzorkem 7 kovová elektricky vodivá mřížka U horní desky elektrostatického pole studené plazmy, která je rovněž spojena elektrickým vodičem VVn 12a s generátorem 5 studené plazmy. Unášecí most 9 je vybaven elektrickým pohonem s možnosti změny rychlosti pohybu ve dvou stupních. Pohyb je ve dvou směrech Tam a Zpět s automatickým překlopením směru při dojezdu 35 pomocí koncových dojezdových přepínačů. Délka pojezdu je nastavitelná mechanicky, volitelným umístěním dojezdu. Pro expozici elektrickým výbojem - jiskrou je nutno nahradit horní kovovou mřížku H jiskřištěm, které je umístěno na unášecím mostě spolu s generátorem VVn 1 pro elektrický výboj; zároveň se musí přesunout spodní mříž 10 do nádoby, tj. do vzorku 7, vodič 12b se přepojí do generátoru Wn 1. Generátory 92

2 a 3 silových polí mohou pracovat současně, nebo v různých kombinacích, nebo samostatně s výjimkou společného působení generátoru 5 silového pole studené plazmy a generátoru Wn 1 elektrického výboje, které nemohou být používány spolu kvůli zápojem a kvůli vzájemnému rušení, kdy dochází k poškození elektroniky generátoru 5 elektrickým výbojem. Lze proto používat buď jeden, nebo druhý samostatně.

Průmyslová využitelnost V praxi se nabízí hned několik způsobu použití a využití: - sledování účinků „stárnutí" materiálů vlivem působení silových polí, - odbourávání toxických látek za účelem stanovení nejvhodnější technologie pro komerční využití silových polí, - přímé použití pro dekontaminace, detoxikace, desinfekce a hygienizace materiálů, matric, předmětů, - sledovaní působení silových polí na předměty a na látky za účelem objevování nových vlastností exponovaných látek /změna vlastností/, - měření a stanovení množství dodávaných energií silovými poli na sledovaný materiál v závislosti na očekávaných změnách vlastností.

Nabízí se také možnost využití při testování elektronických přístrojů za účelem vysledování odolnosti proti působení společných škodlivých účinků silových polí na funkci v závislosti na stanovení bezpečné doby působení, při níž nedojde k narušení funkce elektronického zařízení. V praxi lze zařízení používat ke sledování vlivů působení tepelné plazmy elektrického výboje, působení elektrostatického pole, UV radiace a superpozice jevů na materiál. Zařízení lze přímo využit k hygienizaci různých materiálů a předmětů, podle charakteru kontaminace a vlastností ošetřovaných předmětů. Zařízení lze stavebnicově rozvíjet připojováním dalších generátorů jako např. mikrovlnné pole, generátoru ultrazvuku, laseru a to v různých prostředích (v atmosféře variabilního složení), a tak ještě dále rozšiřovat použití ve výzkumu vlivů silových polí a prostředí za účelem studia nových vlastností - odolnosti materiálů, jejich čištění, asanaci a dezinfekci nebo „stárnutí" a únavy vlivem působení polí a různých prostředí.

NÁROKY NA OCHRANU 1. Zařízení pro fyzikální úpravu odpadů, vyznačující se tím, že sestává z uzemněné Faradayovy klece umístěné do průhledného boxu s otvírací průhlednou stěnou, v níž jsou umístěny na unášecím mostě (9) generátory (1, 2, 3, 4, 5) silových polí, na dně boxu je volně položen stůl z elektricky nevodivého materiálu s velmi vysokým ohmickým odporem, na kterém leží plastová nádoba (6) pro vložení vzorku (7) pro expozici, přičemž dno nádoby tvoří silná vrstva plastu s velmi vysokým ohmickým odporem, která je volně položena 93

na elektricky dobře vodivé kovové mříži (10), která je spojena elektrickým vodičem (12b) s generátorem (5) elektrostatického pole studené plazmy, přičemž nad nádobou (6) je, buď vnořená do vzorku, nebo volně zavěšená nad vzorkem, kovová elektricky vodivá mřížka (11) horní desky elektrostatického pole studené plazmy, která je spojena elektrickým vodičem VVn (12a) s generátorem (5) studené plazmy, přičemž unášecí most (9) je vybaven elektrickým pohonem s možností změny rychlosti pohybu ve dvou stupních pro pohyb ve dvou směrech tam a zpět s automatickým překlopením směru při dojezdu pomocí koncových dojezdových přepínačů, přičemž délka pojezdu je nastavitelná mechanicky, přičemž pro expozici z generátoru (1) elektrickým výbojem - jiskrou je nahrazena horní kovová mřížka (11) jiskřištěm (C), které je umístěno na unášecím mostě (9) spolu s generátorem VVn (1) pro elektrický výboj, a spodní mříž (10) je přesunuta do nádoby (6) se vzorkem (7) a vodič (12b) je přepojen do generátoru Wn (1).

Obrázek 4.4.3: Výkres č. 1 užitného vzoru zařízení pro fyzikální úpravu odpadů

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

94

Obrázek 4.4.4: Výkres č. 2 užitného vzoru zařízení pro fyzikální úpravu odpadů

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

95

Obrázek 4.4.5: Výkres č. 3 užitného vzoru zařízení pro fyzikální úpravu odpadů

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

96

Obrázek 4.4.6: Výkres č. 4 užitného vzoru zařízení pro fyzikální úpravu odpadů:

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

97

Obrázek 4.4.7: Ukázka osvědčení o zápisu užitného vzoru CZ21095 (č. zápisu 21084, ze dne 2. 7. 2010)

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

98

Europatent zařízení pro fyzikální úpravu odpadů European patent No. 2388068 Date of publication and mention of the grant of the patent: 20.08.2014 Bulletin 2014/34

Nároky (překlad původního anglického textu EP) 1.

Zařízení pro fyzikální zpracování odpadu prostřednictvím plasmy, jehož součástí je - box (8). - plastový kontejner (6) k uložení vzorku (7) odpadu ke zpracování, - spodní elektricky vodivá elektroda (10) spojená s generátorem (5) elektrostatického pole prostřednictvím vodiče (12b), - horní elektricky vodivá elektroda (11) spojená s generátorem (5) elektrostatického pole prostřednictvím vysokonapěťového elektrického vodiče (12a), přičemž horní elektroda (11) je zavěšena nad vzorkem (7), ve kterém - kontejner (6) je umístěn nad spodní elektrodou (10), - mezi horní a spodní elektrodou (11, 10) je generováno plasma za účelem zpracování vzorku (7), vyznačující se tím, že - box (8) je zhotoven z průhledného materiálu, - v průhledném boxu (8) je umístěna uzemněná Faradayova klec tvořená kovovou sítí, - horní a spodní elektroda (11, 10) jsou zhotoveny z kovové sítě, - generované plasma je non-thermal plasma, - uvnitř boxu (8) je umístěn most (9), který nese alespoň jedno z těchto zařízení: a. generátor (1) vysokého napětí s jiskřištěm pro elektrický výboj, b. generátor (2) mikrovln, c. generátor (3) ultrazvuku a d. ultrafialový zářič (4).

2.

Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že na dně boxu (8) je volně uložen stůl z elektricky nevodivého materiálu s velkým elektrickým odporem za účelem umístění plastového kontejneru (6) se vzorkem (7), přičemž dno kontejneru (6) je tvořeno silnou vrstvou plastického materiálu s velmi vysokým elektrickým odporem.

3.

Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že horní elektroda (11) je odnímatelná a spodní elektroda (10) je uzpůsobena k přesouvání mezi polohami pod dnem kontejneru (6) a nad dnem kontejneru (6), přičemž vodič (12b) je uzpůsoben k přepínání mezi generátorem (5) elektrostatického pole a generátorem (1) elektrického výboje.

99

4.

Zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že most (9) nesoucí generátory je uzpůsoben pro lineární pohyb vpřed a vzad dvěma rychlostmi s automatickým přepínáním smyslu pohybu v koncových polohách pomocí koncových spínačů, přičemž má nastavitelnou délku pojezdu.

5.

Zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že box (8) je zhotoven z průhledného polykarbonátu a je opatřen průhlednou otevíratelnou stěnou.

6.

Zařízení podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že když je otevíratelná stěna boxu (8) otevřena, je hlavní elektrický spínač vypnut.

7.

Způsob fyzikálního zpracování odpadu zařízením podle nároku 1, vyznačující se tím, že - mezi horní a spodní elektrodou (11, 10) se generuje plasma a - činitelé rozkladu hmoty vytvářené mikrovlnným generátorem (2), generátorem (3) ultrazvuku nebo ultrafialovým zářičem (4) mohou působit spolu s uvedenou plasmou, buď simultánně, nebo v různých kombinacích, anebo samotné.

100

Obrázek 4.4.8: Výkres EP č. 2388068 zařízení pro fyzikální zpracování odpadu

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

101

Obrázek 4.4.9: Ukázka osvědčení /certifikát/ o udělení a vyhlášení evropského patentu EP 2388068

102

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

103

Obrázek 4.4.10: Ukázka „Překlopení“ European patent No. 2388068 - Česká republika

Zdroj: VÚV TGM, v.v.i.

104

Fotodokumentace k vybraným výstupům projektu VaV/SP2f2/98/07: Obrázek 4.4.11: Zařízení pro fyzikální úpravu odpadů – elektrostatické pole

Zdroj: archiv autor

Obrázek 4.4.12: Zařízení pro fyzikální úpravu odpadů – jiskrový výboj

Zdroj: archiv autora

105

Obrázek 4.4.13: Zařízení pro fyzikální úpravu odpadů – UV záření /germicidní lampa/

Zdroj: archiv autora

Obrázek 4.4.14: Zařízení pro fyzikální úpravu odpadů – celkový pohled s ochrannou Faradayovou klecí

Zdroj: archiv autora

106

Obrázek 4.4.15: Příprava biodegradačního přípravku pro snižování nebezpečných vlastností odpadů

Zdroj: archiv autora

107

Obrázek 4.4.16: Zařízení pro přípravu vícesložkového tuhého alternativního paliva míchač (mixer) Eirich R 02

Zdroj: archiv autora

Obrázek 4.4.17: vzorek granulovaného vícesložkového tuhého alternativního paliva

Zdroj: archiv autora

108

Obrázek 4.4.18: Zařízení pro provádění spalných zkoušek tuhého vícesložkového alternativního paliva (referenční kotel Ling 25 včetně zásobníku na váhovém mostě)

Zdroj: archiv autora

Graf 4.4.1: Znázornění průběhu koncentrace O2, CO, TOC, SO2, NOx v průběhu spalovací zkoušky odběr TZL

3 500

odběr TZL

odběr TZL

300

3 150

270

2 800

240

2 450

210

2 100

180

1 750

150

1 400

120

1 050

90

700

60

350

30

0

0

15 :2

0

15 :1

0

15 :0

0

14 :5

0

14 :4

0

14 :3

0

14 :2

0

14 :1

0

14 :0

0

13 :5

0

13 :4

0

13 :3

0

13 :2

0

13 :1

0

13 :0

0

12 :5

0

12 :4

0

12 :3

0

12 :2

0

12 :1

0

12 :0

0

11 :5

11 :4

0

0 11 :3

11 :2

0

0

čas [hh:mm] CO při 13 % O2ref [mg/m3N]

SO2 při 13 % O2ref [mg/m3N]

O2 [%]

TOC při 13 % O2ref [mg/m3N]

Zdroj: archiv autora, VaV/SP/2f2/98/07

109

NO při 13 % O2ref [mg/m3N]

Graf: 4.4.2: Znázornění průběhu tep. výkonu, teplot vstupní a výstupní vody, teploty spalin

0

0

15 :2

0

15 :1

15 :0

14 :5

14 :4

14 :3

14 :2

14 :1

14 :0

13 :5

13 :4

13 :3

13 :2

13 :1

13 :0

12 :5

12 :4

12 :3

12 :2

12 :1

12 :0

11 :5

11 :4

11 :3

11 :2

0

0 0

0 0

25

0

10

0

50

0

20

0

75

0

30

0

100

0

40

0

125

0

50

0

150

0

60

0

175

0

70

0

200

0

80

0

225

0

90

0

250

0

100

čas [hh:mm] Tvst vody [°C]

Tvyst vody [°C]

Tep. výkon [kW]

Teplota spalin [°C]

Zdroj: archiv autora, VaV/SP/2f2/98/07

Obrázek 4.4.19: Schéma zařízení pro spalování, sorpci - zrychlené stanovení halogenidů

Zdroj: archiv autora, VaV/SP/2f2/98/07

110

Obrázek 4.4.20: Zařízení pro spalování, sorpci - zrychlené stanovení halogenidů (funkční vzorek)

Zdroj: archiv autora, VaV/SP/2f2/98/07

Obrázek 4.4.21: Vznik spékajícího se paliva v průběhu spalovací zkoušky

Zdroj: archiv autora, VaV/SP/2F2/98/07

111

Obrázek 4.4.22: Charakter vzniklého spečence po ukončení zkoušky spalování

Zdroj: archiv autora, VaV/SP/2F2/98/07

112

Zdroje, použitá literatura: Juchelková, D. (2000) Likvidace a využití odpadů, Ostrava, VŠB TU Ostrava ISBN 80-7078747-3. Obroučka, K. (2001) Termické odstraňování a využití odpadů, Ostrava, VŠB TU Ostrava ISBN 80-248-0009-8 (brož.). Kuraš M. (1994) Odpady, jejich využití a zneškodňování, B. v. Praha: Český ekologický ústav. ISBN 8085087324. Váňa, M. (2005) Pevné odpady, Praha, Česká zemědělská univerzita, 2005. ISBN 8021310979. Hlavatá, M. (2004) Odpadové hospodářství, Ostrava, VŠB TU Ostrava. ISBN 80-248-0737-8. Šťastná, J. (2013) Všechno, co potřebujeme vědět o odpadech a neměli jste se koho zeptat, EKO-KOM, ISBN 978-80-904833-1-6. Kafka, Z. Základy ochrany životního prostředí, část odpady, Ústav chemie ochrany prostředí Vysoká škola chemicko-technologická v Praze. Dostupné z WWW: < http://www. vscht.cz/uchop/udalosti/skripta/ZOZP/skriptaZOP.doc / > Holoubek, I. (2004) Národní implementační plán Stockholmské úmluvy o perzistentních organických polutantech /POPs/ v České republice, příloha 11., TOCOEN REPORT No. 199; Brno, RECETOX – TOCOEN & Associates Brno, červen 2001 (aktualizace na léta 2012 – 2017 ze dne 15. 7. 2012). Dostupné z WWW: < http://www.recetox.muni.cz/res/file/narodni_centrum/reg-centrum/unipo/Anex_11.pdf >, < http://recetox.muni.cz/index.php?pg=narodni-pops-centrum--narodni-implementacni-plan > Odpadové fórum, odborný měsíčník o odpadech a druhotných surovinách. CEMC České ekologické manažerské centrum. 1999- . Praha. Dostupné z WWW: . ISSN 1212-7779. Odpady, odborný časopis pro nakládání s odpady a životní prostředí. ECONOMIA,a.s. 1990, Praha. ISSN 1210-4922. Internetové elektronické zdroje: Ministerstvo životního prostředí MŽP. Dostupné z WWW: < http://www.env.cz/ > Ministerstvo zemědělství MZe. Dostupné z WWW: < http://www.eagri.cz/ > Informační portál MZe. Dostupné z WWW: < http://eagri.cz/public/web/mze/> VÚV TGM, v.v.i. Dostupné z WWW: < http://www.vuv.cz/ > VÚV TGM, v.v.i. – CeHO Dostupné z WWW: < http://www.ceho.cz/ > CENIA, Česká informační agentura životního prostředí. Dostupné z WWW: < http://www.cenia.cz/ > Eko-Kom, autorizovaná obalová společnost. Dostupné z WWW: < http://www.ekokom.cz/ >

113

VISOH veřejný informační systém odpadového hospodářství Ministerstva životního prostředí Dostupné z WWW: < http://isoh.cenia.cz/groupisoh/ >

Zvláštní poděkování za poskytnutí odborných a propagačních materiálů patří: Klastru firem Družstva < http://www.envicrack.cz/ >

ENVICRACK,

Ostrava.

Dostupné

z WWW:

Firmě AGRO-EKO spol. s r.o. Ostrava. Dostupné z WWW: < http://www.agro-eko.cz/ > Firmě Janites, s.r.o., Havířov. Dostupné z WWW: < http://www.janites.cz/ > Firmě VÚV TGM, v.v.i., Praha. Dostupné z WWW: < http://www.vuv.cz/ >

114

ČÁST B PRACOVNÍ AKTIVITY PRO STUDENTY A ŽÁKY 5. Pracovní aktivity pro 1. stupeň základních škol Tato aktivita je vhodná pro 3. a 4. třídy základních škol.

