Technika zpracování odpadů
RECYKLACE Ing. Petra Dundálková
Recyklace (Angličtina, recycling = recirkulace) • znovu využití surovin obsažených v odpadech z výroby, ze zemědělství nebo z domácností • významně šetří přírodní zdroje • snižuje ekologickou zátěž prostředí odpady
Aktuální stav manipulace s odpady
Význam recyklace • Omezování znečištění životního prostředí • Úspora přírodních surovinových zdrojů - stávají se nedostatečnými - jejich získávání je spojeno s rostoucími náklady • Úspora materiálů a energií
Recyklační technologie • Je soubor na sebe navazujících procesů a technologických operací Cílem je: • Přeměna odpadu na druhotnou surovinu (surovina získaná zpracováním odpadu, která je způsobilá k dalšímu hospodářskému či jinému využití)
Recyklace • procesy recyklace často vyžadují hledat - nové technologické postupy - nové výrobní stroje a zařízení pomocí kterých, • se odpady - výrobní - spotřební vrací zpět do výroby
Recyklace Při hospodaření s odpady je výhodné dodržovat tuto kvalitativní hierarchii: 1) Vyrábět tak, aby vznikalo minimální množství odpadů. (nízkoodpadové nebo čistější technologie) 2) Vzniklé odpady v maximální míře recyklovat, to je možné v zásadě dvěma technologiemi - recyklace v daném výrobním cyklu - využití v následných výrobních technologií jako vedlejší suroviny, zdroje energie atd.
Posuzování vhodnosti recyklace Tzv. postupné sbližování zájmů „tří E“ 1. Ekonomické – zohledňují efektivnost investicí na ekologickou likvidaci odpadů + náklady na výrobu nového výrobku versus náklady na tento výrobek vyroben recyklační technologií např. Investiční náročnost při zpracování kovů ze šrotu je přibližně čtyřikrát nižší (u neželezných kovů dokonce desetkrát nižší) než při zpracování kovů z prvotních surovin 2.
Ekologie - porovnávají obě možnosti výroby
3.
Efektivnost recyklace
Recyklační potenciál • souhrn druhů a množství odpadů, které jsou způsobilé k opětovnému nebo dalšímu využití Je dán: - kvantem odpadů - druhem odpadů - technickými možnostmi jejich zpracování • Množství odpadů z výrobního procesu firmy se v ideálním případě rovná recyklačnímu potenciálu
Vyhodnocení efektu recyklace 4 základní indexy: RCI, TSI, ESI, ENSI
Ochrana zdrojů použitím recyklovaného produktu RCI =
• • • •
Spotřeba zdrojů na výrobu recyklovaného produktu
zohledňuje ochranu přírodních zdrojů je možno ho aplikovat na každou recyklační metodu potřebujeme množství údajů používá se pro první rozhodování zda odpad uložit nebo recyklovat • neříká nic o technické, ekonomické a environmentální stránce recyklace (řeší ostatní indexy)
Charakteristická technická kritéria recyklovaného produktu TSI = Σ Charakteristické technické kritéria ekvivalentního primárního produktu
• slouží jako rozhodnutí jestli budeme recyklovat Charakteristika ekonomického kritéria recyklovaného produktu ESI = Σ
Charakteristika recyklačního kritéria recyklační metody
• dává informaci o externích a interních nákladech různých recyklačních metod
Znečištění prostředí způsobené výrobou recyklovaného produktu ENSI = Σ
Znečištění prostředí způsobené výrobou primárního produktu
• slouží jako rozhodnutí jestli je vhodné recyklovat a také pro výběr optimální recyklační metody
Způsoby nakládání s odpadem v roce 2006 Ostatní způsoby celkem 48%
Využívání celkem 27%
Odstraňová ní celkem 25%
Způsoby využití odpadů v roce 2006 0,50% 17%
10%
využití jako paliva nebo jiným způsobem k výrobě energie recyklace, regenerace
7%
ostatní způsoby využívání odpadů úprava odpadů před jejich využitím
