Gumihulladék hasznosítás Esettanulmány a környezeti hatásvizsgálat c. tantárgyhoz 2013. október 24.

Technológiai információk Rövid technológiai összefoglaló: A folyamat lényegét tekintve egy ellenáramú hőcserélő működéséhez hasonlít. Egy ferdén elhelyezett csőreaktor alján (a reaktor belsejében biztosítandó levegőmentes környezet érdekében olajzáron át lép be az aprított gumihulladék és az RDF frakció. A csőreaktorban egy villanymotorral hajtott csiga viszi előre a hulladékot, miközben a külső gyűrűben az anyagáramlással ellenkező irányban füstgáz áramlik. Az 500 0C körüli hőmérséklet hatására a bevitt hulladékból a zárt csőreaktorban olaj, koksz, vas és gáz keletkezik. Az olaj a csőreaktor alján (az olajzárban) gyűlik össze és megfelelő mennyiség elérésekor a rendszerből elveszik, tárolják. A gázt a cső tetején veszik el és viszik tárolóba, a kokszot és a vasat a csiga szintén a cső tetejére hordja, majd egy vízzáron keresztül távozik a rendszerből. A csőreaktor belsejében atmoszférikus feltételek mellett, a szénhidrogén alapú hulladék folyamatos melegítés következtében először megolvad, majd felforr. A láncokból leszakadó szénatomok kiválnak a struktúrákból, így az anyag struktúrája szétbomlik. Megtörténik a láncok és kötések törése, leépülése (krakkolás). A krakkolás következtében nagy szénhidrogén tartalmú gáz (éghető gáz), folyékony halmazállapotú jellemzően szénhidrogén elegy (olaj), szilárd halmazállapotú koksz és víz keletkezik. Alapanyag: A technológia jellemzően gumit (használt gumiabroncsot, ipari gumit) használ fel alapanyagként. Alapanyagok összetétele, minősítése: A felhasznált gumiabroncsok minősége a gyártóra és a felhasználási területre jellemzően eltérő. Általánosan jellemző összetétel: természetes kaucsuk ill. kaucsuk származékok, vulkanizálószerek (általában kén), gyorsítók, aktiválószerek, késleltetők, öregedésgátlók (fényelnyelő és -visszaverő viaszok, szabad gyököket hatástalanító inhibitorok), töltőanyagok (korom, Szilícium-dioxid, kaolin), lágyítók (kőolaj- és kőszénszármazékok, növényi olajok, gyanták),Egyéb adalékanyagok: pl. lebontószerek, szilárdsághordozók (poliamidok, poliészterek), acél. A kémiai reakció szempontjából az összetételbeli változatosságnak nem valószínűsíthető érdemi hatása Az esetenként felhasználni tervezett könnyű frakció átlagos összetétele: vegyes műanyag (37%), papír (18%), éghető vegyes (12%), textil (7%), kompozit (4%), szerves maradék (12%), egészségügyi hulladék (10%)

Folyamatábra-reaktor

Jogszabályi alapok A technológia Alkalmazásával kapcsolatos Európai Unios és Magyarországi irányelvek 2008/98/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv és 2012. évi CLXXXV. Törvény (Magyarországon) 6. Cikk (1) és 9. § (1) –i szerint Hasznosítási műveleten átesett anyag vagy tárgy a továbbiakban nem tekintendő hulladéknak a következő feltételek együttes teljesülése esetén: a) meghatározott célra rendeltetésszerűen, általános jelleggel használják, b) rendelkezik piaccal vagy van rá kereslet, c) megfelel a rendeltetésére vonatkozó műszaki követelményeknek és a rá vonatkozó jogszabályi előírásoknak, szabványoknak, és d) használata összességében nem eredményez a környezetre vagy az emberi egészségre káros hatást. 10. § (3) (4) (5) A hulladékstátusz megszűnésére vonatkozó 9. § (1) bekezdés szerinti feltételeknek való megfelelés igazolására alkalmas minőségbiztosítási rendszer tanúsítását jogszabályban meghatározott feltételeknek megfelelő tanúsító szervezet végezheti. A minőségbiztosítási rendszert az ellenőrző szervezet negyedévente ellenőrzi, továbbá az előállított anyag vagy tárgy biztonságának ellenőrzéséért az adott hatóság vagy piaci felügyelő szerv felelős.