5.1. Tvorba a ochrana životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj společnosti, odpady a jejich materiálové a energetické využití Pro člověka je důležitá kvalita života. Velký význam v životě mladého člověka hrají rodiče a škola. Velmi důležitý je vztah k nejbližšímu prostředí, ve kterém žijeme. Poznání a procítění moudrosti a krás života, pochopení souvislosti a souvztažností fungování přírody. Poznání vzájemných souvislostí mezi člověkem životním prostředím je velmi důležité pro náš správný růst a orientaci ve světě kolem nás. Nyní je tu šance seznámit se s vybranými oblastmi odpadového hospodářství - se snahami o výchovu a předcházení vzniku odpadů, se sběrem, s tříděním, s materiálovým či energetickým využitím Motivace odpadů. Seznámíš se blíže se základními principy a současně se dozvíš, jak se správně orientovat v této problematice, jak využívat stávající systémy nakládání s odpady ve stávající hierarchii. Tento pracovní list ti pomůže pochopit, že všechno souvisí s přírodou, jejími složkami a dále jaké zákonitosti platí v těchto propojených systémech. Držíme ti palce a přejeme řadu úspěchů! A/ Nesprávné nakládání s odpady

Popiš s využitím obrázku jednotlivé druhy odpadů, které nepatří do přírody.

115

Úkol

Obrázek: Les s řekou se zatížením odpady. Zdroj: žákyně Kateřina Kuttlerová, Waldorfská základní škola a mateřská škola Ostrava, příspěvková organizace

116

B/ Separovaný sběr, předtřídění odpadů

Sesbírané odpady z přírody. Roztřiď je a správně ulož do barevných kontejnerů. Úkol

Jaký odpad /druh/

Barva kontejneru

plast sklo papír nápojové kartóny kovové odpady

C/ Odpadové hospodářství v praxi /na co obec sama svými silami nestačí/

Znáš nějakou odbornou firmu z regionu, která se zabývá sběrem, tříděním a popř. i znovuvyužitím odpadů? Víš, co všechno s odpady dělá?

117

Úkol

D/ Materiálové a energetické využití odpadů

Které výrobky ze sesbíraných, separovaných a přepracovaných odpadů znáš (které popř. i ty používáš doma nebo tví rodinní příslušníci)?

Úkol

E/ Náhrada přírodních surovinových zdrojů

?

Popiš, jakým způsobem lze šetřit či nahradit primární neobnovitelné zdroje surovin (uhlí, ropa, zemní plyn a popř. i další). Uveď nějaké příklady, které znáš.

Otázky k zamyšlení

F/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové obdrží odměnu.

118

Úkol s učitelem

6. Pracovní aktivity pro 2. stupeň základních škol 6.1. Nakládání s odpady /principy, hierarchie/ Už jste se určitě setkali s pojmem „nakládání s odpady“. Nakládání s odpady má svou hierarchii. V této pracovní aktivitě se dozvíte více o souvislostech a principech hierarchie nakládání s odpady.

Motivace

A/ Zásadní princip v hierarchii nakládání s odpady

Na obrázku vidíš grafické znázornění hierarchie nakládání s odpady. Pouvažuj a doplň první, nejpodstatnější článek v hierarchii.

119

Úkol

B/ Tuhý komunální odpad

Aneb co máme v koši na odpadky? Odečti z grafu a doplň do následující věty. Každý občan ČR v roce 2012 průměrně vyprodukoval cca … kg komunálního odpadu. Graf: Celková produkce Zdroj: CENIA (ISOH)

komunálních

odpadů,

ČR

[tis.

t]

Úkol

Jaký je první krok v procesu minimalizace již vyprodukovaných odpadů?

120

Úkol

Schéma skladby „ barevné duhové popelnice“.

Složení komunálního odpadu

DRUH ODPADU

/ v hmotnostních procentech/

/doplň barevně/

Co se s ním dělá?

22 %

?

?

13 %

?

?

9%

?

?

3%

nebezpečný odpad

bezpečné odstranění

18 %

bioodpad

kompostování, výroba el. energie a tepla

35 %

zbytek

skládkování, výroba el. energie a tepla

Zdroj: Eko-Kom Dostupné z WWW: < http://www.ekokom.cz/ >

Dotříďovací linky Slouží k dotřídění sesbíraných druhů odpadů z barevných kontejnerů. Linka většinou slouží pro větší spádové území. Funkčních dotříďovacích linek je na území ČR cca 120. Vysvětlení Zdroj: Eko-Kom Dostupné z WWW: < http://www.ekokom.cz/ >

121

Proč se dotřiďuje odpad? Úkol

C/ Sběrné dvory

Sběrné dvory jsou stálými sběrnami odpadu z domácností. Ve sběrných dvorech lze bezplatně odevzdat: 

objemné odpady (nábytek, koberce, …)



nebezpečné odpady (léky, baterie a akumulátory, zářivky, výbojky, barvy, lepidla, oleje, ředidla a nádoby jimi znečištěné,…)



elektrospotřebiče (ledničky, televize, monitory,…)



zeleň (tráva, listí, spadané ovoce,…) a větve



separované složky odpadu (papír, plast, sklo, nápojové kartony)



textil (oblečení, obuv, bytový textil, hračky)

Vysvětlení

Zdroj: OZO Ostrava s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.ozoostrava.cz/ >, < http://www.ozoostrava.cz/mapa>,

Napiš kde je situovaný nejbližší sběrný dvůr od tvého místa bydliště. Můžeš použít odkaz na mapu sběrných dvorů ve městě Ostrava.

Úkol

D/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové obdrží odměnu.

122

Úkol s učitelem

6.2. Materiálové využití odpadů Materiálové využití odpadů Pokud nám již vznikl odpad, je materiálové využití v odpadové hierarchii na předřazeném místě před jeho energetickým využitím nebo bezpečným odstraněním. Jak napovídá samotný název, jedná se o souhrn procesů a postupů, které směřují k tomu, aby různým způsobem upravený odpad bylo možné dále materiálově využít, tedy získat z odpadu např. surovinu pro další výrobní činnost.

Motivace

Díky tomu dochází k významné úspoře cenných a nenahraditelných primárních zdrojů (uhlí, ropa, zemní plyn, …) a energie. V této pracovní aktivitě se podrobněji seznámíte s tímto úsekem odpadového hospodářství.

A/ Vybraný odpad a jeho materiálové využití

Propoj čárou vytříděný využitelný odpad a jeho materiálové znovuvyužití (výrobek z něj vyrobený)

Úkol

1. Papír s dlouhými vlákny

A. Sendvičové desky pro výstavbu domků

2. Sklo vytříděné dle barev

B. Zatravňovací dlaždice, laťky do plotu

3. Směsný plast

C. Nové obaly

4. Nápojové kartóny

D. Kancelářský, novinový papír

5. Použité obaly /z lepenky a kartonu/

E. Nové láhve

Co je třeba provést před uložením papírových krabic či PET lahví do patřičných barevně odlišených kontejnerů?

123

Úkol

Jaké odpady si představuješ pod souhrnným pojmem bioodpad? Úkol

Jak se jmenuje organický prostředek pro zlepšení půdy, obsahující stabilizované organické látky a rostlinné živiny získaný řízeným biologickým rozkladem směsi sestávající zejména z rostlinných zbytků a mající deklarované kvalitativní znaky?

Úkol

B/ Terminologie - odpadářské technologie materiálového využití odpadů

Vylušti slovní přesmyčky: postkomování, dětříní, běrs, kultirevace, cyklarece, finarace

Úkol

C/ Materiálové využití čistírenských kalů

V grafickém znázornění na kartogramu vyber a napiš nejbližší čistírnu odpadních vod od tvého bydliště. Víš, jak se dále nakládá s čistírenskými kaly – jaké je jejich možné další využití?

124

Úkol

Zdroj: archiv autora

D/ Odpadové hospodářství v ČR

1. Je ve tvém městě zavedený separovaný sběr odpadů? Jestli ano, pak napiš jednotlivé barvy kontejnerů a druh odpadů, který se do nich ukládá.

125

Úkol

2. Je ve tvém městě, ve kterém bydlíš v provozu dotříďovací linka. Co je jejím účelem - jak funguje? Víš, jak se jmenuje firma, která ji provozuje?

3. Kompostování je biochemická metoda - aerobní proces (za přístupu vzduchu) přeměny organických materiálů vlivem mikrobiální aktivity na kompost. Napiš odpadní materiály, které by se daly tímto postupem zpracovat.

4. Vermikompostování je speciální druh kompostovací techniky, který druh živočicha /kroužkovce - maloštětinatce/ využívá?

5. Novou, dynamicky rozvíjející se oblastí je recyklace elektroodpadu (vysloužilý elektroopad). V přístrojích a spotřebičích je spousta cenných materiálů. Víš jak funguje třídící linka nebo chráněná dílna, která se takovou to recyklací elektroodpadů zabývá? Jakou přidanou hodnotu má chráněná dílna?

126

Úkol

Úkol

Úkol

Úkol

6. Na jedno auto připadají v ČR cca 2 lidé – uživatelé. V ČR existuje řada zařízení, které provádí ekologickou likvidaci vozidel. Jak ekologická recyklace autovraku funguje?

Úkol

.

E/ Pro chytré hlavičky Vžité nepravdy (mýty) v odpadovém hospodářství

Otázka1 Nemusíme vůbec produkovat žádný odpad.

Otázka 2 Plasty, papír i sklo sváží stejné auto, takže to stejně skončí na jedné hromadě na skládce bez využití.

Otázka 3 Z PET lahví musíme před odhozením do patřičného kontejneru oddělit víčko i sundat etiketu

127

Doplňkový úkol

Doplňkový úkol

Doplňkový úkol

Otázka 4 Spalovny konkurují třídění a navíc produkují jedovaté splodiny, které zahubí okolí

Otázka 5 Do kontejneru na sklo můžeme vhodit keramické i porcelánové věci.

Otázka 6 Do kontejneru na plasty můžu odhodit znečistěnou plastovou láhev od oleje /i potravinářského/.

Doplňkový úkol

Doplňkový úkol

Doplňkový úkol

F/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové obdrží odměnu.

128

Úkol s učitelem

6.3. Energetické využití odpadů Energetické využití odpadů V hierarchii nakládání s odpady má tento způsob své místo hned za materiálovým využitím. Jak napovídá samotný název, jedná se o souhrn procesů a postupů, které směřují k tomu, aby byl odpad různým způsobem byl zužitkován za zisku tepla nejlépe spolu s výrobou elektrické energie /např. za pomoci kogenerační jednotky/.

Motivace

Díky tomu dochází k významné úspoře cenných a nenahraditelných primárních zdrojů (uhlí, ropa, zemní plyn, …). V této pracovní aktivitě se podrobněji seznámíte s tímto úsekem odpadového hospodářství.

A/ Proces spalování

Pro spalování materiálů jsou limitující obsahy tří veličin. Které to jsou? Součet těchto tří veličin dává 100 %, tedy platí, že C+W+A=100%.

Úkol

Nápověda – značí se následujícími velkými písmeny - A,W,C

B/ Spalovny komunálních odpadů v ČR

Zjisti ze slepé mapy ČR a napiš do tabulky 3 města, ve kterých jsou vystavěny a provozovány spalovny tuhých komunálních odpadů.

129

Úkol

Zkontroluj předchozí odpověď a napiš orientační roční kapacity Doplňující u těchto 3 spaloven tuhého komunálního odpadu. Úkol Název spalovny TKO

Město /doplň/

roční kapacita /orientačně/

kontrola

ZEVO

http://www.psas.cz/

TERMIZO

http://www.termizo.mvv.cz/

SAKO

http://www.sako.cz/

Zdroj: wikipedia Dostupné z WWW: < http://cs.wikipedia.org/wiki/Spalovna>

130

Jak funguje spalovna komunálního odpadu. /zjednodušené technologické schéma/ Dostupné z WWW:

Vysvětlení

, , ,

C/ Spalovny nebezpečných odpadů

K čemu slouží spalovny nebezpečných odpadů? Jak se liší od spaloven komunálního odpadu? Znáš nějakou spalovnu nebezpečných odpadů a ve kterém městě je vystavěna a kterou firmou je provozována?

Víš orientačně, jakých teplot musí být ve spalovně nebezpečných odpadů dosahováno?

131

Úkol

Úkol

Jak funguje spalovna nebezpečného průmyslového odpadu. /zjednodušené technologické schéma spalovny průmyslového odpadu /SITA CZ a.s./

Zdroj: SPOVO – SUEZ SITA

1. Výroba páry a EE - využívá tepla spalin k výrobě páry, která je využívána jednak pro potřebu technologie, příp. pro komerční účely a jednak pro výrobu elektrické energie, kterou využívá spalovna. 2. Suché čištění spalin - pneumatické dávkování sypkých sorbentů za účelem snížení koncentrace HC1 v surových spalinách. 3. Mokré čištění spalin - v pračce prvního stupně jsou spaliny skrápěny vodou a dochází zde převážně k odstranění HC1, HF, a zbývajících těžkých kovů. Druhý a třetí stupeň praní pomocí vápenného mléka slouží k odstranění S02. 4. Suché čištění spalin - částice dioxinů a těžkých kovů jsou adsorbovány aktivním koksem, který se vstřikuje do proudu spalin před tkaninovým filtrem. Částice znečištěného aktivního koksu se pak zachytí na tkaninovém filtru. 5. DENOx- odstranění NOx pomocí SCR katalyzátoru a vzduchočpavkové směsi Po odstranění škodlivých látek ze spalin, spaliny vycházejí komínem do ovzduší. Ještě před vstupem spalin do komína, analyzuje kontinuálně automaticky monitorovací systém obsah polutantů (HC1, CO, S02, NOx, TOC, TZL) ve spalinách.

132

Vysvětlení

D/ Co to tedy je to energetické využívání odpadů?

Shrnutí: Cyklus energetického využívání odpadů In: Waste-to-Energy is a reliable energy source and makes an essential contribution to security of energy supply [online].[cit. 201302-13]

Doplňkový úkol zopakování

Zdroj: CEWEP

a shrnutí

Dostupné z WWW:

Zdroj: CEWEP Dostupné z WWW:

E/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1.–3.), vítězové obdrží odměnu.

133

Úkol s učitelem

7. Pracovní aktivity pro střední školy 7.1. Nakládání s odpady A/ Základní principy nakládání s odpady, hierarchie

Poznání, pochopení života je jedním z určujícího faktoru kvality lidského života. K základním vědomostem patří informace o přírodě, člověku a souvztažnostech /např. vztahu člověka k živé přírodě a k neživé přírodě, k jejím složkám (vodě, půdě, ovzduší) ale i k činnostem člověka (antropogenním činnosti). Nyní je tu možnost seznámení se s vybranými oblastmi odpadového hospodářství - se snahami o výchovu a předcházení vzniku odpadů, se sběrem, s tříděním, s materiálovým či energetickým využitím odpadů. Máš možnost se blíže seznámit se základními principy a současně se dozvíš, jak se správně orientovat v této problematice, jak využívat stávající systémy nakládání s odpady ve stávající hierarchii.

Motivace

Tento pracovní list ti pomůže pochopit, že všechno souvisí s přírodou, jejími složkami a dále jaké zákonitosti platí v těchto propojených systémech. Jevy zobecněné v jednotlivých zákonech se učíš v různých předmětech. Až propojením těchto vědomostí dává člověku tušit, jak prostory, ve kterých se pohybujeme a do kterých vstupujeme, fungují /celostní, holistický přístup ke světu/ Držíme ti palce a přejeme řadu úspěchů!

Do grafického znázornění hierarchie nakládání s odpady doplň jednotlivé principy nakládání s odpady, které následují po principu předcházení vzniku odpadů.

134

Úkol

Přiřaď k jednotlivým kontejnerům/popelnicím na obrázcích správné skupiny odpadů, které lze podle druhů do nich ukládat a napiš co se s nimi dále děje /jak se využívají.

