Dagmara Jagoda Pużak
główny inżynier ekolog
Gospodarka odpadami to ogromne wyzwanie globalne. Podejmowane są liczne działania w celu zracjonalizowania gospodarki odpadami i zmniejszenia ilości wytwarzanych odpadów. Jednym z obiecujących procesów technologicznych polegającym na wykorzystaniu energii zawartej w odpadach jest zgazowanie plazmowe.
Plazma uważana jest za czwarty stan skupienia materii. Tworzy ją zjonizowany gaz przewodzący prąd elektryczny. Temperatura plazmy termicznej, czyli takiej, jaką wytwarza palnik plazmowy, może z łatwością przekroczyć nawet 5500⁰C. Spalanie plazmowe zostało opracowane przez amerykańską agencję kosmiczną NASA. Technologia ta znalazła swoje zastosowanie w przemyśle utylizacji niebezpiecznych odpadów przy wykorzystaniu pochodni plazmowych. W wyniku działania tak wysokiej temperatury dochodzi do rozerwania wiązań chemicznych i rozbicia materii. Proces ten nie generuje szkodliwych substancji a produktem ubocznym jest zeszkliwiony żużel.
Proces zgazowania plazmowego rozpoczyna się od przygotowania surowców, a następnie właściwego zgazowania materiału przez palniki plazmowe w reaktorze. Podczas procesu węglowodory ulegają rozkładowi na substancje lotne. Kolejnym krokiem jest czyszczenie gazu w specjalnych płuczkach. W tym miejscu następuje zamiana ciepła w parę wodną. Efektem tego procesu jest wytworzeniem m.in. energii elektrycznej i cieplnej.
Przykładowymi postaciami plazmy są słońce i wyładowania atmosferyczne. Ze względu na wysoką temperaturę i dużą moc cieplną, plazma jest w stanie wywołać zjawisko dysocjacji, czyli rozbicia struktur praktycznie wszystkich materiałów, w tym odpadów, na najprostsze elementy. Proces ten umożliwia uzyskanie czystej energii oraz nie pozostawia materiałów resztkowych. Sama plazma jest zjonizowanym gazem przewodzącym elektryczność. Jej działanie niezawodnie niszczy wszystkie materiały występujące na Ziemi. Jest jednak nieskuteczna w przypadku odpadów nuklearnych.
Choć technologia zgazowania plazmowego jest stosunkowo nowa, oferuje możliwość przetwarzania różnego rodzaju odpadów (w tym odpadów niebezpiecznych) na przydatne surowce i materiały. Wykorzystanie metody plazmowej do unieszkodliwiania odpadów komunalnych nie jest jeszcze powszechne, lecz ze względu na wysoką temperaturę, wyższą gęstość materii i pełniejszą konwersję substancji, okazało się skuteczniejsze do pirolizy czy tradycyjnego spalania.
Na świecie funkcjonuje niewiele instalacji tego typu. Są to pojedyncze instalacje znajdujące się w Rosji, Czechach, Chinach. Na świecie dostępna jest technologia japońskiej firmy Alter NRG, która rozmieściła swoje strategiczne projekty technologii plazmowej w następujących lokalizacjach:
- OHIO – General Motors 1987 r.
- Kinuura, Japonia 1995 r.
- Mihama, Mikata, Japonia 2002 r
- Hitachi Metals, Joshi, Japonia 1999 r.
- Pune, Indie 2009 r
- Utashinai, Japonia 2003 r.
- Wuhan, Chiny 2010 r.
- Shanghai, Chiny 2010 r.
W Polsce dopiero zaczynają pojawiać się nieliczne projekty badawcze, często przedwdrożeniowe, wskazujące na potencjalne zastosowania tej metody. Jako przykład można tutaj podać plazmowy system rozruchowy kotła energetycznego realizowany jako praca badawcza przez Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej[1]. Tego typu inwestycje i stanowią ciekawą alternatywę dla spalania odpadów, biorąc pod uwagę wysoką skuteczność tej metody i możliwości unieszkodliwiania szerokiej gamy odpadów.
Doświadczenia z technologią plazmową wskazują, że obecnie brak jest fizycznych czy technologicznych ograniczeń dla rozwoju tego typu instalacji. Niemniej jednak, ich wysoki koszt jest wyzwaniem ekonomicznym. Pomimo tego, inwestycje w tego typu technologie są niezbędne dla przyszłości termicznego przetwarzania odpadów. Rozwój technologii opartych na plazmie otwiera nowy potencjał inwestycyjny, zarówno rynku światowego, jak i naszego rodzimego. Instalacje plazmowe to przyszłość.
[1] Więcej: A. Dyjakon, Plazmowy rozruch kotłów pyłowych, Energetyka 2005 nr 7, str. 456-464