Kutatás és fejlesztés
Pirolízis
Thermo-katalitikus eljárás alkalmazása kommunális műanyag hulladék újrahasznosító berendezésben, technológiai megoldás fejlesztése a műanyag hulladék anyagában történő visszadolgozására és a melléktermékként keletkező szintézis gáz energetikai célú környezetbarát felhasználására
Az alap probléma jelentős technológiai kihívás, de nem csupán technológiai probléma! A műanyag hulladék kétlépcsős kezelésének strukturális szervezése, útvonalak, felállítása, routolása a feladat. Érdekeltté kell tenni minden iparágiban érintettet a közreműködésben, a cselekvésben.
Célszerű betétdíjat alkalmazni, KÜLÖN a termék árába beépítetten ami visszaváltáskor visszajár minden felhasznált műanyag termékre, csomagolásra darab vagy kg áron…majd rejtélyes módon az összes műanyag magától visszatalál a beváltó helyekre…szelektáltan és…ingyen”.
Ha 10 Ft járna vissza PET palackért, akkor a Tiszából a horgászok nem a halakra mennének. Ezen felül + termékdíj a további kezelési költséget és operatív költségeket és elvárt hasznot fedezendő.
Mi is a cél, mi is lehet a cél?
- megszabadulni a műanyagtól, megsemmisíteni, eltüntetni. Ez csak 1x lehetséges.
- Jellemzően valamilyen energiává alakul,de az alapanyagban tárolt primer energia
- java része veszendőbe megy, ráadásul nagy kibocsátással terheli a környezetet.
- Erre a problémára jelenleg nincs jobb tippje az emberiségnek.
- Újrahasznosítani, alapanyagot gyártani belőle, visszacsatolni a rendszer legelejére,
- Odázni a készletek kimerülését…amíg valami praktikusabb ötlettel nem áll elő az emberiség
Égetés, szemétégetőben
Kiforrott elterjedt technológia, közel 500 üzem Európa szerte. Speciális füstgáztisztító eljárással működő, modern erőművek (Rákospalota: 400 ezer! tonna/év. Energetikai jellegű hulladék hasznosítás. Az energiatermelés során az erőmű fosszilis energiát spórol meg (vált ki). Hagyományos kalorikus berendezések, klasszikus turbinák a kogenerációs energiatermelés alap eszközei. Ellenőrzött technológia, de állandó téma a dioxin és NOX kibocsátás. Nagy beruházási és folyamatos technológiai költségek vannak, eszközök fenntartása, üzemeltetése. Szinergiák: hulladékszállítás, távhő, urbánus környezet, nagy ellátási körzet, hőenergia hasznosítás fűtési időszakon kívül nagyban romlanak az energiahatékonysági mutatók.
Nehézségek: kis méretben, urbánus közegben csak esetenként rentábilis, a rendkívül tőkeigényes beruházások rendszerint már elvi struktúra szinten az asztalon elhalnak. A szemét keveset utazzon, az energiát helyben el kell fogyasztani. A járulékos berendezések, technológiák, energia és anyagáram miatt költségessé teszik, nagy a civil ellenállás, senki nem mer vállalni következményekkel járó konfrontációt saját területén belül.
Előnyök: Nincs válogatás igény, érzékenység, megvan rá a működő struktúra és eszközrendszer. Mindenevő. Jelentős hulladék térfogat csökkentés
Fő hátrány: a kibocsátás mellet nem történik tényleges újrahasznosítás, „csak” energetikai hasznosítás, java része az elérhető konzervált energia mennyiségnek veszendőbe meg. Bizonyára nem az égetés marad a hosszútávú generális megoldás. Drága füstgáz tisztító technológia.
Nem lehet eltolni a felhasználás időpontját és módját a beérkező anyagnak, mennyiségi okokból.
Sok országban jellemző a hulladék export…égető célállomással.
Egyik lehetséges, de energia és eszköz igényes módszer az újrahasznosításra, műanyag technológiai alapanyaggá, újragranulálás
Régi-új, de fontos útvonal.
Begyűjtés, szállítás, tárolás, válogatás, darálás, mosás, szárítás, granulálás, hűtés, újrakristályosítás, hűtés, tárolás, szállítás+ jelentős befektetett villamos energia.