žlutý kontejner 1100 l

žlutá popelnice 240 l

zvon zelený

zvon bílý

135

Úkol

modrý kontejner 1100 l

modrá popelnice 240 l

hnědý kontejner 1100 l

hnědá popelnice 240 l

Každý Evropan z Unie vyprodukuje za rok značné množství komunálního odpadu. Jaké je to přibližné množství? Obyvatel ČR vyprodukuje komunálního odpadu méně nebo více než je průměrná produkce Evropana z Unie? Rozhodni, která z uvedených hodnot je pravdivá. (Správnou odpověď zakroužkuj). V případě neznalosti si tyto informace vyhledej na webových stránkách. Doporučení např.: Zdroj: CENIA, česká informační agentura životního prostředí Dostupné z WWW: Zdroj: Veřejný informační systém odpadového hospodářství Ministerstva životního prostředí (VISOH)

136

Úkol

a) b) c) d) e) f)

Přes 100 kg/os/rok Přes 200 kg/os/rok Přes 300 kg/os/rok Přes 400 kg/os/rok Přes 500 kg/os/rok Přes 600 kg/os/rok

A) u obyvatele ČR vyšší B) u obyvatele ČR nižší

Třídící /popř. dotřiďovací/ linka na odpad je provozována za jakým účelem? Jakých technologií linka využívá /na jakých fyzikálních jevech jsou založeny/?

Úkol

Jaké mohou mít odpady nebezpečné vlastnosti? Úkol

B/ Nakládání s vybranými výrobky, odpady a zařízeními

Zákon o odpadech v části IV řeší povinnosti při nakládání s vybranými výrobky, vybranými odpady a vybranými zařízeními. Tyto skupiny odpadů vyžadují specifický přístup. Jedním z odpadů je elektroodpad – elektrospotřebiče, jejich části, elektrické a elektronické součástky. Elektroodpad se řeší oddělené od komunálního odpadu. V této oblasti funguje i zpětný odběr, ale do zpětného odběru jsou zahrnuty jen vybrané výrobky. V Evropské unii byl zpětný odběr elektroodpadu legislativně řešen směrnicí o odpadu z elektrických a elektronických zařízení (The Waste Electrical and Electronic Equipment Directive - WEEE). Nakládání s elektroodpadem v České republice upravuje zákon o odpadech. Pro elektroodpad zavádí mimo jiných opatření tzv. recyklační poplatek. Základem recyklačního procesu elektroodpadu je separace jednotlivých dílů podle materiálů. Zdroj: CENIA, česká informační agentura životního prostředí Dostupné z WWW:

137

Vysvětlení

<www.ceho.cz/evropska-unie-a-elektroodpad> <www.ceho.cz/ceska-republika-a-elektroodpad>

Dalším významnou komoditou jsou autovraky. Počet a průměrné stáří osobních vozidel napovídá, že se jedná o důležitou oblast nakládání s odpady.

Zdroj: Sdružení automobilového průmyslu Dostupné z WWW:http://www.autosap.cz/

138

Ekologickou likvidaci vozidel může provádět pouze akreditovaný subjekt s patřičným povolením, který o likvidaci vozidla vydá protokol. Zdroj: CENIA, česká informační agentura životního prostředí Dostupné z WWW: <www.ceho.cz/autovraky>

Recyklace elektroodpadu (vysloužilý elektroopad) je významnou oblastí odpadového hospodářství. V přístrojích a spotřebičích je značné množství cenných, dále zužitkovatelných materiálů. Víš, jak funguje linka na recyklaci elektroodpadu anebo chráněná dílna, která se takovou to recyklací elektroodpadu zabývá?

Úkol

Víš, co vše se dá zrecyklovat a jaké materiály z nich odseparované se dají znovu využít?

V České republice je v současnosti v registru silničních vozidel zaregistrováno 4 893 562 osobních vozidel /údaj z roku 2014/. Zdroj: Sdružení automobilového průmyslu Dostupné z WWW:http://www.autosap.cz/

139

Úkol

Jak ekologická likvidace autovraku funguje? Kdo ji může provádět? Můžeme si autovrak zlikvidovat sami?

C/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1.–3.), vítězové obdrží odměnu.

Úkol s učitelem

7.2. Předúprava odpadů před znovuvyužitím /materiálovým či energetickým/ A/ Obecně /teoretická část/

Materiálové či energetické využití odpadů je závislé na obsahu využitelných složek a na stupni nebezpečných vlastností /míře znečistění/. Předúprava odpadů má za cíl co v největší míře rozšířit zužitkovatelnost odpadů /suroviny pro další výrobu/. Tímto se zajistí částečná náhrada primárních surovinových zdrojů. Pro tyto účely jsou zpracovány technologické postupy a další činnosti, které jsou v souladu s platnými legislativními předpisy dané oblasti. Motivace Konečným cílem těchto aktivit je chránit nenahraditelné a neobnovitelné přírodní zdroje surovin pro sofistikované využití naší generací a pro využití budoucími generacemi. Přírodní surovinové zdroje jsou nenahraditelné, neobnovitelné a budou z jedním limitujících prvků kvality života dnešní i budoucí společnosti, jejich řádné užívání nechť je příslibem trvale udržitelného rozvoje /života/ každé civilizované společnosti.

140

Schéma úpravy odpadů Zdroj: CENIA, Vítejte na Zemi/Cenia Dostupné z WWW http://vitejtenazemi.cz/cenia/index.php?p=uprava_odpadu&site=odpady

V rámci této aktivity se seznámíte s vybranými činnostmi na úseku nakládání s odpady.

141

Procesy předpravy odpadů jsou většinou postaveny na aplikaci některého jevu z oblasti fyziky, chemie, biochemie apod. Aby byly použitelné v praxi, musí být účinné a stabilní, ekologicky bezpečné, řiditelné a v neposlední řadě i ekonomické. Mnohdy se jedná o aplikaci kombinace více jevů /potencuje se účinnost a klesá mnohdy i energetická, tedy i finanční náročnost procesu/. Důležitou, navazující činností je monitoring technologie, který jednak dokládá účinnost procesu /např. procentuální snížení obsahu nebezpečné složky, jejíž obsah snižujeme/ a dále ekologickou bezpečnost / tedy, že procesem nevznikají jiné nebezpečné složky/. Většinou se jedna o komplexní monitoring, který je kombinací analytických chemických metod s doplněním stanovení toxicity či genotoxicity, popř. dalších testů nové generace.

Vysvětlení

Graf: Podíl upravených odpadů z celkové produkce odpadů v ČR [%], 2011

Pro orientaci v roce 2011 bylo v ČR upraveno 1 569 913 t odpadů, což je 5,12 % z celkové produkce odpadů. S upravenými odpady se pak dále nakládá ostatními způsoby nakládání. Patří do nich materiálové a energetické využití odpadů, odstranění odpadů, zaskladnění odpadů do následujícího roku apod. Jedná se tedy o předúpravu odpadů před jejich dalším využitím nebo odstraněním. Zdroj: CENIA (ISOH) Dostupné z WWW:

Předúprava odpadů je tedy komplexní činnost, jejíž snahou je odstranění nebo výrazné snižování nepotřebných /negativních/ nebezpečných vlastností či změny stavu/ formy/ odpadu a přeměnu na „surovinu pro další využití“. Vše v souladu s požadavky českého práva i práva Evropské Unie.

142

Co všechno si představíš, když se řekne pojem „předúprava odpadů“? Napiš po jedné vybrané technologii, která je postavena na některém jevu z oblasti fyziky, chemie a biochemie.

Jakým způsobem je zajištěna komplexní kontrola účinností a ekologické bezpečnosti u těchto procesů předúpravy?

Úkol

Úkol

B/ Praktická část / poznatky, příklady z praxe / - techniky, technologie BIOTECHNOLOGIE

Velmi dobrým příkladem praktické aplikace biotechnologie v životním prostředí je bioremediace. Jedná se o proces, v němž jsou působením živých organismů přeměňovány rizikové /toxické/ látky na látky netoxické či méně toxické /bez rizika či méně rizikové/. Využívané živé organismy mají specifickou genetickou výbavu, která toto umožní. Mnohdy se využívá enzymů. Proces je většinou náročný na optimalizaci podmínek jejich života v prostředí. U aerobních procesů optimalizace podmínek spočívá v aeraci, přidávání živin, přidáváním látek stimulujících mikroorganismy k rozkladu znečištění apod. - např. rozklad složitých aromatických uhlovodíků je možné urychlit přídavkem jednoduchých aromatických Vysvětlení uhlovodíků. Bioremediaci je možné provádět v in situ, a to za pomoci přirozeně vyskytujících se mikroorganismů nebo uměle vnesených nebo také v ex situ /tedy ne na samotném místě/. Předúprava odpadů je tedy komplexní činnost, jejíž snahou je odstranění nebo výrazné snižování nepotřebných /negativních/ nebezpečných vlastností či změny stavu/ formy/ odpadu a přeměnu na „surovinu pro další využití“. Vše v souladu s požadavky českého práva i práva Evropské Unie. 143

Popiš ve zkratce proces bioremediace /princip, podmínky, nějaké zrealizované aplikace z praxe/ ?

Udělejte si ve třídě workshop s prezentací poznatků nových technik a technologií této oblasti.

Úkol

Doplňkový úkol Workshop poznatků

C/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1.–3.), vítězové obdrží odměnu.

Úkol s učitelem

7.3. Úprava odpadů před konečným odstraněním odpadů Na posledním stupni v hierarchii nakládání s odpady se nachází konečné uložení již dále nevyužitelných odpadů. Schéma odstraňování odpadů

144

Vysvětlení

Zdroj: CENIA, Vítejte na Zemi/Cenia Dostupné z WWW: < http://vitejtenazemi.cz/cenia/index.php?p=uprava_odpadu&site=odpady>

Odpady, který vykazují ve zvýšené míře nebezpečné vlastnosti je nutno podrobit úpravě, aby neškodily dále životnímu prostředí. Úpravou odpadů rozumíme všechny činnosti, které vedou ke změně jejich chemických (změna složení), fyzikálních (změna objemu) nebo biologických vlastností. Hlavním důvodem, proč odpad upravujeme, je nebezpečných vlastností nebo alespoň stabilizace složek tak, aby nedocházelo zejména k jejich následnému uvolňování do životního prostředí, podzemních vod.

omezení jeho nebezpečných vyluhování a především do

Pro tyto účely jsou zpracovány technologické postupy a další činnosti, které jsou v souladu s platnými legislativními předpisy dané oblasti. Jedná se zejména o postupy solidifikace/stabilizace, cementace, bitumenace nebo vitrifikace. Dále v krátkosti o těchto postupech. Princip solidifikace/stabilizace odpadů je založen na smíchání odpadů s vhodnými pojivy a plnivy tak, aby byly žádoucím způsobem upraveny jejich fyzikální a chemické vlastnosti. Princip cementace je založen na mísení odpadu s pískem a retardačními činidly ve vhodném poměru s cementem. Cementace je vhodná především pro anorganické materiály, jako je popílek ze spalovacích procesů. Bitumenace spočívá ve smísení odpadu s roztavenou hmotou, jako je např. bitumenová (asfaltová) živice, kamenouhelný dehet, síra apod. Bitumenace je vhodná pro fixaci kalů nebo kapalných koncentrátů, používá se též pro likvidaci jaderného odpadu. Provádí se za zvýšených teplot a ve srovnání s cementací má vzniklý produkt menší objem a nižší vyluhovatelnost. 145

Vitrifikace (z lat. vitrum sklo) je založena na uzavření radioaktivního nebo jiného nebezpečného odpadu (obsahujícího těžké kovy, chemikálie, popílky, sklářské kaly) zatavením do skla, čímž se zamezí výrazně šíření odpadu do okolního prostředí. Takto vzniklá frita se následně může odlévat do forem. Konečným cílem všech těchto technologických postupů je chránit jednotlivé složky životního prostředí. Tyto postupy dříve nebyly aplikovány. Nesprávným uložením odpadů vznikaly staré ekologické zátěže. Tyto zátěže velmi výrazným způsobem ovlivňují životní prostředí dané lokality. Její odstraňování stojí daňové poplatníky značné finanční částky. Prevence a uplatňování ekologických zásad odpovídajících technickému stavu pokroku společnosti je výrazem ekologické úrovně společnosti, ale i ekonomicky přínosné. Zařízením pro konečné odstranění odpadů bývají nejčastěji skládky odpadů. Podle ukládaného materiálu rozlišujeme tři skupiny skládek, a to: skládky pro ukládání inertních odpadů (např. stavební suť bez nebezpečných látek, zemina a kamení), skládky pro ukládání ostatních odpadů (např. komunální odpady, objemný odpad), skládky pro ukládání nebezpečných odpadů (např. odpadní barvy a nátěrové hmoty, odpadní chemikálie, vrtné kaly s obsahem nebezpečných látek). V rámci této aktivity se seznámíte s vybranými činnostmi na úseku nakládání s odpady - úpravou odpadů před konečným odstraněním.

Pro zajištění podmínek konečného (trvalého) uložení již dále nevyužitelných odpadů je třeba zajistit snížení nebezpečných vlastností odpadu nebo alespoň mobility nebezpečných látek. V této pracovní aktivitě se seznámíte se základními principy a technologickými postupy, s cílem zajištění ochrany všech složek životního prostředí, zejména podzemních a povrchových vod.

146

Motivace

A/ Obecně /teoretická část/

Popiš, jak má vypadat zabezpečená skládka odpadů, která odpovídá současnému technickému pokroku společnosti. Napiš jednotlivé fáze života skládky.

Úkol

Napiš rozdělení skládek podle typu ukládaných odpadů.

B/ Praktická část /poznatky, příklady z praxe/ - techniky, technologie

Napiš, jakými postupy se dají upravovat odpady před jejich konečným (trvalým) uložením na skládku a vysvětli tři základní technologické postupy.

147

Úkol

Rekultivace skládek se provádí substráty, které jsou vytvořeny na bázi vybraných druhů odpadů. Ze kterých odpadů se rekultivační směsi připravují a jak probíhá poslední fáze biologické rekultivace?

Úkol

nekvalitní zeminy a hlušina. Poslední skupinou materiálů užívaných k rekultivaci představuje biologicky aktivní vrstva, která slouží pro tzv. biologickou rekultivaci. Do této skupiny nejčastěji patří komposty, směsi kalů z odbahňování rybníků nebo čistíren odpadních vod, které poskytují životní prostor pro keře, stromy a rostliny, které se v rámci rekultivace i v následném období vysazují.

V ČR je na rekultivaci skládek využíváno méně než 4 % z celkového množství vyprodukovaných odpadů.

V souvislosti s tímto tématem je dobré se zmínit o jednom fenomenu, který naší společnost trápí dodnes. Jedná se o staré ekologické zátěže. Stará ekologická zátěž je závažná kontaminace podzemních a povrchových vod, horninového prostředí a staveb, která ohrožuje zdraví člověka a složky životního prostředí. Pod pojmem staré ekologické zátěže jsou zahrnuta kontaminovaná místa (podzemní vody, zeminy, skládky apod.) kde byl závadný stav způsoben státními podniky v období před privatizací používáním k životnímu prostředí nešetrných, ale mnohdy povolených technologií a chemických látek. Za starou ekologickou zátěž považujeme závažnou kontaminaci horninového prostředí, podzemních nebo povrchových vod, ke které došlo nevhodným nakládáním s nebezpečnými látkami v minulosti (zejména se jedná např. o ropné látky, pesticidy, PCB, chlorované a aromatické uhlovodíky, těžké kovy apod.). Zjištěnou kontaminaci můžeme považovat za starou ekologickou zátěž pouze v případě, že původce kontaminace neexistuje nebo není znám. Kontaminovaná místa mohou být rozmanitého charakteru – může se jednat o skládky odpadů, průmyslové, zemědělské areály, drobné provozovny, nezabezpečené sklady nebezpečných látek, bývalé vojenské základny v újezdech, území postižená těžbou nerostných surovin nebo opuštěná a uzavřená úložiště těžebních odpadů představující závažná rizika. Kontaminace může být odstraňována různými způsoby, např. procesy: v in-situ, tedy „na místě“ - bioventing, biosparging, přirozená atenuace,landfarming, v ex-situ - bioremediace, biofiltrace a ekonomicky náročné velmi účinné termické postupy. 148

Vysvětlení

Landfarming – biodegradační proces, založený na mikrobiální aktivitě v kontaminované půdě, který je stimulován pravidelným obděláváním půdy, který zvýší účinnost procesu dostatečným přísunem vzduchu. Bioventing – biodegradační proces, založený na mikrobiální aktivitě v kontaminované půdě, který je stimulován provzdušňováním. Podle zákona o předcházení ekologické újmě a o její nápravě má tuto oblast ve své gesci Odbor environmentálních rizik a ekologických MŽP Nedílnou součástí aktivit je také poskytování informací o konkrétních lokalitách, sběr údajů a prezentace těchto dat. Hlavním zdrojem těchto informací je evidence starých ekologických zátěží, resp. kontaminovaných míst, a to veřejně přístupná databáze Systém evidence kontaminovaných míst (SEKM). Zdroj: ČIŽP Dostupné z WWW:

Zdroj: Systém evidence kontaminovaných míst (SEKM). Dostupné z WWW:

Co to jsou staré ekologické zátěže? Jaké látky zde můžeme nacházet? Jakými postupy se dají staré ekologické zátěže řešit? Popiš některý biotechnologický postup prováděný v in situ a v ex situ, nějaký vybraný termický postup.