A helyszín Telephely azonosítás A telephely egy ipari park része. Az ipari parkot minden irányban mezőgazdasági művelés alatt álló terület veszi körül. A legközebbi lakott település északi irányban XXXX kb. 1000 m-re helyezkedik el. A szóban forgó területen a 2000-es évek elejéig mezőgazdasági kiegészítő tevékenység folyt (állattartás, takarmánytárolás, gépjárműtárolás, stb.). Jelenlegi használat bemutatása A terület a XXXX telephelye. A telephelyen belül tervezett egy irodaépület és hasznosító mű egyes folyamataihoz kapcsolódó épületek, berendezések: őrlő és szeparátor rész, reaktor csarnok, desztilláló csarnok, koksz leválasztó terület. Az épületek fémvázas könnyű szerkezetes felépítésűek. A zárt, de közvetlen szellőzéssel rendelkező reaktorcsarnokban 5 db rektort terveznek elhelyezni.

A technológia rövid ismertetése Őrlés: Őrlő hengeres pengéi kb. 15x15-ös méretű darabokra szabdalják szét a gumiabroncsot. A rendszerben lévő szeparátor segítségével biztosítják a megfelelő mérettartomány betartását. Az előkészítés után gumi darabokat mérlegelésre alkalmas szalagrendszer továbbítja a rektorok felé. Reaktor: A garatba szakaszosan történik a beadagolás, garaton keresztül folyamatos adagolás valósul meg. A darabolt gumi a levegő teljes kizárása céljából olajzáron keresztül kerül a rektorba. Reaktor: hermetikusan lezárt, folyamatos üzemű, dupla falú csőreaktor - A reaktor külső köpenyében a gázégővel felmelegített füstgáz áramlik, amely a belső csőreaktort a csőköpenyen át fűti. A gázégő táplálására a rektorban keletkezett szintézis gázt (szükség esetén földgázt) alkalmaznak. Az égés optimalizálása érdekében a rekuperátorból távozó előmelegített levegőhöz oxigén adagolnak. A keletkező füstgázok egy 18 m magas 600 mm belső átmérő kéményen keresztű távoznak. A belepő nyersanyag felmelegítése már az adagolás kezdeti fázisában megtörténik az olajtöltet hőjével. Az anyag továbbítása a csőreaktorban egy külső meghajtású csigaszerkezettel történik. Maga a csőreaktor egy kereten helyezkedik el a vízszintes síkkal 8-38 fokos szöget bezárva, alsó részét olajzsilip, felső részét pedig vízzár zárja le, így a csőreaktor belsejét az olaj- es a vízzár hermetikusan elzárja a külső környezettől. A csőreaktor felső részén található vízzárral ellátott nyílás a szilárd anyagok távozására szolgál.. A gáztermékek az elszívón keresztül, a folyékony termékek a reaktor alján (a szintvezérelt olajzáron át), a szilárd termékek pedig a felső nyilason keresztül távoznak a reaktorból. Vizes koksz szétválasztás: Dobszűrő választja szét a vizes kokszot és a drótot. A fennmaradó víz továbbra is tartalmaz kis szemcseméretű kokszot. A technológia elvi folyamatábráit lásd a 1.1 Technológia folyamatábrája és az 1.2. Rektor ábra számú mellékletben.(a konkrét teljesítmény adatok a nyilvánosságra hozható elvi folyamatábrán nem szerepelnek.

Anyag és energia felhasználás 24 óra alatt beadagolt alapanyag Gumi (jellemzően használt gumi abroncs) : 23 220 kg 24 óra alatt felhasznált energia mennyisége Villamos áram: 2133 kw (teljes üzem: 4db reaktor összesen)+360kw (dízel generátor a gumidaráláshoz) Hűtővíz: 1200 liter a finomító reaktoraiban (300 liter/reaktor), további cc. 1800 liter a t rendszer egészét kiszolgáló hűtővízkörökben. Éghető gáz összesen: 1393 kg (398 m3 ) RMA=74 m3, RMD=20 m3 , RME=61 m3, RMF=110 m3 a fennmaradó 133 m3 -t a gőzkazánban lett elégetve és az olaj desztillálására lett felhasználva 24 óra alatt Keletkezett termékek Éghető gáz: 1393 kg (398 m3 – számított érték) Olaj: 7599 liter (a H206A tartályban – mért érték) Koksz: 1078 kg (számított érték) Drót: 3520 kg (mért érték)