Van magyar szereplő főleg PET, PP. A teljes vegyes műanyag csupán 12-14%-a.
Limitált kapacitás…a keletkező nagy mennyiségű vegyes műanyag hulladék feldolgozására.
Hátrányok: Változó körülményekre méretezni kapacitást, ami üzemenként napi 20…30 tonnától kezdődik…még mindig kihívás a technológiai rendelkezésre állástól függetlenül.
Rengeteg külső paramétertől függ az üzem rentabilitása. Műanyag alapanyag import ára (miért nincs védővám a regranulátum javára), kőolaj árának alakulása (üzleti tervben jelentős kockázat), vill. energia ára, beszállítói nyersanyag műanyag-mix minőségi hullámzása…állandó humán és technológiai készültség.
Energetikai hasznosítás, primer energiahordozóvá/nyersanyaggá alakítás:
Probléma az üzem kapacitása, fenntartható 10..30 t/nap kapacitású üzemekre van szükség amely válogatás nélkül (összetétel, szín, forma, szennyezettség stb), képes vegyes műanyagot valamilyen tovább értékesíthető, felhasználható alapanyaggá, energiahordozóvá esetleg bármilyen értékesíthető energiává alakítani.
Szokásos útvonalhoz illeszkedik, de jóval kedvezőbb körülmények közt: Begyűjtés, szállítás, tárolás, válogatás, darálás, mosás, szárítás, granulálás, hűtés, újrakristályosítás, hűtés, termék tárolás, szállítás jelentős befektetett villamos energia.
Eredmény: pozitív energiamérleg, a jellemzően thermo katalitikus átalakítást követően változó minőségű és tartalommal jellemzett primer energiahordozók keletkeznek.
Legjellemzőbb összetevői a vegyes műanyag hulladéknak: HDPE, LDPE, PP, PS, PVC, PET, PUR.
A folyamatos üzemű zárt rendszerű technológia előnyei a már létező pirolízis alapú hulladék újrahasznosító technológiákkal szemben
- észterek, savak vagy speciális mérgező segéd és kísérőgázoktól mentes technológia, nem keletkezik nagy mennyiségű szennyezett víz sem. Nem kémiai degradáció.
- alacsony üzemeltetési költségek mellett folyamatos pozitív energiamérleg az üzemeltetésre felhasznált több komponensű klórgáz mentesített nagy fűtőértékű gáz gázmotorban történő felhasználása révén.
- nincs szükség jelentős mértékű közmű bővítésre, nagykapacitású gáz és villamos energia vételezési pont kialakításra, nincs szükség vásárolt energiára (tartalék és házi üzemi vételezett energia mellett)
- önfenntartó és gazdaságos üzemeltetés kedvező mutatók finanszírozási különböző finanszírozási modellek esetére
- teljesen zárt reaktor, nincs kibocsátás
- folyamatos üzem, a be tárazás és ürítés miatt nem áll le a termelés, folyamatos anyagáram
- Limitált technológiai egységnyi kapacitás, többszörözéssel növelhető
- nincsenek veszélyes gázok, gőzök, amelyek veszélyeztetnék a dolgozókat, környéken lakókat
- nem keletkeznek az égetés során a légkörbe kerülő veszélyes és erősen karciogén dioxinok PAH-ok (policiklusos aromás szénhidrogének)
- nincs környezetterhelési díj!
- egyszerűbb engedélyezési eljárás, kevesebb civil ellenállás.
- üzemeltetés során nincs környezeti terhelés
- helyi és regionális mértekben elérhető léptékű kiépítésben telepíthető
- jelenleg üzemelő hulladéklerakók mellé gazdaságosan telepíthető
- hulladékválogatók és feldolgozó üzemek bővítéseként kedvező telepíthetőség
- villamos energia és/vagy folyékony szénhidrogén termékek előállítására
Előállított primer és szekunder termékek:
- a keletkező termékek a feldolgozott input anyag függvényeként.