65% skladování materiálů před jejich využití
Recyklační technologie • oleje • opotřebované pneumatiky • akumulátory, baterie a galvanické články • výbojky a zářivky • autovraky • kovové odpady • papír
• sklo • plasty • odpady z potravinářského průmyslu • odpady z těžby dřeva • využití odpadního tepla • odpady ze zemědělství • komunální odpady
Recyklace skla • odpad vzniká při výrobě, zpracování a broušení skla, skleněných vláken, při spotřebě skleněných obalů a produktů, ve zdravotnictví, v laboratořích ... • nejvíce odpadního skla se získává separovaným sběrem od obyvatelstva • sklo je 100% recyklovatelný materiál • recyklační kvóta v ČR 32 %, (Švýcarsko 91%)
Použití: • součást sklářského kmene, do vsázky se přidává až 40 %hm. (šetří primární suroviny jako písek, vodu, vápenec a energii) • barevné sklo a nečisté sklo se drtí a používá ve stavebnictví (jako štěrk, přísada do betonu...) Z • • • • •
recyklovaného skla se vyrábějí: skleněné obaly obkladačky izolační materiály skelný papír keramika
Schéma recyklace skla
Recyklace textilu Původ odpadu: • v závodech textilního, oděvního, kožedělného a obuvnického průmyslu • při výrobě v přádelnách, tkalcovnách • použitý textil z průmyslu a domácností • recyklace se provádí jen omezeně z důvodu rostoucího podílu chemických vláken • ceněný je hlavně odpad z přírodních vláken
• podmínkou je důsledné třídění, čištění, odbarvování a karbonizace (karbonizací lze rozrušit a oddělit celulosovou složku od vlny) • nečastější jsou mechanické metody, kdy se nemění textilní povaha Použití: • výroba hrubých přízí • netkaných textilií • vaty • různé druhy lepenek • plnící a výztužný materiál do termoplastů, termosetů, pryží, betonů ...
Recyklace papíru • pro výrobu 1 t papíru → 17 stromů • 1 tuna recyklovaného papíru: - sníží spotřebu energie o 50% - sníží znečištění vod o 35% - sníží množství plynných emisí o 75% - sníží množství pokácených stromů min. o 70% - ulehčí skládkám o 2,7 m3 skládkovacího prostoru
Recyklace papíru Původ: • průmyslový odpad – odřezky - bezdřevý, dřevitý, bílý, barevný - zpracovává se do lepších druhů papíru • papír znehodnocený použitím – sběrový papír z domácností a firem - staré noviny, knihy, vyřazené dokumenty... - bývá silně znečištěn a obsahuje mnoho příměsí - vysoký obsah tiskařské černě (odstranění ohřevem v NaOH) - vysoké nároky na třídění a separaci příměsí
Proces recyklace papíru: • rozvláknění papírového odpadu (hydrapulpery) a následné využití vlákniny jako přísady při výrobě podřadnějšího druhu papíru - šedý balící, kartony, lepenky • míra recyklace papíru v Evropě se nadále zvyšuje • řešením zpracování netříděného papíru a nepoužitelného textilního odpadu: - výroba strojní hadrové lepenky = surová střešní lepenka - použití jako vložka do střešní krytiny, těsnění, podklad, proložka nebo polotovar pro bitumerované krycí plochy
papírová drť
slisovaný papír
recyklace papírový roliček
Recyklace kovů • Recyklace kovů není objevem 20. století • Již ve střední době bronzové lidé sbírali poškozené a nepotřebné předměty z bronzu • Lidé brzy přišli na to, že kování a přetváření šrotu je méně pracné než obtížná těžba rudy a její tavení • Dnes se kovový šrot stal tolik významným, že např. ocelový šrot byl zařazen jako samostatná komodita na Londýnské burze kovů • Roční produkce v ČR je 90 – 100 tisíc tun
Kovy – neobnovitelný zdroj energie Množství spotřebované za rok
Počet let do vyčerpání stávajících zásob
(miliony tun)
(přibližně)
Železo
800
110
Hliník
12
650
Měď
8
40
Zinek
4,5
60
Olovo
4
20
Cín
0,25
15
Kov