Környezeti hatások A vizsgált technológiai sor az alábbi környezeti elemekre gyakorol hatást: Levegő A melegítésre használt szintézisgáz/földgáz elégetése során keletkező füstgáz összetétel nem tér el más gáztüzelésű rendszerek összetételétől, a kéntartalom tekintetében azonban mérés indokolt. Beltéri (és a belső terekből kiszivárgó) levegő minőségét jelentősen befolyásolják a reaktorok környezetében megjelenő szénhidrogén tartalmú gőzök és gázok. Ezen gőzök, gázok tartalmazhatnak illékony szénhidrogéneket (VOC), melyek között karcinogén hatású is lehet (pl.: benzol). A kérdést egyértelműen tisztázni szükséges. Talaj, talajvíz A technológiai sor telepítése szilárd burkolatra történik. A nedves kokszot és drótot szétválasztó centrifuga után még jelentős koksztartalommal rendelkező víz marad fenn, melynek tárolása és kezelése szintén zárt tárolóban történik, de jelenleg a kezelése technológiai okokból még nem kellően megoldott (jelenleg fejlesztés alatt). Magyarországi telepítés előtt ezt a kérdést egyértelműen tisztázni szükséges. Zaj és rezgés Az elvégzett zaj és rezgés vizsgálatok (2009.11.24) jegyzőkönyve alapján a daráló környezetében mért értékek meghaladták a megengedett határértéket. A daráló kezelőszemélyzete számára zajvédelmi védőfelszelés használata kötelező. Környezeti zajmérésről nincs információnk. Magyarországi telepítés előtt ezt a kérdést is egyértelműen tisztázni szükséges.

Technológia minősítése

Technológia minősítése Általános I. A vizsgálat eredménye: A vizsgálat alapján megállapítható, hogy folyamatos üzem mellett 1000 kg használt gumiabroncsból a vizsgált technológia megközelítőleg: 12% éghető gázt, 35% olajat, 30% kokszot, 15% drótot, és 8% vizet állít elő (az összetétel a bevitt anyagok minőségétől függően kismértékben változhat) A technológia energiafelhasználása a vizsgált 24 órás intervallumban 2133 kwh (teljes üzem: 4 rektor összesen)+360kw (dízelgenerátor a gumidaráláshoz) Környezeti hatások: Egy reaktor füstgáz kibocsátása cca 80-100 m3/óra (száraz füstgáz) a koksszal kikerülő víz pótlására kb. 200 liter víz hozzáadást igényel a rendszer óránként

Technológia minősítése A hulladékkezelésben használt legfontosabb termikus eljárások legfontosabb paraméterei a szakirodalom alapján a következők: Paraméter Vizsgált technológia Termikus hasznosítás Pirolízis Termikus depolimerizáció Eljárás jellege Szerves anyagok fizikai hatás által indukált kémiai depolimerizációja, gázokká, olajokká és szilárd komponensekké Szerves, szervetlen anyagok energiává alakítása égetéssel Szerves anyagok termokémiai dekompozíciója, oxigén jelenléte nélkül Szerves anyagok kémiai átalakítása gázokká és olajokká Nyomás Atmoszférikus Magasabb, vagy alacsonyabb mint atmoszférikus Atmoszférikus, alacsonyabb illetve általában magasabb mint atmoszférikus Hőmérséklet 250-1000 ºC között 500 – 1800 ºC között Anyagfüggő : 450-600ºC; 800-1100 ºC; ≺1200 C. 390-570 ºC között Fő vegyi reakció Depolimerizáció, párolgás és kondenzáció Égés, Boudouard-reakció, víz-gáz reakció Termolízis, párolgás Kimeneti termékek CO:H2 –szintézis gáz, Olaj, Koksz CO, H2, CH4, pirolízisgáz; folyékony termék (olaj, kátrány, szerves savakat tartalmazó bomlási víz); pirolíziskoksz C1-C8 gáz formában, C9-C34 cseppfolyós formában a kondenzáció eredményeként; koksz A fentiek szerint a vizsgált technológiai folyamatot leginkább termikus depolimerizáció jellemzőivel lehet azonosítani.