Možnosti energetického zhodnocovania rastlinných odpadov zo sadov, vinohradov a záhrad

Možnosti energetického zhodnocovania rastlinných odpadov zo sadov, vinohradov a záhrad

Ako všetci veľmi dobre vieme, „odpad“ je všade okolo nás. A nevyhneme sa mu ani v sadoch, vinohradoch a záhradkách. Treba však povedať, že odpadom nenazývame len niečo, čo sa nám už zdá nepotrebné, nechcené. Môže to byť aj hodnotný zdroj, ktorého opätovným využívaním môžeme šetriť prírodné zdroje, energiu, znečistenie a v neposlednom rade i naše peniaze.

Každý rok zostávajú po zimnom či letnom reze, ako aj po zelených prácach v našich sadoch a viniciach veľké kopy konárov a inej drevnej hmoty. Spoločným názvom „rastlinný odpad“ možno označiť konáre a viničné prúty po reze, zelené olistené konáre a prúty po reze,  uhynuté či vyklčované stromy a viničné kry, hroznové strapiny a „koláče“ zostávajúce po výrobe vína, zlikvidovaní jedinci tzv. náletových drevín /šípky, baza, agát, atď./, slama, rastliny kukurice, piliny, odpad z ovocných či viničných škôlok /neujaté výpestky, zrezané vrcholce podpníkov, nepoužitý množiteľský rastlinný materiál, nepredaný prerastený výsadbový materiál, použité bambusové tyčky, vytriedené výpestky nevyhovujúcej nižšej kvality a pod./, kôra, atď. Spôsoby likvidácie rastlinných odpadov sa v praxi rôznia, každý si problém s odpadom zo svojich záhrad, sadov a vinohradov rieši iným spôsobom, ale najčastejšie sa vyskytujú tieto typy nakladania s odpadom: skládkovanie, spaľovanie, drvenie a kompostovanie.

Kompostovanie je mikrobiologické odbúranie metabolických látok v biologicky rozložiteľnom odpade za prítomnosti kyslíka, za účelom získania stabilného produktu, ktorý slúži pre hnojenie a zlepšenie vlastností pôdy a ktorým zabezpečíme recykláciu organickej hmoty. Avšak nie úplne všetky druhy odpadov sú vhodné na kompostovanie.

Skládkovanie rieši problém s odpadom iba na určitú dobu, a skôr či neskôr treba opätovne problém s odpadom riešiť. V praxi sa využíva najmä skládkovanie priamo v sadoch či viniciach, kde sa v „hluchých kútoch“ odpad pomaly rozpadá, alebo nepomerne drahšie a náročnejšie skládkovanie na oficiálnych skládkach.

Od 1.januára 2006 podľa Čl. I (bod 43.§ 18 ods.3 písm. n) a Čl. VI. zákona č.24/2004 Z.z. je spaľovanie suchého lístia, drobných konárikov a ostatného odpadu zo záhrad a domácností zakázané. Do úvahy preto pripadá iba spaľovanie za účelom vykurovania, ktoré možno využiť iba v prípade likvidácie starých sadov alebo zmladzovacieho rezu starších extenzívnych výsadieb.

Drvenie je ekologický a čiastočne aj ekonomický spôsob likvidácie odpadu, kedy sa živiny nachádzajúce sa v rozdrvenej rastlinnej hmote zvyčajne vracajú vo forme mulču spätne do obehu.

Odpad zo sadov predstavuje 34 600 ton ročne s energetickou hodnotou 331 TJ a využiteľná biomasa z vinohradov je približne 15 700 ton ročne, čo zodpovedá energii 195 TJ. Jednou z otázok a úloh budúcnosti je prečo by sme nemohli využiť túto energiu? Jednou z možností ako využiť túto „odloženú“ energiu je upraviť odpad do formy paliva a toto následne spaľovať. Vhodnou technológiou úpravy odpadu je jeho zhutnenie. Najznámejšími technológiami zhutňovania sú technológie briketovania, peletovania a kompaktovania. Spoločným znakom týchto technológií je, že materiál – odpad je lisovaný pri vysokom tlaku väčšinou bez pridávania spojiva. Nutnými podmienkami k tomu, aby bol zhutnený materiál po zlisovaní kompaktný aj bez spojiva je vhodne zvolený tlak a teplota zhutňovania, ako aj optimálna veľkosť frakcie a vlhkosť odpadu. V prípade nevhodných parametrov treba tento odpad drviť, triediť a sušiť. Takže odpad zo sadov, vinohradov a záhrad sa najprv pozbiera a vytriedi, potom ho podrvíme na vyhovujúcu frakciu, vysušíme na minimálnu teplotu a môžeme lisovať – zhutňovať.  Výsledkom procesov briketovania, peletovania a kompaktovania sú výlisky rôznych tvarov a rozmerov.