Kovové odpady Druh odpadu
Spotřeba energie při výrobě [MWh/t]
Měď Olovo
Z rudy 13,5 9,5
Z odpadu 1,5 0,5
Hliník
65,0
2,0
Železný šrot • Železo je nerozšířenější kov • Dochází k omezování rozsahu těžby neobnovitelných primárních surovinových zdrojů a s tím spojená devastace krajiny • Spotřeba šrotu se pokrývá tzv. starým šrotem - vzniká sběrem a úpravou již nepoužívaných, odložených a vyřazených průmyslových a spotřebních předmětů z oceli - úprava je náročná vzhledem k obsahu znečišťujících materiálů (sklo, plasty, zbytky provozních kapalin…) - je nutné třídění, lisování, stříhání, lámání, briketování, drcení a separace
Při výrobě oceli lze při vsázce zpracovat asi 30 % šrotu Při výrobě elektrooceli lze zpracovat až 90 % šrotu
dělení materiálu
střih materiálu
Hliník • Snadná recyklovatelnost (hliník je magnetický materiál ⇒ snadná separace od ostatních kovů) • Více než ¼ z celkové světové produkce hliníku představuje výroba z kovových odpadů • Němci počítají do budoucna až s 70 % podílem hliníkového šrotu na výrobě hliníku (ve Švédsku 65 %) • Energetická úspora činí až 95 %
Co patří do hliníku k recyklace: • obaly od čokolád • potravinářské fólie a tuby • víčka od jogurtů • plechovky od nápojů • tlustostěnný hliník – staré nádobí
Co nepatří do hliníku k recyklaci, ale hliník obsahuje: • obaly vrstvené – tetrapakové + od instantních polévek • obaly od léčiv • obaly od živočišného másla • mince
hliníková okna
Hliníkové karosérie firmy LAHDEN AUTOKORI Oy
Výhody hliníkové karosérie: • nízká váha vozidla • životnost karoserie • tuhost karosérie • ekologie (recyklovaný Al)
Recyklace autovraků • polykomponentní odpad • Osobní automobily tvoří v průměru 74,5 % kovů a 25,5 % nekovových složek (jejich podíl však postupně roste) – plasty, pryže, sklo, textil... • Recyklační řetězec spočívá v pečlivé demontáži na jednotlivé materiály a v jejich třídění
Zpracování autovraků 3 způsoby: • selektivní demontáž (znovupoužití nepoškozených dílů) • úplná demontáž (třídění a separace materiálů) • šrédrování (rozdrcení autovraků a následná separace materiálu) V současných podmínkách se za perspektivní považuje kombinace selektivní a úplné demontáže.
Skladba recyklačně – demontážní linky • linku tvoří 7 pracovních stanic a 4 čekací stanice (vyrovnávací zásobníky) • demontáž probíhá transportním systémem Stanice 1 – odstraňování nebezpečných látek („vysušení“) - odkapalnění vozidla, demontáž baterie, kol, pneumatik, katalyzátorů ... Stanice 2 – demontáž dveří, kapoty, skel, obložení, těsnění, plastových dílů
Stanice 3 – demontáž a rozebírání sedadel a přístrojové desky Stanice 4 – příprava na odstranění těžkých částí – motor, převodovka, nápravy (autoobraceč - obrácení o 180°) Stanice 5 – odstranění těžkých dílů a demontáž zbylých dílů (kabeláž, chladič) Stanice 6 – kontrola průmyslové demontáže Stanice 7 – slisování skeletu autovraku
Demontážní linka Navrtávací zařízení nádrží (SEDA)
Recyklace pneumatik • vztahuje se na ně povinnost zpětného odběru • v ČR se ročně uživatelé zbavují 55 000 t pneumatik • 8 000 t →spalování (cementárny) • 2 000 t → recyklace • 45 000 t → deponace
Složení pneumatik Materiál
% hmotnosti
Ocelový drát
10
Saze
28
Přírodní kaučuk
14
Syntetický kaučuk
27
Olej v změkčovadlech
10
Ostatní petrochemické produkty
4
Organické vlákna
4
ZnO, TiO2
3
Životní cyklus pneumatik
Opotřebené pneumatiky Technologie: - mechanické zpracování - technologie s ozónem - vakuová pyrolýza - kryogenní technologie - spalování - protektorování
Mechanické zpracování