Úkol

Nachází se ve vašem okolí nějaká stará ekologická zátěž, popř. na území kraje, která byla dříve řešena nebo se bude řešit? Jakým způsobem byla tato stará ekologická zátěž řešena, tedy jakým způsobem byla prováděná dekontaminace a asanace území? Úkol Své informace si porovnej s informacemi systému SEKM. Zdroj: Systém evidence kontaminovaných míst (SEKM). Dostupné z WWW:

149



C/ Shrnutí, zopakování, ukotvení znalostí

Najdi a napiš 2-3 odborné firmy, které se zabývají procesy úpravy odpadů před jejich konečným odstraněním skládkováním. Jaké technologické postupy používají?

Úkol

D/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové obdrží odměnu.

Úkol s učitelem

7.4. Materiálové využití odpadů Materiálové využití odpadů Pokud nám již vznikl odpad, je materiálové využití v odpadové hierarchii na předním místě před jeho energetickým využitím nebo odstraněním. Jak napovídá název, jedná se o souhrn procesů a postupů, které směřují k tomu, aby upravený odpad bylo možné dále materiálově využít, tedy získat z odpadu např. surovinu pro další výrobu. Díky tomu dochází k významné úspoře cenných nenahraditelných primárních surovin (uhlí, ropy, zemního plynu, Vysvětlení apod.). Zní to velmi jednoduše, ale … materiálové využití mnohdy naráží na složitost procesu získávání potřebných materiálů a surovin z odpadů a s tím související vysoké náklady na vybudování a provoz technologií. Celý proces bývá rovněž velmi náročný na spotřebu energií. Svou roli hrají také vysoké náklady na dopravu, kdy je potřeba soustředit větší množství potřebných druhů odpadů. Jednoduše řečeno, bývá to často složité a drahé a v některých 150

případech se prostě získávání surovin z odpadů nevyplatí. Může se totiž snadno stát, že získání suroviny z některých odpadů je pro životní prostředí větší zátěží a obecně dražší než získání primární suroviny. Velkým příslibem jsou nové technologie, které posunují hranice využití odpadů. Většinou se jedná o kombinaci více metod tak, aby byla vysoká účinnost a aby celý proces byl ekonomický /většinou se jedná o náročnost energetickou a také náročnost na potřebu lidských zdrojů.

V našem životě se setkáváme se značným množstvím odpadů. Povšimněme si, jaké to jsou a zda-li se dále využívají. Firmami je voleny různé strategie – od použití materiálů blízkých přírodě, až po materiály či výrobky, kdy je již jejích znovuvyužití již dopředu namyšleno.

Motivace

V rámci pracovního listu se seznámíte se s různými postupy, jak je možno odpad materiálově využít.

A/ Aerobní fermentace - kompostování

Kompostování má téměř nejstarší tradici v Evropě, první kompostárna s řízenou technologií u nás byla uvedena do provozu v roku 1912. Popiš klasickou metodu a kompostování a trendy v kompostovací technice.

Úkol

Co znamená pojem řízená humifikace? Jaký je požadavek na minimální přítomnost fosforu v kompostu (udáno v % P2O5 v sušině)?

151

Úkol

a) 0,1 % P2O5 b) 0,2 % P2O5 c)

0,5 % P2O5

Napiš tři základní fáze kompostování, co se v těchto fázích s materiálem děje a jakých teplot je dosahováno?

Úkol

Pro vytvoření optimálních podmínek pro rozvoj mikroorganismů je třeba zabezpečit zejména správný poměr uhlíku a dusíku (C:N) vhodnou surovinovou skladbou čerstvého kompostu.

Úkol

Jaký by měl být poměr C:N by v čerstvém kompostu a ve zralém kompostu? čerstvý kompost a) 25-30:1 b) 30-35:1 c) 40-45:1 zralý kompost a) 25-30:1 b) 30-35:1 c) 40-45:1

Vermikompostování je metoda převážně aerobní fermentace organických materiálů, která využívá značného potenciálu některých druhů dešťovek přeměňovat organickou hmotu na kvalitní hnojivo s relativně vysokým podílem humusových látek a s obsahem regulátorů růstu. Pro vermikompostování jsou vhodné např. tyto druhy dešťovek: Eisenia foetida, E. andrei, Lumbricus rubellus, Eudrilus eugenie a Perionyx excavatus. Biohumus získaný s pomocí žížal je považován za nejúčinnější organické 152

Vysvětlení

hnojivo. Literatura uvádí 60 až 70-krát vyšší účinnost ve srovnání s hnojem. Nejcennější je frakce do 1 mm, nejčastěji se vyrábí frakce do 3 mm s doporučenou dávkou 3t na 1ha jednou za čtyři roky. Nestandardní biohumus s podílem hmot nezpracovaných žížalami má vlastnosti kvalitního kompostu a je nutno ho aplikovat ve vyšších dávkách. Podle literatury rafinovaný biohumus obsahuje 50-60% organických látek až s 35% humifikací. Zvlášť vysoký je podíl nejúčinnějších huminových kyselin a to až 17,6% v sušině. Obsah dusíku v sušině je 1,5-3%, P2O5 1,5-2,5%, K2O 1,02,5%, CaO 4-8%. V současné době se začíná rozvíjet vermikompostování v domácnostech. A to buď na zahrádkách nebo i na balkonech po domácky zbudovaných vermikompostérech nebo ve speciálních vermikompostérech průmyslově vyráběných a distribuovaných např. velkými obchodními řetězci typu BAUMAX, OBI apod.

Motivace

Připravte společně ve skupině návod pro ty, kteří mají zájem doma zkusit začít s domácím kompostováním nebo s vermikompostováním. Využij např. následující webové stránky Zdroj: internet Dostupné z WWW:

Pro ty, kteří mají zájem si i vyrobit vlastní kompostér, je určen následující odkaz na webové stránky o kompostování a na prodejce žížal: Zdroj: internet

Domácí

Dostupné z WWW:

Zdroj: internet Dostupné z WWW:

Pro podmínky domácích chovů lze využít kromě našich druhů i různé tropické druhy, jako například Eudrilus euganiae původem ze západní Afriky. Tento druh je velmi žravý, avšak nepřežije pokles teplot pod 10°C. Žížaly se rychle rozmnožují, avšak nemají-li dostatek potravy, přestávají se množit. Tak přirozenou cestou regulují početnost své populace.

153

úkol

B/ Anaerobní fermentace /digesce/ - bioplynové stanice

Anaerobní digesce (anaerobní fermentace) je proces, při kterém mikroorganismy rozkládají organický materiál bez přístupu vzduchu. Může probíhat samovolně v přírodě nebo řízenou metodou v bioplynových stanicích. Celý proces probíhá ve čtyřech základních fázích: hydrolýza - hydrolytické mikroorganismy štěpí makromolekulární organické látky na menší molekuly schopné transportu do buňky, kde probíhají další fáze acidogeneze - produkty hydrolýzy jsou štěpeny na jednodušší látky (kyseliny, alkoholy, CO2, H2) acetogeneze - tvorba kyseliny octové, CO2 a H2 methanogeneze - vznik methanu ze směsi CO2 a H2 nebo z kyseliny octové; vedlejším produktem je CO2

Vysvětlení

Produktem procesu je bioplyn a digestát. Místo termínu anaerobní digesce se někdy používá termín anaerobní fermentace, anaerobní stabilizace a anaerobní vyhnívání. 154

Zdroj: BIOM CZ Dostupné z WWW: < http://biom.cz/>

155

Popiš čtyři základní fáze anaerobní digesce? Úkol

C/ Shrnutí, zopakování, ukotvení znalostí

V roce 2007 byla založena Česká bioplynová asociace (CzBA) s posláním stát se národní technologickou platformou pro oblast výroby a využití bioplynu. CzBA nyní sdružuje více jak 60 členů včetně předních vědeckovýzkumných institucí, dodavatelů a výrobců technologií, provozovatelů bioplynových stanic a dalších expertů nejen z České republiky. Informace ohledně bioplynových stanic, přehledná mapa ČR se zakreslením BPS: Zdroj: CzBA

Vysvětlení

Dostupné z WWW: < http://www.czba.cz/mapa-bioplynovych-stanic/>

další informace: Zdroj: BIOM CZ Dostupné z WWW:

Dovedete najít za pomoci internetu bioplynovou stanici, situovanou nejblíže svému bydlišti, popsat o jaký typ se jedná, jakou používá technologii, jaké odpady zpracovává, která firma ji provozuje?

Domácí úkol

Zdroj: Česká bioplynová asociace (CzBA) Dostupné z WWW:

D/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové obdrží odměnu.

156

Úkol s učitelem

157

7.5. Energetické využití odpadů A) Spalovny komunálních odpadů

Ve spalovnách, technologických zařízeních určených k energetickému využití odpadů, dochází spálením odpadů k produkci tepelné energie. Ta je pak zdrojem tepelné energie v systémech centrálního zásobování teplem ve městech, nebo pro výrobu páry k pohonu parních turbín. Takto lze získat i elektrickou energii, která je pak předávána do elektrické rozvodné sítě. Nejefektivnější je výroba elektrické i tepelnou energie najednou, a to v kogeneračních jednotkách. Zdroj: TEDOM Dostupné z WWW:

V ČR se nachází tři velké spalovny komunálního odpadu, a to v Praze, Brně a Liberci. Kromě spaloven komunálního odpadu, kde je spalován zbytkový směsný komunální odpad a odpad jemu podobný z kategorie ostatních odpadů. Zdroj: CENIA – Vítejte na Zemi Dostupné z WWW:

Vysvětle ní

158

Energetické využití odpadů V hierarchii nakládání s odpady má tento způsob své místo hned za materiálovým využitím. Jak napovídá samotný název, jedná se o souhrn procesů a postupů, které směřují k tomu, aby byl odpad různým způsobem byl zužitkován za zisku tepla nejlépe spolu s výrobou elektrické energie /např. za pomoci kogenerační jednotky, popř. trigenerace/. Díky tomu dochází k významné úspoře cenných a nenahraditelných primárních zdrojů (uhlí, ropa, zemní plyn, …). Níže je znázorněno srovnání počtu spaloven komunálního odpadu v ČR a v EU. Zdroj: CENIA – Vítejte na Zemi Dostupné z WWW:

Motivace

V této pracovní aktivitě se podrobněji seznámíte s tímto úsekem odpadového hospodářství.

159

Popište jednotlivé technologické celky spalovny komunálního odpadu a k čemu slouží. S

160

Úkol

Napište, ve kterých městech se nalézají spalovny komunálního odpadu /ZEVO, TERMIZO, SAKO/

Zjistěte za pomoci webu co nejvíce relevantních informací ke spalovnám komunálního odpadu v ČR /kdo provozuje, technologie, kapacita apod./ Zdroj: ZEVO Malešice u Prahy Dostupné z WWW: Zdroj: TERMIZO Liberec Dostupné z WWW: Zdroj: SAKO Brno Dostupné z WWW:

161

Úkol

Domácí úkol

Třída se rozdělí do tří pracovních skupin, každá skupina žáků Doplňkový připraví pro ostatní referát s prezentací v powerpointu o jedné ze tří úkol spaloven komunálního odpadu /ZEVO, TERMIZO, SAKO/. ZEVO

Zdroj: ZEVO Malešice u Prahy Dostupné z WWW:

TERMIZO

Zdroj: TERMIZO Liberec Dostupné z WWW:

SAKO

Zdroj: SAKO Brno Dostupné z WWW:

Z následující mapky urči orientačně (cca) kolik je v ČR spaloven komunálního odpadu a spaloven nebezpečných odpadů.

Zdroj: ČHMU

162

Úkol

Udělejte si ve třídě workshop poznatků nových technik a technologií této oblasti.

Doplňkový úkol workshop poznatků Zopakování a shrnutí s učitelem

B/ Spalovny nebezpečných odpadů

Napiš rozdíly mezi spalovnou komunálního odpadu a spalovnou nebezpečného odpadu /účel zařízení, rozdíly v technologii, apod.)

Studenti připraví a odprezentují informace o nejblíže situované spalovně nebezpečných odpadů.

Úkol

Doplňkový úkol Prezentace

C/ Shrnutí, zopakování, ukotvení znalostí

Udělejte si ve třídě workshop poznatků nových technik a technologií této oblasti.

Doplňkový úkol Workshop Zopakování a shrnutí s

163

učitelem

D/ Závěr

Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové obdrží odměnu.

Úkol s učitelem

A/ Kontejnery a popelnice na separovaný sběr /barevné rozlišení dle jednotlivých druhů - skupin odpadů/

Výuková

B/ Sběrný dvůr / puzzle/

pomůcka

C/ Odpady a jejich využití /pexeso/ (výuková pomůcka)

164

! NEBUĎTE LÍNÍ A TŘIĎTE ODPAD PRO DALŠÍ MATERIÁLOVÉ NEBO ENERGETICKÉ VYUŽITÍ! Zdroj: OZO Ostrava s.r.o. Dostupné z WWW:

1. Plasty Co?

PET lahve, plastové nepatří sem výrobky z PVC

nádoby,

kelímky,

fólie

a

sáčky,

Kam?

žluté kontejnery a popelnice - typy nádob:

žlutý kontejner 1100 l

žlutá popelnice 240 l

PET lahve a další duté obaly je třeba před vyhozením zmáčknout nebo sešlápnout Co se s ním děje?

165

polystyren

2. Sklo Co?

skleněné lahve, nádoby, střepy nepatří sem porcelán, keramika, zrcadla, automobilová skla, skla zpevněná drátem Kam?

zelené kontejnery ve tvaru zvonu typy nádob:

zelený zvon Co se s ním děje?

166

3. Papír Co?

papír, časopisy, noviny, kartony nepatří sem mastný či jinak znečištěný papír Kam?

modré kontejnery typy nádob

modrý kontejner 1100 l

modrá popelnice 240 l

školní soutěže ve sběru papíru výkupny papíru Co se s ním děje?

167

4. Nápojové kartony Co?

krabice od mléka, džusů a podobných potravinářských výrobků Kam? žluté kontejnery a popelnice s oranžovou nálepkou typy nádob

žlutý kontejner 1100 l

žlutá popelnice 240 l

nápojové kartony je třeba před vyhozením zmáčknout nebo sešlápnout Co se s ním děje?

168

5. Kovové obaly Co?

plechovky od potravin a nápojů, obaly od kosmetiky nepatří sem kovové obaly od nebezpečných látek (obaly od barev, ředidel…) Kam?

žluté kontejnery a popelnice s šedou nálepkou typy nádob

žlutý kontejner 1100 l

žlutá popelnice 240 l

Co se s ním děje?

Jinde v regionech ještě jsou k dispozici dále bílé kontejnery ve tvaru zvonu na čiré sklo a hnědé kontejnery na bioodpad.

169

B/ Sběrný dvůr /barevné rozlišení dle jednotlivých druhů - skupin odpadů/

Výuková

/ puzzle – 2 varianty/

pomůcka

170

C/ Odpady a jejich využití /pexeso/ 36 dvojic kartiček a zadní potisk

171

Výuková pomůcka

172

Výkladový slovník odborných pojmů Pojem

Slovník

Vysvětlení Hierarchie způsobů nakládání s odpady (hlava II, §9a zákona o odpadech) (1) V rámci odpadového hospodářství musí být dodržována tato hierarchie způsobů nakládání s odpady: a) předcházení vzniku odpadů, b) příprava k opětovnému použití,

hierarchie nakládání s odpady

c) recyklace odpadů, d) jiné využití odpadů, například energetické využití, e) odstranění odpadů. (2) Od hierarchie způsobů nakládání s odpady je možno se odchýlit, pokud se na základě posuzování životního cyklu celkových dopadů zahrnujícího vznik odpadu a nakládání s ním prokáže, že je to vhodné.

Separovaný sběr

samostatný /oddělený/ sběr vybraných komodit komunálního odpadu do speciálních nádob.

Bioodpad /biologicky rozložitelný odpad/ (BRO)

jakýkoli odpad, který podléhá aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu (např. potraviny, odpad ze zeleně, papír), pojem je užíván ve zjednodušené podobě jako „bioodpad“.