Briketovanie je najrozšírenejšia technológia spracovania materiálov, ktorá využíva mechanické a chemické vlastnosti materiálov. Použitím vysokotlakového lisovania sa tieto materiály zhutňujú do kompaktných tvarov (tzv. brikiet) bez pridávania spojiva. Pri briketovaní biomasy, sa pôsobením vysokého tlaku a za súčasného pôsobenia teploty uvoľňuje z bunkových štruktúr materiálu lignín, ktorý spojí jednotlivé častice do kompaktného celku.

Peletovanie je vysoko progresívny spôsob zhutňovania podrvenej a vysušenej hmoty pretláčaním lisom pri veľmi vysokom tlaku. Ide o výhodnú technológiu zhutňovania odpadu. Na výrobu peliet sa spotrebuje iba asi 10% z energie v porovnaní s tou, ktorú získame vo forme peliet. Materiál rozdrvený na častice požadovaného rozmeru je pod veľmi vysokým tlakom (asi 120 MPa) pretláčaný lisovacím nástrojom cez otvory v matrici. Za spolupôsobenia tlaku a lisovacej teploty sa plastifikuje lignínová zložka materiálu a preberá funkciu spojiva.

Kompaktovanie je technológia zhutňovania odpadu, pri ktorej je materiál o požadovanej frakcií a vlhkosti zhutňovaný medzi dvoma, proti sebe sa otáčajúcimi hladkými alebo ryhovanými valcami, ktoré sú k sebe navzájom pritláčané. Výsledkom kompaktovania sú granule.

            Brikety sa vyrábajú v rôznych veľkostiach a tvaroch, napr. valcovitého tvaru (s dierou alebo bez diery), n-uholníkového tvaru (s dierou alebo bez diery) alebo tvaru kvádrovitého.

            Pelety sú v porovnaní s briketami menšie (priemer 3 až 20 mm, dĺžka 6 až 25 mm). Ich výhodou je možnosť automatizácie procesu spaľovania v kotloch, dobrá skladovateľnosť, pomerne rýchle vzplanutie, dobrá homogenita a iné.

            Granule sa zvyknú vyrábať elipsovité, oválne, vankúšovité, prípadne iných tvarov. Majú pomerne malú mernú hmotnosť, čo má za následok kratšiu dobu horenia v porovnaní s briketami. Výhodou je možnosť automatizácie procesu pre kúrenie napríklad v domácnostiach.

V procese zhutňovania dochádza k redukcii objemu lisovacieho materiálu 6 až 19 násobne (19 násobne u bavlneného materiálu). Výlisky rôznych tvarov a rozmerov sú využívané hlavne na vykurovanie rôznych zariadení (domov, hotelov, hospodárskych budov a pod.). Vykurovanie na dedinách ale aj v mestách bolo v minulosti založené takmer výhradne na hnedom uhlí. Po skúsenostiach s vývojom cien elektriny si už mnohí pri plynofikácií domu ponechali do rezervy klasické kotle na tuhé palivá, čo sa postupom času ukázalo ako dobrý a správny krok. Prognózy hovoria o postupnom raste cien klasických fosílnych palív nad úroveň cien pevných biopalív. Je vysoký predpoklad, že niektoré domácnosti v budúcnosti neutiahnu zvyšujúce sa náklady na vykurovanie elektrinou, plynom či uhlím a priklonia sa k vykurovaniu pevnými biopalivami. Za vykurovaciu sezónu spotrebuje bežný rodinný dom s ročnou spotrebou približne 100 GJ od 5 do 7 ton biopalív. Pritom na našom trhu je akceptovateľná cena za biopalivá od 2,40 Sk/kg do 3,20 Sk/kg (v závislosti od kvality biopalív a použitých materiálov). Pri týchto cenách pevných palív vychádza toto vykurovanie už dnes lacnejšie ako vykurovanie plynom alebo elektrinou. Treba však objektívne priznať, že v dnešnej dobe je ešte zavedenie technológie vykurovania s biopalivami (vstupné náklady) nákladné. Ale rozvojom týchto technológií a zvýšením konkurencie na strane výrobcov spaľovacích zariadení ceny poklesnú.   