Využití granulátu • absorpční prostředek ROPEX (PETROEX) - až 7 x větší absorpční kapacita než běžné prostředky - absorbuje oleje, uhlovodíková paliva, parafin, ftaláty - absorpce je možná jak na vozovkách, tak na vodní hladině
1 m3 (501 kg) zadrží až
3000 l benzínu 1730 l nafty 1530 l oleje
• stavebnictví - povrchy vozovek - zvukoizolační, termoizolační, antivibrační materiály - železniční přejezdy • strojírenství, automobilový průmysl - plnivo do těsnění, klínových řemenů • výstavba drenážních systémů • izolace skládek • zpevňování břehů
Destrukce pomocí ozónu
gumová drť
Vakuová pyrolýza
Recyklace olejů • výrobce resp. dovozce musí zajistit zpětný odběr včetně přednostní regenerace a energetického zhodnocení před odstraněním Vznik: • provoz průmyslových zařízení (turbíny, chladící systémy) • motorové techniky (motorové, převodové a mazací oleje) • ve strojírenství
Regenerace olejů Předpoklad úspěšné regenerace: • sběr, třídění, shromažďování a zajištění nežádoucího znečištění Technologie regenerace: • odvodnění, spojené s demetalizací (odstranění kovových nečistot) • oddestilování lehkých podílům (za atm. tlaku) • vakuová destilace – klíčová operace čištění • hydrogenerační rafinace – odbourání všech neuhlíkových složek včetně polychlorovaných bifenylů
znečištěný a filtrovaný olej mobilní filtrační stanice (MX-CR-400)
vakuové filtrační zařízení (PALL)
zachycení mechanických nečistot (PALL)
Schéma technologie filtrace By-pass
Technologie By-pass v praxi
Recyklace nápojových kartonů Nápojové kartony (Tetra Brik Aseptic) jsou složeny z: • 75 – 80 % lepenky • 15 – 20 % polyetylénu • 5 % hliníku Nápojové kartony se zpracovávají: • papírny Bělá pod Bezdězem • papírny Kappa Morava Paper v Žimrovicích • R.P.O. v Hrušovanech u Brna • Brněnské papírny s.p., Tišnov
Recyklace nápojových kartonů • při recyklaci dochází k rozvláknění, jímž se oddělí polyetylén a hliník od vláken tvořených lepenkou Metody zpracování • suchá • mokrá – zisk kvalitního celulózového vlákna • zpracování na stavební desky (za tepla lisovaná drť má dobré izolační vlastnosti)
podložka z drceného nápojového kartonu
Recyklace plastů Plasty lze rozdělit: • odpad technologický – výsledek zpracování plastických hmot (zmetky, odřezky) • odpad amortizační – vzniká při ukončení životnosti nejrůznějších produktů • odpad technologický lze snadno zpětně materiálově využít • u odpadu amortizačního – není většinou známo složení, bývá silně znečištěn nebo v podobě kompozitů
Recyklace plastů Tři hlavní skupiny plastů: • termoplasty (PP, PE, PVC,PA …) • duroplasty (PUR, UP …) • elastoméry (NR, CR, … ) Způsoby recyklace: • materiálový recykl • surovinové zhodnocení • energetický recykl
Materiálový recykl • transformace odpadu na nový výrobek, bez změny chem. struktury • jedná se o úpravu a zpracování plastového odpadu na druhově jednotný recyklát • přetavení na tvarové dílce či polotovary • využití jako aditiv do stavebnin Problémem je: • nedefinovaná barevnost • změna hodnot některých fyzikálně-chemických parametrů • použití výhradně na nepotravinářské účely
Surovinové zhodnocení • hluboký rozklad vysokomolekulárních látek a následné dělení a čištění finálních sloučenin rozkladu Produkty: • nízkomolekulární látky – možno využít k syntéze polymerů nebo v jiné výrobě chemického průmyslu Postup technologie: • pyrolýza – produkty jsou H2,, CO, CO2, CH4 • redukce • oxidační metody • depolymerace
Energetický recykl • spalování s využitím energetického potenciálu • vhodné pro odpad získaný ze směsného komunálního odpadu
plastová drť
drtič plastu