Primární surovin

zdroje Mezi primární zdroje energie se řadí neobnovitelné i obnovitelné zdroje energie. Konkrétně se jedná o uhlí, ropu, zemní plyn, uran a přírodní obnovitelný potenciál (slunce, voda, vítr, biomasa, geotermální energie). Primární zdroje energie jsou tedy takové zdroje, které neprošly žádnou lidmi provedenou přeměnou nebo transformačním procesem. Primární zdroje energie jsou volně dostupné v přírodě.

Předcházení vzniku odpadů

První a nejlepší způsob nakládání s odpady je předcházení vzniku odpadů. Předcházení vzniku odpadů je také jednou ze základních zákonných 173

odborných pojmů

povinností prvotních původců odpadů. Zásady předcházení vzniku odpadů

    



Komunální odpad

Kupujte jen to, co skutečně potřebujete Kupujte kvalitní výrobky s delší dobou životnosti Při nákupu se snažte upřednostňovat recyklovatelné výrobky Snažte se při nákupu minimalizovat množství obalů Nevyhazujte zbytečně funkční věci, ale snažte se je předat (eventuelně prodat) k dalšímu užívání (nábytek, spotřebiče, oblečení, atd.) Využívejte zpětný odběr výrobků

je veškerý odpad vznikající na území obce při činnosti fyzických osob, a který je uveden jako komunální odpad v prováděcím právním předpisu s výjimkou odpadů vznikajících u právnických osob nebo fyzických osob oprávněných k podnikání. Zákon o odpadech § 4 písm b). Z hlediska evidence odpadů je komunální odpad chápán v rozšířené podobě jako „Odpady z domácností a podobné živnostenské, průmyslové odpady a odpady z úřadů, včetně složek odděleného sběru“. (Odpad skupiny 20 Katalogu odpadů, vyhláška MŽP č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, ve znění pozdějších předpisů).

Tuhý komunální komunální odpad, který si jako celek nebo jako jeho odpad jednotlivé části za normálních atmosférických podmínek uchovává svůj tvar a objem (blíže metodický pokyn odboru odpadů MŽP č. 9 k hodnocení vyluhovatelnosti odpadů) Minimalizace odpadu

Strategie hned po předcházení vzniku odpadů nebo alespoň minimalizace vzniku odpadů přímo u zdroje, na rozdíl od nakládání s odpady již vzniklými ("endof-pipe" řešení). Někdy se mluví o čistší produkci a ta je definována takto (UNEP – Program OSN pro životní prostředí): Čistší produkce (Cleaner Production, CP) je stálá aplikace integrační prevenční strategie v ochraně životního prostředí zaměřená na procesy, výrobky a služby s cílem zvýšit jejich efektivnost a omezit rizika pro člověka i pro životní prostředí. U výrobních procesů zahrnuje čistší produkce efektivnější využívání surovin a energií, vyloučení nebo omezení toxických a nebezpečných materiálů i prevenci vzniku 174

odpadu a znečištění u zdroje. U produktů (výrobků a služeb) se strategie čistší produkce zaměřuje na snížení vlivů na životní prostředí, a to v rámci jejich celého životního cyklu, od vývoje až po jejich využití. Čistší produkce je zpravidla založena na podnikové iniciativě a aktivitě (motivace je uvedena dále) a prevenční přístup k odpadům (odpadům v tom širším slova smyslu) byl dopracován v manažerskou metodu, podobnou např. metodě péče o kvalitu, vyznačující se následujícími znaky: jde o dobrovolnou sloužící zájmům podniku,

podnikovou

aktivitu,

čistší produkce musí být pro podnik i finančně výhodná (odtud princip ekoefektivnosti), aplikuje se zpravidla na již fungující výroby, jako jejich korekce, někdy dosti zásadní jde o činnost zpravidla trvale opakovanou, tj. po završení prevenčního projektu realizací a vyhodnocením je namístě uvažovat o dalším pokroku hlavní slovo při řešení prevence mají vlastní podnikoví pracovníci, s případným přizváním externích odborníků a odborníka na metodu prevence. Nebezpečný odpad

Druh odpadu, který se vyznačuje negativním vlivem na životní prostředí a zdraví lidí nebo zvířat, nebo při manipulaci s ním hrozí nějaké další nebezpečí. Nelze s ním proto nakládat jako např. se smíšeným komunálním odpadem nebo odpadem určeným k běžné recyklaci. Nelze ho tedy ukládat do otevřených skládek, ani spalovat v běžných spalovnách. Likviduje se buď ve speciálních spalovnách nebezpečných odpadů, nebo se dále recykluje ve specializovaných firmách. Jako nebezpečný označujeme takový odpad, který vykazuje jednu nebo více z níže uvedených nebezpečných vlastností v příloze 2 zákona o odpadech.

kompostování

biologická metoda využívání bioodpadu (BRO), kterou se za kontrolovaných podmínek aerobních procesů (za přístupu vzduchu) a činností mikroorganismů přeměňuje bioodpad (BRO) na kompost

Sběrný dvůr

Sběrný dvůr, sběrné místo - místo určené ke 175

shromažďování a sběru vybraných druhů odpadů vybavené různými druhy shromažďovacích prostředků (různé typy kontejnerů, sběrné boxy apod.). Na sběrném dvoře lze sbírat větší počet druhů odpadů, a to včetně nebezpečných složek. Pojem není v legislativě odpadového hospodářství vymezen. Třídící (dotříďovací) linka

Technologie na rozdružení jednotlivých druhů odpadů pro další využití s preferencí materiálového

vermikompostov ání

Kompostování za použití žížal (domácí druhy i zahraniční např. kalifornské)

vermikompostér

Prostor pro vermikompostování.

PET

polyethylentereftalát

Spalovna odpadu technologie na tepelné zpracování odpadu Kogenerační jednotka

technologická zařízení určená ke společné výrobě elektřiny a tepla

trigenerační jednotka

technologická zařízení určená ke společné výrobě elektřiny, tepla a chladu

Antropogenní činnost

ovlivnění člověkem

Celostní, holistický přístup

přístup, kdy fungování kterékoliv části je ovlivněna fungováním celku a naopak Skutečnost nelze pochopit podle jejich jednotlivých částí, ale pouze jako větší celek. Lidské poznání, které již tradičně rozdělujeme do vědeckých oborů, tímto způsobem holismus nedělí a tvrdí, že všechny vědy (přírodní, sociální i humanitní) jsou pouze zkoumání vlastností jednoho velkého celku. V tomto smyslu by například ekonomie měla brát ohled na environmentální, morální i politické dopady lidské činnosti.

toxicita

vlastnost látek, spočívající ve vyvolání otravy osob nebo zvířat, které látku požily, vdechly nebo absorbovaly přes kůži /rozděluje se na chronickou a akutní/

genotoxicita

Též mutageneze, proces, při němž dochází působením mutagenních faktorů (mutagenů) k poškození DNA. Tento pojem bývá často spojován s karcinogenezí (též kancerogenezí), což je proces, při němž dochází vlivem karcinogenů k poškození DNA a následkem je přeměna normální buňky v 176

buňku nádorovou. Mutageneze dává stručný přehled základních typů mutagenů a základních typů testování genotoxicity. bioremediace

jakýkoliv proces, v němž jsou působením živých organismů či enzymů přeměňovány toxické či rizikové látky na netoxické a nerizikové látky. Většinou jde o rozklad organických polutantů prostřednictvím specifických mikroorganismů nebo pouze o optimalizaci podmínek prostředí pro působení již přítomné mikroflóry. Optimalizace podmínek spočívá v aeraci, přidávání živin, přidáváním látek stimulujících mikroorganismy k rozkladu znečištění apod.

biodegradace

biologický rozklad je speciálním případem degradace, při níž dochází k rozkladu polymerů působením biologických činitelů. Organismy, které se na biologickém rozkladu podílí, se nazývají dekompozitoři (rozkladači).

solidifikace

technologický proces úpravy odpadů, spočívající v jejich stabilizaci vhodnými přísadami, které sníží možnost vyluhování nebezpečných prvků a sloučenin z matrice odpadu tímto dochází ke snížení rizikovosti odpadu vůči životnímu prostředí. Úprava nebo stabilizace jednotlivých odpadů se provádí v ručním nebo automatickém provozu. Proces probíhá v rotorové míchačce s přesně dávkovaným množstvím odpadu, stabilizačních činidel, vody a ostatních materiálů dle individuálních receptur. Výsledný produkt úpravy nebo stabilizace je znovu upravován nebo stabilizován či odvezen ke konečnému využití nebo odstranění

cementace

technologický proces úpravy odpadů, který je založen na mísení odpadu s pískem a retardačními činidly ve vhodném poměru s cementem.

bitumenace

technologický proces úpravy odpadů, který je založen na mísení odpadu s roztavenou hmotou, jako je např. bitumenová (asfaltová) živice, kamenouhelný dehet, síra apod.

vitrifikace

technologický proces úpravy odpadů, který je založen na na uzavření radioaktivního nebo jiného nebezpečného odpadu (obsahujícího těžké kovy, chemikálie, popílky, sklářské kaly) zatavením do skla, čímž se zamezí výrazně šíření odpadu do okolního prostředí

rekultivace

souhrn

zásahů,

které 177

mají

zahladit

nežádoucí antropogenní zásahy do krajiny činnosti, směřující k vytvoření podmínek, za nichž je možno území skládky následně využít v souladu s územně technickou dokumentací.

rekultivace skládky

Rekultivace skládek se provádějí podle normy ČSN 83 80 35 "Uzavírání a rekultivace skládek". humifikace

přeměna surových organických látek na půdní humus

Anaerobní digesce

též anaerobní fermentace, řízený proces, při kterém mikroorganismy rozkládají organický materiál bez přístupu vzduchu

Bioplynové stanice

technologický celek, využívající proces anaerobní digesce

bioplyn

plyn produkovaný během anaerobní digesce organických materiálů a skládající se zejména z metanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2)

digestát

zbytek po fermentačním procesu vznikající anaerobní fermentací při výrobě bioplynu, použitelný jako hnojivo ZEVO - Pražské služby as, firma která mimo jiných aktivit též provozuje spalovnu komunálního odpadu v Malešicích u Prahy Firma, která mimo jiných aktivit též provozuje spalovnu komunálního odpadu v Liberci Firma, která mimo jiných aktivit též provozuje spalovnu komunálního odpadu v Brně

ZEVO

TERMIZO SAKO SITA CZ

jedna z předních společností působících v oblasti odpadového hospodářství na českém trhu. Provozuje moderní technologie na zpracování odpadů a poskytuje komplexní služby v odpadovém hospodářství spolu se sociálními a ekologickými závazky udržitelného rozvoje.

SUEZ ENVIRONMENT

mezinárodního holding, který je globální společností poskytující služby v oblasti životního prostředí (vodní a odpadové hospodářství jsou dvě klíčové činnosti skupiny)

odpad

je movitá věc, které se člověk zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit. Z pohledu práva přesně odpad definuje zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, kde jsou uvedeny i příslušné definice a povinnosti týkající se odpadů v České republice

nakládání odpady

s zahrnuje veškeré činnosti, které s odpady souvisí

178

separovaný sběr sběr odpadů dle jednotlivých komodit s ohledem na jejich využitelnost odpadů spaliny

plyny a páry vzniklé dokonalým nebo nedokonalým spalováním paliva znečistěné zbytky po hoření

statistika

věda a postup, jak rozvíjet lidské znalosti použitím empirických dat, je založena na matematických operacích

odpadové hospodářství

je soubor činností zaměřených na předcházení vzniku odpadů, na nakládání s odpady a na následnou péči o místo, kde jsou odpady trvale uloženy, včetně osvěty a kontroly těchto činností

plán odpadového klíčový dokument pro realizaci dlouhodobé strategie nakládání s odpady, obaly a výrobky s ukončenou hospodářství životností /POH/

179

8. PRACOVNÍ LISTY S ODBORNÝM TEXTEM V ANGLICKÉM A ČESKÉM JAZYCE Waste management as a part of environment creation and protection, sustainable development of society, waste and its material and energetic use. A significant part of human course is charged with production of materials, which don´t have any subsequent use. These substances indicate negative qualities in numerous cases and thus they are viewed as waste. Dealing with waste issue can be insoluble problem for someone, while on the other hand somebody else would consider it a great challenge for alternative material or energetic sources. It is mostly a question of attitude towards this issue and considering waste as inadequate raw material for other use. The issue of waste management has been solved since the start of human being. It was dealt for a long time mainly with the problem of waste within water management. Waste management presents a new, dynamic, scientific field of study these days - it is based on combination of joint science domains and disciplines. The strategy of waste management has its own hierarchy - waste creation protection, preparation of waste for reusing, material usage of waste, energetic usage of waste and secure disposal. Character of waste is essential for material reuse, because not every waste type is suitable for alternative recycling. For energetic use of waste there is a limit of content of burning elements, water and ash elements, but also a limit of dangerous substances, which should change into aerial ash elements or should remain in not burnt rest. The following principles seem to be the most significant for future waste treatment in cities and municipalities:      

separated waste treatment, development of separating waste, material use of separated waste, energetic use of composite communal waste, social and economical sustainability of waste management services, stable and transparent legal and economical environment.

Cities and Municipalities Union of the Czech Republic (Svaz měst a obcí ČR) together with Region Association of the Czech Republic (Asociace krajů ČR) presents its attitude toward waste management challenge. It represents an integrated system of waste treatment /ISNO/.

180

Basic Strategies are the following: 

Introducing certain centralisation within managing flows of waste (it works on market principles so far).



Prices increasing of waste management services. Significant rise of landfill charge -from this profit only certain technologies for waste treatment should be supported, e.g. incinerator.



Financial means distributing in waste management sector.



Communal waste incinerators (ZEVO) building on the basis of citizens and municipals support according to self-government units, not along market needs.



Compulsory incorporating of selected groups of self-employed traders into the waste collection organisation (waste originator would finally pay 1-10 multiple of local citizen charge).



Cancellation or limitation of collection points of waste - introducing a ban on waste selling in collecting points (from natural persons)



Introducing a minimum requirements for waste treatment facilities - it should be above the current level of European legislation (technologies, economics).



Obligatory part of Waste Management Plan of the region should propose a detailed types of facilities and their capacity for a particular region (limitation on running business); Regional Authorities should have a right not to confer consent for a facility duty - even though the applicant meets all legal and technical conditions.



Introducing a new duty to know the final plant, where the waste is reused or disposed (this is quite difficult to control and it will be another burden for entrepreneurs).



Changes in obligations in waste records (it should be clear and unambiguous).



Statistics and evaluation of waste management adjustments.

All these activities are concrete aspirations of sustainable development of human society, which tries to balance economic and social development together with environmentally-friendly principles.

181

Výkladový slovník pojmů Anglicky

Česky

adjustment

úprava

ash

popel

attitude

postoj

burden

náklad, přítěž, zátěž

charge

poplatek

citizen

občan

communal

komunální

composite waste

smíšený odpad

confer

udělit

disposal

zbavování se, odstranění

domain

oblast, doména

energetic sources

energetické zdroje

entrepreneur

podnikatel

enviroment

(životní) prostředí

environmentally friendly

přátelský k životnímu prostředí

essential

základní, nutný

evaluation

hodnocení

financial means

finanční prostředky

flow

tok, řeka, průtok

human

lidský

inadequate

nevhodný

incinerator

spalovna

increase

vzrůst, navýšit se

introduce

zavést, představit

issue

téma, otázka, problém 182

Slovník pojmů

landfill

skládka

legal

legální, právní

municipal

obecní

price

cena

raw material

surovina

self-government units

samosprávné celky

separating

třídění

substance

látka, materiál

suitable

vhodný

unambiguous

nejednoznačný

waste management

odpadové hospodářství

waste treatment

nakládání s odpadem

183

Odpadové hospodářství jako součást tvorby a ochrany životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj (život) společnosti, odpady - jejich materiálové a energetické využití Značná část lidského konání je zatížená produkcí látek, které nemají okamžité přímé navazující použití. V mnohých případech tyto substance vykazují negativní vlastnosti a je na ně pohlíženo jako na odpad. Odpad může být pro jednoho aktuálně tíživý, složitě řešitelný problém, pro jiné alternativní materiálový nebo energetický zdroj. Mnohdy se prvotně jedná o úhel pohledu na danou oblast, vnitřní postoj – „neklasifikování“ odpadu na surovinu pro další využití. Problematika nakládání s odpady byla řešena již od počátku existence člověka. Dlouhou dobu byly odpady řešeny zejména v rámci problematiky vodního hospodářství. V současnosti je odpadové hospodářství nový, dynamicky se rozvíjející vědní obor, postavený na kombinaci vzájemně doplňujících se různých vědních oborů a disciplín. Strategie nakládání s odpady má svoji hierarchii – od předcházení vzniku odpadů, přípravu k opětovnému použití, přes materiálové využití, energetické využití až po nezávadné odstranění. Pro materiálové využití jsou podstatné vlastnosti odpadů, pro které jsou dále využitelné a únosná míra znečistění, která se odráží v nebezpečných vlastnostech. Pro energetické využití odpadů je především limitující obsah spalitelných složek, vody a popelovin, ale i obsah nebezpečných látek, které by mohly přejít do vzdušných spalin anebo které by mohly zůstat v nespalitelném zbytku. Pro budoucí nakládání s odpady ve městech a obcích se za nejdůležitější jeví z dnešního pohledu zejména tyto principy:      

separovaný sběr odpadů, rozvoj třídění odpadů, materiálové využití vytříděných odpadů, energetické využití směsných komunálních odpadů, sociální a ekonomická únosnost služeb nakládání s odpady, stabilní a transparentní legislativní a ekonomické prostředí.