 Výlisky, tzv. biopalivá, sa so svojou výhrevnosťou 15-22 MJ/kg (v závislosti od materiálu) radia v stupnici medzi hnedé a čierne uhlie a to vďaka malej zbytkovej vlhkosti v rozmedzí 8-10% (pre príklad - posekané drevo pod prístreškom vyschne za dva roky iba na 15-20% a dosiahne tým výhrevnosť len 14,3 MJ/kg). Dôležitým parametrom biopalív je hodnota jeho zlisovania, čo je vyjadrené mernou hmotnosťou. Táto nesmie byť nikdy menšia ako 1000 kg/m3, čo v praxi znamená že zlisované biopalivá nesmú byť nikdy ľahšie ako voda. Odborník ako aj laik by mali vedieť, že kvalitné biopalivá na vode neplávajú. Taktiež neprijímajú vzdušnú vlhkosť, čím sa predlžuje ich doba skladovania a hlavne dĺžka horenia. Pri spaľovaní takýchto biopalív sa naskytá otázka, aké je hodnotenie z hľadiska emisií CO2? Pri spaľovaní biopalív sa do ovzdušia uvoľní len toľko CO2 koľko si rastliny a stromy z ovzdušia absorbovali počas rastu. Takže spaľovanie biopalív neprispieva k skleníkovému efektu. Veľmi nízky je aj obsah popola z biopalív. Je to do 1 % (pri uhlí je to až 30%). Pokiaľ nebudete s biopalivami spaľovať napr. obalové fólie alebo podobné „ťažké“ materiály, tak váš popol bude tiež nekontaminovaný a môže sa následne sekundárne zhodnotiť spätnou recykláciou v pôde. Biopalivá neobsahujú síru ani halogény. Naviac tým, že pri výrobe biopalív sa nepoužívajú žiadne chemické spojivá. Popol obsahuje mimo iných látok a prvkov aj dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík, hydroxid draselný, kysličník kremičitý, kyselinu fosforečnú a iné dôležité stopové prvky, čím sa stáva veľmi vzácnym a hodnotným minerálnym hnojivom pre sad, vinicu, záhradu alebo trávnik.   

 Zo skúseností vieme povedať, že vybudovanie linky na spracovanie odpadov, to znamená linky pozostávajúcej z rôznych strojov ako zberací stroj, drvič, triedič, sušiareň, briketovací či peletovací lis, balička a iné, si vyžaduje nemalé vstupné investície. Avšak ak by sa na projekte budovania linky podieľali viacerí investori, ktorí by ju potom rovnakých dielom využívali, mohol by problém s vysokými investíciami odpadnúť. Využitie týchto technológií je možné takmer všade – u majiteľov sadov, viníc, na poľnohospodárskych družstvách, technických službách, lesných závodov či v záhradkových osadách. Mnohým je známy fakt, že rakúske firmy vykupujú na Slovensku seno z lúk a pasienkov, ktoré následne spracúvajú uvedenými metódami ako vysoko cenený energetický zdroj. Je tu progresívna možnosť ako sa vzniknutého odpadu zo záhrad, sadov a vinohradov elegantne zbaviť a dokonca energeticky ho zhodnotiť. A v neposlednom rade je tu šanca prispieť určitou mierou k ochrane životného prostredia. A to nie je zanedbateľný fakt.     

 

 

 Ing. Marián Komžík, Kohaplant, spol. s r.o. Levice
Ing. Peter Križan, Katedra výrobnej techniky SjF STU Bratislava