- a végtermék több komponensű nehézolaj és magas metán tartalmú gázkeverék illetve koksz
- input anyag összetételétől és nedvességtartalmától függően 200…700 l/ olaj és 120…40 m3/tonna kísérőgáz
- 1 tonna input anyag szekunder termékként 800 kWh…2,5 MWh villamos energia termelhető
- tisztán műanyag magasabb termelékenységet eredményez
- jelenleg elterjedt technológiák 7…17 egységnyi hőenergiát termelnek, a kínált technológiával szemben, amely 2…5 egységnyi hulladék hőt termel egy egységnyi termelt villamos energiához képest.
Projekt evolúciója:
Kezdetben célunk volt a magyarországi hasonló projektek felkutatása, szakmai kollaboráció lehetőségének keresése, tapasztalatok, eredmények, esetleges kudarcok okainak feltárása, szakmai illetékesek, tervezők megtalálása, bevonása: konzultáció kezdeményezése. Konklúzió: hasonló projektek különböző eredményeket már elértek, de komplett, technológiailag stabil megoldással nem sikerült találkozni.
Kezdeti lépések:
Energiamérleg és anyagáram paraméterek meghatározása, elvárt, alapszámok definiálása koncepció tervek, részlettervek, szimulációk.
Kritikus részletek feltárása.
Speciális géptervezési és gyártástechnológiai igény, egyedi berendezések, nagy hőmérséklet, robbanás biztos kivitel. Multidiszciplináris mérnöki háttér. Komplex kihívás.
Eszközök, gyártók, műszerek, technológiai partnerek megkeresése bel és külföldön. Két lépcsőben leszűkül a kínálat, 280C és 450C feletti eszközök, műszerek.
Tervezési feladatok:
- Nyersanyag szárítás, aprítás
- Szabályozott beadagolás, gáztömör közeghatár kialakítása
- Reaktor méretezés, tengelytömítés, hűtés, palástfűtés
- Léghűtésű kondenzátor, kitárazás
- Vízhűtésű kondenzátor
- Szeparátor és szárító
- Gázmosó és abszorber
- Abszorber folyadék semlegesítő és regeneráló
- szilárd NaOH bekeverő tartály
- Hulladékhő hasznosítás, hűtőkonténer levegőszűréssel
- Konténeres szerelhetőség
- Hűtőkörök és kapcsolódó eszközök
- Kokszkihordás és tárolás
- Gáznyomás fokozó szivattyú és puffer tartály tervezése
- Inertizáló gázhálózat
- Olajtároló tartályok és mérés kialakítása
- Hulladékhő rekuperáció
- Deflagráció
- Üzemszerű és oltó inertizálás
- Gáz és diesel csoport, kiegészítő eszközökkel
- Desztillációs egység, egyfázisú, olajos gázmosóval
- Demister (wire mesh) és ciklonos koromleválasztó (lamellás) tervezése
Főbb egységek alakulása:
Kalorikus és áramlástani méretezése az egyes egységeknek, CFD szimulációk:
A projekt mutatói:
1000 kg vegyes inhomogén műanyag hulladék alapanyag frakciói:
- 195 kg gáz+143 kg könnyű olaj+530 kg nehéz olaj+ 89 kg koksz + 43 kg víz
- 195 kg gáz = 637 kWh villamos energia, gázmotorból, önfogyasztásra
- 143 kg könnyű olaj = 14720 Ft*
- 530 kg nehéz olaj = 54560 Ft*
- tehát 1 to. vegyes műanyag hulladék szekunder értéke 69280 Ft
Következmények és feltételek:
- 10.000 t feldolgozott vegyes műanyag hulladék/év
- 17 fő dolgozó bére 3 műszakban, 80 M Ft
- 31473 m3 visszadolgozott olaj származék (797 kamion) keletkezik
- Telephely, eszköz és üzemeltetési költségek bevétellel arányosan 15%
+ termékdíj
* 1 hordó Brent 50 $,159 dm3, 136 kg, cca.103 Ft/kg
A projekt eredménye 1 MW-os 250kg/h kapacitású 17 konténerből álló egység
- Komplett technológia a bálabontástól az olaj tárolásáig, hulladék hő rekuperációval
- Komplett technológiai kiviteli terv
- Komplett gyártmányterv és 3D terv
- Anyagkiírás és tervezői költségbecslés az egyedi eszközökre
- P&ID és irányítástechnikai tervek, hatásvázlatok, technológiai részlettervek
- ATEX kivitel