Pohled na tuto problematiku prezentuje ve svém strategickém dokumentu Svaz měst a obcí ČR ve spolupráci s Asociací krajů ČR. Jedná se o Integrovaný systém nakládání s odpady /ISNO/.

184

Mezi některé jeho základních cíle strategie patří: 

Zavedení určité centralizace řízení toků odpadů (dosud toto funguje tržně).



Zdražení služeb odpadového hospodářství. Citelné navýšení skládkovacího poplatku, z jehož výnosů mají být podporovány pouze vybrané technologie pro nakládání s odpady, např. spalovny či MBÚ.



Větší přerozdělování prostředků v sektoru odpadového hospodářství.



Výstavba nákladných spaloven komunálních odpadů (ZEVO) z prostředků občanů a obcí dle rozhodnutí samosprávních celků, ne dle potřeb trhu.



Povinné zapojení vybraných skupin živnostníků do systému sběru odpadů obce (původce by následně hradil 1-10 násobek místního poplatku pro obyvatele).



Zrušení či omezení sběren a výkupen odpadů – zavedení zákazu výkupu odpadů od fyzických osob, režim výkup/prodej v rámci bezhotovostních plateb.



Stanovení minimálních požadavků pro zařízení pro nakládání s odpady nad úroveň stávající a evropské legislativy (technologie, ekonomika).



Závazná část Plánu odpadového hospodářství kraje má navrhovat konkrétní druhy zařízení a jejich kapacity pro daný region (omezení možností podnikání); krajské úřady by zcela nově měly kompetenci neudělovat souhlas k provozu zařízení, a to i pokud žadatel splní všechny legislativní a technické podmínky pro provoz zařízení.



Zavedení nové povinnosti původce odpadů znát koncové zařízení, kde je jeho odpad využit nebo odstraněn (nová neodůvodněná povinnost, technicky obtížně proveditelné, další zátěž podnikatelů).



Změny v povinnostech vedení evidence odpadů (přehlednost a jednoznačnost).



Úprava statistiky a hodnocení odpadového hospodářství.

Veškeré tyto aktivity jsou konkrétními snahami o naplnění trvale udržitelného rozvoje lidské společnosti, který se snaží o soulad hospodářského a společenského pokroku s plnohodnotným zachováním životního prostředí.

185

186

ČÁST C METODICKÁ PŘÍRUČKA 9. Metodická příručka pro 1. stupeň základních škol 9.1. Tvorba a ochrana životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj společnosti, odpady a jejich materiálové a energetické využití Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí Tvorba ochrana životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj společnosti, odpady a jejich materiálové a energetické využití Cílová skupina: pedagogové 1. stupně základních škol V rámci předmětů: přírodověda, ekologická výchova Rozsah: 1 hodina Poznámka: Možná práce ve dvojicích nebo ve skupinkách. Vyhodnocení hodnotící komisí, tj. učitel a dva spolužáci, možnost přizvání externího experta.

Pokyny pro učitele

Pomůcky: Papír A2 nebo A3, pastelky, tužka; mapa ČR a mapa příp. Moravskoslezského kraje.

Podle počtu žáků ve třídě rozdělte děti do skupinek. Přečtěte dětem Motivaci a jednoduše jim popište tvorbu a ochrana životního prostředí, trvale udržitelný rozvoj společnosti, nakládání s odpady a jejich materiálové a energetické využití V bodě A/ Nesprávné nakládání s odpady. Velmi jednoduchým - poutavým způsobem vysvětlete na příběhu nesprávné nakládání s odpady. Zdůrazněte princip prevence! Využijte obrázek “Les s řekou se zatížením odpady“, který byl za tímto účelem vytvořen učitelem a žákem pod vedením autora pracovního listu. Pro rychlé a přehledné vysvětlení „kontejnerů a popelnic na separovaný sběr dle jednotlivých druhů“ byla připravena výuková pomůcka (názorný přehled – co, kam, jak, co se s tím dále děje). Na obrázku nalezneme různé druhy odpadů, které nepatří do přírody, a to např. plasty, papír, nápojové kartóny, láhve, kovové vysloužilé předměty, plechovky … V bodě B/ Separovaný sběr, předtřídění odpadů. Děti na obrázku „sesbírané odpady“ roztřídí a „uloží“ správně do barevných kontejnerů – na pracovním listu doplní do příslušných sloupců tabulky, které odpady kam správně patří. Jaký odpad /druh/

Barva kontejneru

plast

žlutý

sklo

zelený, zelený + bílý

papír

modrý

nápojové kartóny

oranžový nebo někdy žlutý

kovové odpady

Šedý nebo někdy žlutý

187

*Každé město může mít jistá specifika dle dotřídění. V bodě C/ Odpadové hospodářství v praxi /na co obec sama svými silami nestačí/. Děti se pokusí rozpomenout, jakou odbornou firmu z regionu, která se zabývá sběrem, tříděním a popř. znovuvyužitím odpadů, znají a napíšou, co všechno s odpady dělá /jak s nimi dále nakládá/. V Moravskoslezském kraji se jedná např. o firmu OZO /Odvoz a zpracování odpadů/ - sběr, třídění, další nakládání – např. třídění, finální likvidace skládkováním. V bodě D/ Materiálové a energetické využití odpadů. Děti si zavzpomínají, jaké výrobky ze sesbíraných a přepracovaných odpadů znají /v případě nutnosti učitel navede otázkami/. Lze využít i výukovou pomůcku – „ekokufřík“ firmy ECO-KOM. Jedná se např. o výrobky z recyklovaného papíru, noviny a časopisy, sadbové květináče, plastové okolníky, foukané izolace staveb, papírové palety, obaly apod. V bodě E/ Náhrada přírodních surovinových zdrojů. Vyvolejte s dětmi diskusi nad tímto problémem a prodiskutujte s nimi, co jsou primární surovinové zdroje, které z nich jsou nenahraditelné (neobnovitelné), jakým způsobem se ve společnosti nebo přímo v jejich rodině s nimi šetří, jestli jsou v nějaké oblasti, kde je jejich trvalý nedostatek a jak se toto řeší. Diskuze se směřuje k příkladům náhrady uhlí, ropy, zemního plynu, rašeliny. Závěrem se vysvětlí pojem trvalý udržitelný rozvoj /život/ společnosti - způsob rozvoje lidské společnosti, který uvádí v soulad hospodářský a společenský pokrok s plnohodnotným zachováním životního prostředí. Mezi hlavní cíle udržitelného rozvoje patří zachování životního prostředí dalším generacím, a to v co nejméně pozměněné podobě. Je postaven na vyváženosti oblasti sociální, ekonomické a environmentální (zejména ochrana a tvorba ŽP) Šetřit či nahradit primární neobnovitelné zdroje surovin (uhlí, ropa, zemní plyn a popř. i další) se dá např. snižování energetické náročnosti staveb, pasivní domy, moderní technologie vytápění a osvětlení, náhrada primárních neobnovitelných zdrojů alternativními palivy, paliva z biomasy, získávání energie z obnovitelných zdrojů energie. V bodě F/ Závěr. Zhodnoťte práci všech skupinek, jejich dosažené výsledky a poznatky.

188

10. Metodická příručka pro 2. stupeň základních škol 10.1. Nakládání s odpady /principy, hierarchie/ Vzdělávací cíl: Rozvoj a doplnění znalostí o nakládání s odpady /principy, hierarchie/. Pochopit souvztažnosti a návaznosti v této oblasti odpadového hospodářství. Cílová skupina: pedagogové 2. stupně základních škol

Pokyny pro učitele

V rámci předmětů: zeměpis, přírodověda, ekologická výchova Rozsah: 1 až 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Možná práce ve skupinkách. Pomůcky: Pastelky, tužka, mapa ČR, papír A4.

Pročtěte s dětmi Motivaci a vysvětlete pojem nakládání s odpady a základní hierarchii nakládání s odpady. Zdůrazněte základní pilíř – prevenci, tedy předcházení vzniku odpadů a dále nutnost opětovného využití odpadů. Pochopení hierarchie nakládání s odpady je součástí komplexního poznání ochrany a tvorby životního prostředí. Základem je princip prevence – předcházení vzniku odpadů! V bodě A/ Základní princip v hierarchii nakládání s odpady. Děti napíšou do obrázku základní princip prevence u nakládání s odpady - předcházení vzniku odpadů. Ve vyhodnocení pracovního listu se uvedou příklady „jakým správným konáním nemusejí odpady vznikat nad únosnou míru“. V bodě B/ Tuhý komunální odpad. Učitel vysvětlí volně pojem komunální odpad, a to za použití definice ze zákona o odpadech, Děti odečtou z grafu hodnotu produkce komunálního odpadu v ČR za rok a vypočítají produkci komunálního odpadu na osobu/rok. Popřemýšlejí a napíšou jaký je první krok v procesu minimalizace již vyprodukovaných odpadů. Cílem je vysvětlit žákům, že vytříděním využitelných složek /např. papír, sklo, plasty, nápojové kartóny, kovy/, zmenšíme momentálně dále nevyužitelnou část našeho tuhého domovního odpadu skoro na polovinu. Učitel zopakuje pro rychlé oživení přehled „kontejnerů a popelnic na separovaný sběr, dle jednotlivých druhů“, a to za pomoci výukové pomůcky A/ “Kontejnery a popelnice na separovaný sběr“.

Prvním krokem v procesu minimalizace již vyprodukovaných odpadů je separace odpadů podle komodit. V tabulce děti doplní dle barvy kontejneru 3 hlavní druhy odpadu a popíšou, co se s ním dělá. Složení komunálního odpadu

DRUH ODPADU

/ v hmotnostních procentech/

/doplň barevně/

Co se s ním dělá?

22 %

PAPÍR

recyklace

13 %

PLASTY

recyklace

189

9%

SKLO

recyklace

3%

nebezpečný odpad

bezpečné odstranění

18 %

bioodpad

kompostování, výroba el. energie a tepla

35 %

zbytek

skládkování, výroba el. energie a tepla

Zdroj: Eko-Kom Dostupné z WWW: < http://www.ekokom.cz/ >

Na závěr v tomto bodě učitel za použití vysvětlení objasní potřebu dotříďovací linky. Procesem dotříďování se zvyšuje podíl využitelných složek. Děti svými slovy napíšou důvody, proč se dotřiďuje odpad. Každý občan ČR v roce 2012 průměrně vyprodukoval cca 300 kg komunálního odpadu. Výpočet: Odečet z grafu – cca 2950 tis tun, počet obyvatel ČR 10,5 miliónů /známý údaj/ Výsledek - cca 300 kg komunálního odpadu/ občana/rok

V bodě C/ Sběrné dvory. Učitel vysvětlí pojem sběrný dvůr a uvede příklady odpadů, které lze tímto způsobem řešit. Co patří do sběrného dvora:                

obaly obsahující zbytky nebezpečných látek Oleje nebo tuky absorpční činidla (znečištěný textilní materiál) barvy, lepidla, pryskyřice rozpouštědla kyseliny zásady (hydroxid) jiná nepoužitá léčiva (léky) olověné akumulátory galvanické články Zářivky nebo ostatní odpad s obsahem rtuti, výbojky zařízení s obs. chlorfluorovodíků (nekompletní lednice) pneumatiky osobní, AVIA objemné odpady: starý nábytek, koberce, linolea, umyvadla, toalety, sporáky, pračky, ledničky elektrotechnika: televize, rádia, počítače apod. nebezpečné odpady: léky možno i do lékárny vrátit, zářivky, výbojky, akumulátory, galvanické články, barvy, lepidla, oleje a nádoby jimi znečištěné atd. 190

Děti na základě svých znalostí nebo za použití internetu pod dohledem učitele najdou a napíšou nejbližší sběrný dvůr v místě svého bydliště. Nejblíže situovaným Sběrným dvorem u ZŠ, kde byla provedena pilotáž modulu, je Sběrný dvůr Ostrava – Přívoz.

Zdroj: OZO Ostrava s.r.o. Dostupné z WWW: < http://www.ozoostrava.cz/ >, < http://www.ozoostrava.cz/mapa>

V bodě D/Závěr. Zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.

10.2. Materiálové využití odpadů Vzdělávací cíl: Materiálové využití odpadů, je v hierarchii nakládání s odpady, předřazeno před jeho energetickým využitím Tento přístup je velmi důležitý pro trvale udržitelný rozvoj společnosti, zejména úsporu nebo náhradu nenahraditelných (neobnovitelných) primárních zdrojů surovin. Cílová skupina: pedagogové 2. stupně základních škol V rámci předmětů: přírodopis, ekologická výchova Rozsah: 2 až 3 hodiny

Pokyny pro učitele

Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Možná práce ve skupinkách. Pomůcky: tužka, mapa ČR, papír A4.

Pročtěte s dětmi Motivaci a vysvětlete důležitost materiálového využití odpadů a její přednost před energetickým využitím. Zdůrazněte základní princip prevence, tedy předcházení vzniku odpadů před ostatním nakládáním. Důležitost těchto znalostí je součástí komplexního poznání životního prostředím. V bodě A/ Vybraný odpad a jeho materiálové využití. Děti se pokusí přiřadit - propojit k sobě správné dvojice – vybraný využitelný odpad a jeho znovuvyužití. Správné odpovědi jsou: 1-D, 2-E, 3-B, 4-A, 5-C. Úkol je doplněn jednoduchou praktickou otázkou, co je třeba provést před uložením papírových krabic a PET lahví do patřičných barevně odlišených kontejnerů. Jedná o princip zmenšení objemu. Je potřeba tedy zmenšit jejich objem např. sešlápnutím. Dále žáci zodpoví otázku, co je bioodpad. Jedná se o vícesložkový biologicky rozložitelný odpad, který je schopen anaerobního nebo aerobního rozkladu /odpad ze sekání trávy, úpravy zeleně apod. Učitel může v závěru povědět o strategii snižování obsahu BRO /BRKO/ na skládkách odpadů za účelem 

snížení emisí skleníkových plynů,



vracení organické hmoty a živin do půdy,



snížení záboru půdy skládkami, 191



zisk energie (v případě využívání BRO anaerobní digescí, spalováním, apod.).

Velmi výhodným postupem pro vracení živin do půdy je kompost. Tato technologie má v ČR dlouholetou tradici. Děti zodpoví, jak se jmenuje organický prostředek pro zlepšení půdy, obsahující stabilizované organické látky a rostlinné živiny. Jedná se o kompost. V bodě B/ Terminologie odpadářské technologie materiálového využití odpadů. Děti vyluští přesmyčky s názvy. Správné odpovědi jsou: kompostování, třídění, sběr, rekultivace, recyklace, rafinace. V bodě C/ Materiálové využití čistírenských kalů. Učitel uvede tuto otázku informativním sdělením o čistírnách odpadních vod, účelu, funkci. Dětem vysvětlí, že čistírny produkují na konci procesu čistění vod čistírenské kaly, vybraný odpad, který se dá dále mnohdy materiálově nebo energeticky využít. Děti se pokusí na kartogramu najít nejbližší čistírnu odpadních vod. V Ostravě se jedná o Ústřední čistírnu odpadních vod v Ostravě – Přívoze /ÚČOV/. Čistírenské kaly se podle jakostních parametru dají materiálově využívat jako hnojivo anebo energeticky jako jedna ze složek pevných alternativních paliv, dále se dají využívat jako součásti rekultivačních směsí. V bodě D/ Odpadové hospodářství v ČR. Děti se pokusí zodpovědět uvedené otázky., které se týkají separovaného sběru odpadů, dotříďovacích linek, kompostování, vermikompostování, recyklace elektroodpadu a ekologické likvidace autovraku, tedy činností směřující k materiálovému znovuvyužití odpadů. Ostrava má systém separovaného sběru odpadů. Při probírání separovaného sběru použijte výukovou pomůcku A/ „Kontejnery a popelnice na separovaný sběr - barevné rozlišení, dle jednotlivých druhů - skupin odpadů“. Město Ostrava disponuje třídicí linkou odpadů, kterou provozuje OZO Ostrava s.r.o. Třídění odpadů začíná vždy doma! Třídící linka dotřiďuje již předtříděný separovaný odpad dle dalšího způsobů využití. Společnost OZO Ostrava s.r.o. je i výrobcem certifikovaných paliv PALOZO, které se vyrábějí z vybraných druhů komunálního a průmyslového odpadu dle originální receptury. Materiály vhodné ke kompostování jsou:      

Veškeré zbytky ze zeleniny a ovoce Skořápky Čaj, čajové sáčky i s provázkem a papírkem, kávovou sedlinu, kávové filtry Listí, květiny, větvičky Trávu (lépe sečenou „na vysoko“ kosou, jemná drť ze sekaček se musí smíchat se vzdušným materiálem (třeba listím) Nepotištěný papír, plata od vajíček (bez samolepek a potisku), zejména, pokud je kompost příliš vlhký nebo je vhodné je dávat na dno kbelíků na bioodpad (obsah se snadno vysype). Papír ovšem přednostně odevzdávejte k recyklaci, do kompostu patří jen papír dále nevyužitelný (mastný, špinavý). 192

 

Kompostovatelné sáčky a obaly Piliny, hobliny, drť z větví (nikoliv lamino, exotická dřeva, odpad z mořených a natíraných prken apod. - obsahují toxické látky, exotická dřeva mohou inhibovat kompostovací proces)

Vermikompostování je speciální kompostování za pomoci žížal. Při vermikompostování se využívá schopnosti žížal přeměňovat rostlinné zbytky na velmi kvalitní organické hnojivo – vermikompost. Vermikompostér lze umístit na chodbu, na balkón, do garáže, dílny, kuchyně nebo do třídy ve škole či do kanceláře. Důležité je vždy zajistit pro žížaly optimální teplotu kolem 20°C a správnou vlhkost substrátu. V zimě je tedy nutné nenechávat vermikompostér venku bez izolace, v létě ho nevystavovat přímému slunci, aby nedocházelo k výparu vody a k přehřívání. Chráněná dílna nebo linka na recyklaci elektroodpadu je místo, kde se vysloužilé elektrospotřebiče rozeberou na jednotlivé díly – součástky. Tyto součástky obsahuji barevné a někdy i drahé - vzácné kovy, které se znovu získají pro další využití. Ekologickou recyklaci autovraku musí provádět oprávněná firma. Majiteli je vystaven protokol o ekologické likvidaci. Ekologická likvidace je technologicky řešena tak, že jednotlivé postupy nezatěžují životní prostředí /např. provozní náplně nesmí uniknout do některé ze složek životního prostředí/. Postup je navržen s ohledem na co největší materiálové využití jednotlivých dílů vysloužilého automobilu

V bodě E/ Pro chytré hlavy. Doplňkový úkol, ve kterém děti otestuj, jak jsou lapeny vžitými nepravdami (mýty) v odpadovém hospodářství. Tedy jak jsou mylné názory vžité ve společnosti. Nemusíme vůbec produkovat žádný odpad – nepravda. Plasty, papír i sklo sváží stejné auto, takže to stejně skončí na jedné hromadě na skládce bez využití – nepravda. Z PET lahví musíme před odhozením do patřičného kontejneru oddělit víčko i sundat etiketu – nepravda. Spalovny konkurují třídění a navíc produkují jedovaté splodiny, které zahubí okolí – nepravda. Do kontejneru na plasty můžu odhodit znečistěnou plastovou láhev od oleje /i potravinářského/ nepravda.

V bodě F zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.

193

10.3. Energetické využití odpadů Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o energetickém využití odpadů. Zopakování principu prevence a hierarchie nakládání s odpady. Základní informace o procesu spalování, spalovnách komunálního odpadu a nebezpečného odpadu, energetické využití odpadů.

Pokyny pro učitele

Cílová skupina: pedagogové 2. stupně základních škol V rámci předmětů: environmentální výchova, fyzika /termika/ Rozsah: 1 až 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Možná práce ve skupinkách. Pomůcky: Pastelky, tužka, mapa ČR, papír A4.

Pročtěte s žáky Motivaci a vysvětlete důležitost energetického využití odpadů a její přednost před prostým odstraněním. Zdůrazněte základní princip prevence, tedy předcházení vzniku odpadů před ostatním nakládání. Dále připomeňte žákům možnost náhrady primárních neobnovitelných energetických zdrojů alternativními palivy např. na bázi odpadů. Důležitost těchto znalostí, principů je součástí komplexního poznání životního prostředí, zejména jeho ochrany. V bodě A/ Energetické využití odpadů. Žáci z teorie spalování poznají tři veličiny, které jsou limitující pro jakýkoliv proces spalování. Jedná se o obsah spalitelných složek, vody a popelovin. (C - obsah spalitelných složek, W - obsah vody A - obsah popelovin). Jsou to veličiny z Tanerova diagramu.

V bodě B/ Spalovny komunálních odpadů v ČR. Učitel v krátkosti vysvětlí za pomoci obrázku – zjednodušeného schématu spalovny, jak funguje spalovna. Žáci zjistí ze slepé mapy, ve kterých městech jsou provozovány spalovny komunálního odpadu, dále za pomoci internetu vyhledají orientační roční kapacity (ti zvídaví si mohou tento údaj dát do relace s počtem obyvatel ve městech). Jedná se o SAKO Brno, ZEVO Malešice u Prahy, Termizo Liberec. Název spalovny TKO

Město /doplň/

ZEVO

Malešice u Prahy

TERMIZO

Liberec

SAKO

Brno

roční kapacita /orientačně/

310 000 tun odpadu za rok. 96 000 tun odpadu za rok 248 000 tun odpadu za rok

kontrola

http://www.psas.cz/ http://www.termizo.mvv.cz/ http://www.sako.cz/

*orientační produkce uváděny za rok 2011 Zdroj: wikipedia Dostupné z WWW: < http://cs.wikipedia.org/wiki/Spalovna>

V bodě C/ Spalovny nebezpečných odpadů – co to je za zařízení, k čemu slouží? Učitel v krátkosti seznámí žáky s tímto technologickým zařízením za pomoci zjednodušeného technologického schématu. Sdělí odlišnosti oproti spalovně komunálního odpadu. Velmi důležitým parametrem celého termického procesu je teplota a doba zdržení vsázky. Žáci z praxe uvedou, zda-li znají některou spalovnu nebezpečného odpadu. 194

Ve spalovnách nebezpečných odpadů jako palivo slouží ve většině případů zejména odpady z průmyslu a odpady ze zdravotnictví. Technologie je komplikovanější, např. terciální čistění vzdušnin, regulační a řídicí systémy, systémy měření a regulace, ochranné smyčky apod. Ve městě Ostrava je provozována Spalovna nebezpečných odpadů (zejména průmyslových a zdravotnických), a to firmou SITA CZ (součást nadnárodní společnosti SUEZ ENVIRONMENT).

V bodě D/ Shrnutí Energetické využívání odpadů Žáci se pokusí vlastními slovy definovat a vysvětlit pojem „Energetické využívání odpadů“. Závěrem nechť je žáky za pomoci učitele provedeno za shrnutí „Cyklu energetického využívání odpadů“ za pomoci schématického obrázku CEWEP.

V bodě E zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.

195

11. Metodická příručka pro střední školy 11.1. Nakládání s odpady Vzdělávací cíl: Upevnění a rozvoj znalostí v oblasti nakládání s odpady / principy, hierarchie/ Cílová skupina: pedagogové 1. až 3. ročníku gymnázií, středních odborných škol V rámci předmětů: environmentální výchova. Rozsah: 1 až 2 hodiny

Pokyny pro učitele

Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4.

Pročtěte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Základní principy nakládání s odpady. Studenti jednoduše dopíšou do schématu hierarchie nakládání s odpady 4 druhy nakládání s odpady, které jsou v hierarchii za sebou hned za preventivním předcházením vzniku odpadů. Jedná se o přípravu k opětovnému použití, recyklaci odpadů, jiné využití odpadů, např. energetické využití, konečné odstranění odpadů. Další otázka se týká jen potvrzení faktu, že studenti by měli mít zvládnutou teorii separovaného třídění a měli by již mít vžité třídění do barevně rozlišených kontejnerů. Pedagog může využít výukovou pomůcku A/ „Kontejnery a popelnice na separovaný sběr“.

Produkce komunálního odpadu je alarmující. Studenti za pomoci internetu by měli zjistit přibližnou produkci na hlavu Evropana z Unie a porovnat ji s produkcí obyvatele ČR. Pro zjednodušení jsou údaje pro tento úkol předpřipraveny tabulkově. Každý Evropan z Unie vyprodukuje za rok cca g) přes 500 kg/os/rok , h) u obyvatele ČR je produkce nižší

Pedagog by měl vysvětlit tuto disbalanci a popř. trendy v produkcích a v neposlední řadě také sdělit k tomuto, že jsou i výrazné rozdíly v množství a ve způsobu opětovného využití odpadů. Před dalším využitím je separovaný sběr tříděn nebo dotřiďován mnohdy na linkách. Studenti zodpoví dvě otázky k této problematice. Dotříďováním odpadů se zvyšuje podíl znovu využitelných složek, minimalizují se cizorodé složky /příměsi, nečistoty/. Znovuvyužití odpadů je mnohdy limitováno nebezpečnými vlastnostmi odpadů a faktem jestli tyto vlastnosti jsme schopni snížit nebo dokonce zcela eliminovat. Jaké tedy dnešní legislativa na úseku odpadového hospodářství zná nebezpečné vlastnosti odpadů?

196

Jedná se o: H1

Výbušnost

H2

Oxidační schopnost

H3-A Vysoká hořlavost H3-B Hořlavost H4

Dráždivost

H5

Škodlivost zdraví

H6

Toxicita

H7

Karcinogenita

H8

Žíravost

H9

Infekčnost

H10

Teratogenita

H11

Mutagenita

H12 Schopnost uvolňovat vysoce toxické nebo toxické plyny ve styku s vodou, vzduchem nebo kyselinami H13

Senzibilita*

H14

Ekotoxicita

H15

Schopnost uvolňovat nebezpečné látky do životního prostředí při nebo po

odstraňování

V bodě B/ Nakládání s vybranými výrobky, odpady a zařízeními Pedagog vysvětlí za pomocí připravených podkladů problematiku nakládání s vybranými výrobky, odpady a zařízeními. V Evropské unii byl zpětný odběr elektroodpadu legislativně řešen směrnicí o odpadu z elektrických a elektronických zařízení (The Waste Electrical and Electronic Equipment Directive - WEEE). Nakládání s elektroodpadem v České republice upravuje zákon o odpadech. Vysloužilé elektrospotřebiče rozeberou na jednotlivé díly – součástky. Tyto součástky obsahuji barevné a někdy i drahé - vzácné kovy, které se znovu získají pro další využití. Mnohdy jsou obsaženy v malém množství, např. v tenké vrstvě. Zisk materiálů je realizován kombinovanými postupy, s co nejvyšší výtěžností a s ohledem na ochranu životního prostředí. Další významnou komoditou, která se dá velmi dobře recyklovat, jsou autovraky. Ekologickou recyklaci autovraků musí provádět oprávněná odborná firma. Majiteli vozidla je po převzetí vozidla, určeného k likvidaci, vystaven protokol o ekologické likvidaci vozidla. Ekologická likvidace je technologicky řešena tak, že jednotlivé postupy nezatěžují životní prostředí /např. provozní náplně nesmí uniknout do některé ze složek životního prostředí. Postup je dále navržen s ohledem na co největší materiálové využití. 197

Vyřazení z evidence motorových vozidel je podmíněno platným protokolem o ekologické likvidaci vozidla. Není tedy možno si sám sobě provést likvidaci autovraku. Podle platné legislativy je jediná cesta, jak vozidlo (autovrak) legálně odhlásit z registru vozidel, ekologická likvidace. Tu může provádět pouze akreditovaný subjekt s patřičným povolením, který o likvidaci vydá protokol. Nelze tedy, aby ekologickou likvidaci prováděli majitelé vozidel sami. Studenti popíšou linku na recyklaci elektroodpadu, a jaké odseparované odpady se dají z nich znovu využít. Pedagog může využít některý z odborných článků na internetu z http://www.auto.cz/reportaz-jak-se-likviduji-autovraky-v-cele-smrti-69014

např.

dostupný

V bodě C/ Zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.

11.2. Předúprava odpadů před znovuvyužitím /materiálovým či energetickým/ Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí a dovedností v problematice předúpravy odpadů před znovuvyužitím /materiálovým či energetickým Cílová skupina: pedagogové 1. až 3. ročníku gymnázií, středních odborných škol V rámci předmětů: občanská výuka, chemie, biologie, environmentální výchova, informační technologie. Rozsah: 1 až 2 hodiny

Pokyny pro učitele

Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4.

Pročtěte se studenty vysvětlení a zdůrazněte zejména potřebu prevence – základu ekologické výchovy. V hierarchii nakládání s odpady to znamená předcházení vzniku odpadů a tím podporovat ochranu veškerých složek přírody pro další generace. Proberte se studenty Motivaci a Vysvětlení, dále pokročte k otázkám. V bodě A/ Obecná /teoretická/ část - Předúprava odpadů. Studenti svými slovy popíší., co si představují pod tímto pojmem „předúprava odpadů“. Dále jakými kombinovanými způsoby je zajištěna kontrola účinnosti a ekologické bezpečnosti u procesu předpravy odpadů. Předúprava odpadů - procesy, které se snaží, zajistí v co v největší míře rozšířit zužitkovatelnost odpadů. Jedná se ve velké míře o snižování nebezpečných vlastností. Fyzika – ultrazvuk, mikrovlné pole, elektrostatické pole, jiskrový výboj, plazma Chemie – srážení, neutralizace, snižování součinitele rozpustnosti Biochemie – anaerobní / BPS/ a aerobní biotechnologie /kompostování/ Komplexní kontrola je zajištěna kombinací analytických chemických analýz a testů toxicity, genotoxicity. V současné době - preference kontaktních testů, miniaturizovaných testů použitelných kdekoliv v terénu na místě, s menšími požadavky na odbornou zdatnost pracovníků. 198

V bodě B/ Praktická část /poznatky, příklady z praxe/ BIOTECHNOLOGIE Nejdříve je potřeba vysvětlit studentům obsah a šíři tohoto termínu. Proberte se studenty Vysvětlení, dále pokročte k otázkám. V otázce se studenti sami pokusí ve zkratce popsat proces bioremediace a napsat nějaké zrealizované aplikace z praxe. Bioremediace - biochemický proces, v němž jsou působením živých organismů či enzymů přeměňovány toxické či rizikové látky na netoxické a nerizikové látky. Většinou jde o rozklad organických polutantů prostřednictvím specifických mikroorganismů nebo pouze o optimalizaci podmínek prostředí pro působení již přítomné mikroflóry. Optimalizace podmínek spočívá v aeraci, přidávání živin, přidáváním látek stimulujících mikroorganismy k rozkladu znečištění. Likvidace prostor po odchodu sovětských vojsk / např. znečistění leteckým benzínem kerosenem/, likvidace starých ekologických zátěží opuštěných průmyslových oblastí.

V doplňkovém úkole by měl pedagog být třídě nápomocen s přípravou a uspořádáním workshopu s prezentací vybraných technologií, popř. technik této oblasti, a to za použití zpracovaného výukového modulu. V bodě C/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.

11.3. Úprava odpadů před konečným odstraněním odpadů Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o úpravě odpadů před konečným odstraněním Cílová skupina: pedagogové 1. až 3. ročníku gymnázií, středních odborných škol V rámci předmětů: občanská výuka, biologie, zeměpis, environmentální výchova, informační technologie. Rozsah: 1 až 2 hodiny

Pokyny pro učitele

Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4, mapa ČR.

Pročtěte se studenty Vysvětlení a zdůrazněte zejména potřebu prevence – základu ekologické výchovy. V hierarchii nakládání s odpady to znamená předcházení vzniku odpadů a tím podporovat ochranu veškerých složek přírody pro další generace. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Obecná /teoretická/ část – skládkování dále nevyužitelného odpadu. Studenti svými slovy popíší, co si představují pod pojmem „zabezpečená skládka odpadů“, jaké jsou jednotlivé fáze života skládky a jaké je rozdělení skládek podle typu ukládaných odpadů. Skládka odpadů je technické zařízení určené k odstraňování odpadů jejich trvalým a řízeným uložením na zemi nebo do země. Na skládky se odpady ukládají tak, aby nemohlo dojít k nežádoucí vzájemné reakci za vzniku škodlivých látek nebo k narušení těsnosti, stability a konstrukce skládky. Skládka musí být zabezpečena zejména proti úniku kontaminovaných vod, skládkových plynů a při odstraňování odpadů nesmí být ohroženo zejména životní prostředí a zdraví lidí. 199

Skládky se dělí podle způsobu technického zabezpečení do 3 skupin: skupina S - inertní odpad - pro inertní odpady kategorie ostatní odpad skupina S - ostatní odpad - pro odpady kategorie ostatní odpad, např. komunální odpad a směsný stavební odpad skupina S - nebezpečný odpad - pro nebezpečné odpady Technické zabezpečení se řídí normami. Mezi nejvýznamnější technické prvky patří těsnění jílem, použití geotextilie, drenážní systém, systém sběru a jímání skládkových plynů, monitoring a jímání skládkových vod, čistění vod, skrápění skládky, vážení příchozího materiálu, detekce radioaktivních materiálů apod. První fází provozu skládky se rozumí provozování zařízení k odstraňování odpadů (skládky odpadů) jejich ukládáním na povrchu nebo pod úrovní povrchu terénu. Druhá fáze provozu skládky představuje provoz zařízení (skládky odpadů) k případnému využívání odpadů při uzavírání a rekultivaci skládky. Třetí fází provozu skládky se dle zákona o odpadech rozumí provozování zařízení neurčeného k nakládání s odpady za účelem zajištění následné péče o skládku po jejím uzavření. (Dobu trvání a podmínky péče o skládku po uzavření jejího provozu, rekultivaci a asanaci stanoví příslušný krajský úřad. Lhůta nesmí být kratší než 30 let).

V bodě B/Praktická část /poznatky, příklady z praxe/ napsat, jakými postupy se dají odpady upravovat před jejich konečným (trvalým) uložením na skládku (popsat a vysvětlit alespoň tři základní technologické postupy – cementace, bitumenace, vitrifikace). Princip solidifikace/stabilizace odpadů je založen na smíchání odpadů s vhodnými pojivy a plnivy tak, aby byly žádoucím způsobem upraveny jejich fyzikální a chemické vlastnosti. Princip cementace je založen na mísení odpadu s pískem a retardačními činidly ve vhodném poměru s cementem. Cementace je vhodná především pro anorganické materiály, jako je popílek ze spalovacích procesů. Bitumenace spočívá ve smísení odpadu s roztavenou hmotou, jako je např. bitumenová (asfaltová) živice, kamenouhelný dehet, síra apod. Bitumenace je vhodná pro fixaci kalů nebo kapalných koncentrátů, používá se též pro likvidaci jaderného odpadu. Provádí se za zvýšených teplot a ve srovnání s cementací má vzniklý produkt menší objem a nižší vyluhovatelnost. Vitrifikace (z lat. vitrum sklo) je založena na uzavření radioaktivního nebo jiného nebezpečného odpadu (obsahujícího těžké kovy, chemikálie, popílky, sklářské kaly) zatavením do skla, čímž se zamezí výrazně šíření odpadu do okolního prostředí. Takto vzniklá frita se následně může odlévat do forem.

V další otázce je nutné popsat na bázi, jakých druhů odpadů se rekultivační směsi připravují a jak probíhá poslední fáze biologické rekultivace. Pro rekultivace používáme mimo jiné i řadu materiálů, které rovněž pocházejí z odpadů, a dělíme je do několika skupin. První jsou tzv. těsnící materiály, které zajistí utěsnění 200

rekultivovaných míst. Jako příklad lze uvést rekultivaci uzavíraných skládek odpadů, kdy se používají těsnící materiály proto, aby nedošlo k vnikání dešťové vody do skládky. Tímto se zamezuje vyplavení nebezpečných látek, chemikálií a odpadů ze skládky a nedochází tak ke kontaminaci okolního prostředí a podzemní vody. Jako těsnění se používají např. jílové zeminy nebo bentonit. Druhou skupinou jsou vyrovnávací materiály, které slouží k vyrovnání rekultivovaného místa do požadovaného tvaru a k obnově původního reliéfu. Pro tyto účely se nejčastěji používají inertní odpady.,

Pročtěte se studenty část Vysvětlení k termínu „stará ekologická zátěž“. Co jsou staré ekologické zátěže a které látky zde můžeme nacházet? Jakými moderními technologiemi lze staré ekologické zátěže odstranit a nastartovat revitalizaci území pro smysluplné užívání dle územního plánu města či obce. Stará ekologická zátěž je závažná kontaminace podzemních a povrchových vod, horninového prostředí a staveb, která ohrožuje zdraví člověka a složky životního prostředí. Pod pojmem staré ekologické zátěže jsou zahrnuta kontaminovaná místa (podzemní vody, zeminy, skládky apod.) kde byl závadný stav způsoben státními podniky v období před privatizací používáním k životnímu prostředí nešetrných, ale mnohdy povolených technologií a chemických látek. Za starou ekologickou zátěž považujeme závažnou kontaminaci horninového prostředí, podzemních nebo povrchových vod, ke které došlo nevhodným nakládáním s nebezpečnými látkami v minulosti (zejména se jedná např. o ropné látky, pesticidy, PCB, chlorované a aromatické uhlovodíky, těžké kovy apod.). Zjištěnou kontaminaci můžeme považovat za starou ekologickou zátěž pouze v případě, že původce kontaminace neexistuje nebo není znám. Staré ekolog. Zátěže mohou být znečištěny pozůstatky z výrob, nebo pokud se jedná o vojenské oblasti, tak zejména pohonnými hmotami, mazivy, chemikáliemi, pozůstatky střeliva. Kontaminace může být odstraňována různými způsoby, např. procesy: v in-situ, tedy „na místě“ - bioventing, biosparging, přirozená atenuace, landfarming, v ex-situ - bioremediace, biofiltrace a ekonomicky náročné velmi účinné termické postupy. Landfarming – biodegradační proces, založený na mikrobiální aktivitě v kontaminované půdě, který je stimulován pravidelným obděláváním půdy, který zvýší účinnost procesu dostatečným přísunem vzduchu. Bioventing – biodegradační proces, založený na mikrobiální aktivitě v kontaminované půdě, který je stimulován provzdušňováním. Příkladem úspěšné sanace ve městě Ostrava je sanace bývalé Koksovny Karolina postupem termické desorpce. Zdroj: Sanace bývalé Koksovny Karolina Dostupné z WWW: 201

Studenti mají za úkol uvést příklady starých ekologických zátěží ve svém okolí, jakým konkrétním způsobem byla prováděná dekontaminace a asanace území /termickou cestou, biochemickou, kombinovanými postupy apod./. Při zodpovídání této otázky lze s úspěchem použít Systém evidence kontaminovaných míst (SEKM). Dostupné z WWW:

V bodě C/Shrnutí, zopakování a ukotvení znalostí. Studenti mají najít za pomoci 2 – 3 odborné, způsobilé firmy, které se zabývají procesy úpravy odpadů před jejich konečným odstraněním skládkováním. Jaké technologické postupy firmy v praxi používají? Např. OZO Ostrava s.r.o., Dekonta a.s., SUEZ – SITA, MARIUS PEDERSEN a další Zdroj: OZO Ostrava sro Dostupné z WWW: Zdroj: Dekonta a.s. Dostupné z WWW: Zdroj: SUEZ – SITA Dostupné z WWW: Zdroj: MARIUS PEDERSEN Dostupné z WWW:

V bodě D/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.

11.4. Materiálové využití odpadů Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o možnostech materiálového využití odpadů. Cílová skupina: pedagogové 1. až 3. ročníku gymnázií, středních odborných škol V rámci předmětů: environmentální výchova, informační technologie. Rozsah: 1 hodina Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4.

202

Pokyny pro učitele

Pročtěte se studenty Vysvětlení a zdůrazněte zejména potřebu prevence – základu ekologické výchovy. V hierarchii nakládání s odpady to znamená předcházení vzniku odpadů a tím podporovat ochranu veškerých složek přírody pro další generace. Pokud nám již odpad vznikl, je materiálové využití odpadů v odpadové hierarchii, na místě před energetickým využitím. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Aerobní fermentace. Studenti svými slovy popíší tradiční klasickou metodu kompostování a trendy /např. rychlokompostování, energetické komposty z biomasy apod./. Kompostování je biologická metoda využívání bioodpadu (BRO), kterou se za kontrolovaných podmínek aerobních procesů (za přístupu vzduchu) a činností mikroorganismů přeměňuje bioodpad (BRO) na kompost. Při kompostování hraje důležitou roli surovinová skladba, přesněji poměr uhlíku a dusíku (C:N), dostatečné množství strukturního materiálu, které dovolí přístup kyslíku, přítomnost mikroorganizmů a vhodná vlhkost kompostu. Trendy – zejména mobilní rychlokompostovací systémy a vermikompostování Vysvětlí, co znamená pojem řízená humifikace a jaký je požadavek na minimální obsah fosforu v kompostu. Řízená humifikace - jedná se o aerobní mikrobiální proces, během něhož jsou organické odpady přeměňovány na organo-minerální hnojivo - kompost., rozklad biologicky rozložitelných látek za pomoci humidních kyselin. Vyzrálý kompost je tudíž velice stabilní hnojivo, což znamená, že živiny v něm obsažené jsou do půdy uvolňovány jen velmi pomalu a nehrozí tudíž jejich vyluhování do podzemních vod. Navíc kompost obohacuje půdu o bohatou mikroflóru, která zabezpečuje vyšší odolnost půdy, a tedy i rostlin, proti patogenním mikroorganismům. Kompost rovněž zlepšuje některé mechanicko-fyzikální či fyzikálně-chemické vlastnosti půdy jako je vododržnost, pufrační kapacita, struktura. d) Minimální přítomnost fosforu v kompostu je 0,2 % P2O5 Studenti popíší tři základní fáze kompostování, co se s kompostovaným materiálem děje, jakých teplot je dosahováno /zejména s ohledem na procesy hygienizační/. Jedná se o fázi zahřívání (termofilní), fáze přeměny (mezofilní), fáze dozrávání při teplotě blízké okolí. Pro vytvoření optimálních podmínek pro rozvoj mikroorganismů je třeba znát správný poměr uhlíků a dusíků v čerstvém a zralém kompostu. U čerstvého kompostu měl být poměr C:N správná odpověď b) 30-35:1, u zralého kompostu správná odpověď a) 25-30:1. Dále možno žákům sdělit, že v poslední době se hodně rozvíjí mobilní kompostovací technika /výukový modul – technika firem z regionu Agro-Eko spol. s r.o. Ostrava a Janites s.r.o. Havířov. 203

Pročtěte se studenty Vysvětlení a Motivaci k domácímu úkolu, který bude na téma vermikompostování. Za domácí úkol si žáci připraví návod na domácí vermikompostování. Podle tohoto návodu si můžou zájemci vyrobit domácí vermikompostér, založit chov žížal a začít se samotným domácím vermikompostováním. V bodě B/ Anaerobní fermentace /digesce/ - bioplynová stanice Pročtěte se studenty Vysvětlení k tématu anaerobní digesce (anaerobní fermentace). Studenti svými slovy popíší čtyři základní fáze anaerobní digesce /technologie BPS/ Jedná se o: 



 

Hydrolýzu: - působením extracelulárních enzymů dochází mimo buňky ke hydrolytickému štěpení makromolekulárních látek na jednodušší sloučeniny, především mastné kyseliny a alkoholy, při tomto procesu se uvolňuje rovněž vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2). Acidogenezi - působením extracelulárních enzymů dochází mimo buňky ke hydrolytickému štěpení makromolekulárních látek na jednodušší sloučeniny, především mastné kyseliny a alkoholy, při tomto procesu se uvolňuje rovněž vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2). Acetogeneze - dochází k dalšímu rozkladu kyselin a alkoholů za produkce kyseliny octové. Methanogenezi - závěrečný krok anaerobního rozkladu, kdy z kyseliny octové, H2 a CO2 vzniká methan - CH4, tento krok provádějí methanogenní bakterie, což jsou striktně anaerobní organismy, podobné nejstarším organismům na Zemi. Tyto bakterie jsou citlivé především na náhlé změny teplot, pH, oxidačního potenciálu a další inhibiční vlivy.

Zdroj: BIOM CZ Dostupné z WWW: < http://biom.cz/cz/odborne-clanky/anaerobni-reaktor-neni-cernou-skrinkou-teoreticke-zaklady-anaerobnifermentace>

Dále pokračovat bodem C. V bodě C/Shrnutí, zopakování, ukotvení znalostí 204

Pročtěte se studenty Vysvětlení k domácímu úkolu Studenti mají za domácí úkol s využitím internetu najít co nejblíže ke svému bydlišti bioplynovou stanici, popsat o jaký typ se jedná, jakou používá technologii a jaké odpady zpracovává. Doporučení – využít. Zdroj: Česká bioplynová asociace (CzBA)

Dostupné z WWW:

V bodě D/ Zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.

11.5. Energetické využití odpadů Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o energetickém využití odpadů Cílová skupina: pedagogové 1. až 3. ročníku gymnázií, středních odborných škol V rámci předmětů: environmentální výchova, fyzika, informační technologie. Rozsah: 1 - 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech.

Pokyny pro učitele

Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4.

Pročtěte se studenty Vysvětlení a zejména potřebu prevence – základu ekologické výchovy. V hierarchii nakládání s odpady to znamená předcházení vzniku odpadů a tím podporovat ochranu veškerých složek přírody pro další generace. Energetické využití odpadů je na místě za materiálovým využitím odpadů. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Spalovny komunálních odpadů. Studenti popíší, jaké jednotlivé technologické celky spalovna komunálního odpadu má a k čemu slouží. Jedná se o technologické celky - spalování, čistění spalin, odpadních produktů a vod. V dalším úkolu studenti napíšou, ve kterých městech se nalézají spalovny komunálního odpadu /s názvy ZEVO, SAKO, TERMIZO/ Spalovna komunálního odpadu ZEVO se nachází v Malešicích u Prahy, TERMIZO v Liberci, SAKO v Brně. Za domácí úkol studenti rozdělení do třech skupin za pomoci internetu zjistí co nejvíce relevantních informací k jedné ze spaloven komunálního odpadu /ZEVO Praha – Malešice, SAKO Brno, TERMIZO Liberec/. Zdroj: ZEVO Malešice u Prahy Dostupné z WWW: Zdroj: TERMIZO Liberec 205

Dostupné z WWW: Zdroj: SAKO Brno Dostupné z WWW:

Tento domácí úkol bude postupně odprezentován jednou pracovní skupinou ze tří za použití powerpointu vždy před zbývajícími studenty třídy a pedagogem, který bude prezentaci moderovat a případně formálně a věcně korigovat. V dalším úkolu studenti z mapky určí orientační počty spaloven komunálního a průmyslového /nebezpečného/ odpadu v ČR. Zdroj: ČHMU Dostupné z WWW:

Pro zopakování a shrnutí učiva třída připraví workshop pod vedením pedagoga o nových poznatcích z oblasti techniky a technologií této oblasti (s využitím výukového modulu). V bodě B/ Spalovny nebezpečných odpadů Studenti napíšou rozdíly mezi spalovnou komunálního odpadu a spalovnou nebezpečného odpadu /účel zařízení, rozdíly v technologiích apod./ Spalovna komunálního odpadu spaluje komunální odpad /většinou směsný/, spalovna nebezpečného odpadu spaluje nebezpečný odpad /zejména průmyslový – chemický, zdravotnický, ale třeba likviduje i speciální látky např. freony/. Technologie spalovny nebezpečných odpadů je komplikovanější. Má více stupňů čistění spalin.

Jako doplňkový úkol si třída připraví informace o nejbližší spalovně nebezpečného odpadu. Shrnutí těchto relevantních informací si odprezentují jiné třídě v rámci školy. Anotace zadání, klíčový slova a stručné shrnutí prezentace bych doporučoval vypracovat a přednést v jazyce anglickém, popř. v jiných jazycích, které jsou na škole preferovány jako nosné.

Např. v MS kraji Spalovna nebezpečných odpadů Zdroj: SITA CZ (SUEZ ENVIRONMENT) Dostupné z WWW:

V bodě C/ Zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky. 206

207