Dvě demonstrační jednotky pro zpracování odpadních organických materiálů
Projekt programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21 pro rok 2017
Odpovědný řešitel: Ing. Olga Bičáková, Ph.D., Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v. v. i.
Spolupracující pracoviště: Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
V roce 2017 byly vybudovány dvě demonstrační jednotky pro tepelné zpracování organických odpadů na produkty s vysokou užitnou hodnotou. Bylo sestaveno tlakové zařízení pro přeměnu organických odpadů na oleje pro další materiálové nebo energetické využití a upraveno stávající zařízení pro výrobu uhlíkatých materiálů se specifickými sorpčními vlastnostmi (biochar) za účelem zlepšení parametrů vzniklých uhlíkatých materiálů.
Tlakové zařízení pracující do teplot 500–600 °C a tlaku 25 bar tepelně zpracovává odpady organického charakteru procesem tlakové pyrolýzy na topné oleje jakožto čistá paliva. Topné oleje mají nulový nebo zanedbatelný obsah síry a jiných škodlivin, vysokou výhřevnost a splňují požadavky na čisté spalování. Zařízení je opatřeno záchytem všech produktů, takže lze určovat bilanci procesu, zahrnující i výtěžek hlavního produktu – topného oleje.
Jednotka pro výrobu biocharu je koncipována na základě poznatku, že pevný uhlíkatý zbytek po pyrolýze organických odpadů za běžného tlaku je vhodným povrchově aktivním materiálem (sorbentem), využitelným k čištění např. odpadních vod nebo plynu a nového typu dlouhodobě působícího přírodního půdního hnojiva. Vlastnosti vyráběného uhlíkatého produktu závisí na druhu původního materiálu, podmínkách termického procesu (teplota a čas zdržení v jednotlivých zónách reaktoru – sušící a pyrolýzní) a reakčním prostředí. Například při pyrolýze stabilizovaného čistírenského kalu (SČK) vzniká biochar využitelný jako vysoce porézní biologické hnojivo a současně jako kvalitní komponenta pro zušlechťování a hnojení půd. Typický obsah fosforu v biocharu vznikajícího ze SČK je 4‑9 hm. %, dusíku 1‑5 hm. % a draslíku 0,1‑2,0 hm. Dalším vhodným materiálem je odpadní biomasa, ze které je možné vyrobit biochar v kvalitě aktivního koksu (BET 400‑600 m2/g) s vysokým objemem mikropórů a definovanou velikostí pórů. Úpravy zařízení umožňují stanovení přesné hmotové a energetické bilance a sledovaní změn parametrů produkovaných materiálů v závislosti na parametrech procesu. Vylepšené zařízení umožňuje simulaci dějů na reálných jednotkách průmyslových partnerů. Detailní znalost primárního pyrolýzního plynu umožní optimalizovat provoz hořáků, které jsou zdrojem tepla pro pyrolýzu a sušení odpadních organických materiálů.
Obě vybudovaná demonstračních zařízení jsou vhodná pro komerční spolupráci. Konkrétní spolupráce již byla navázána například se společnostmi TARPO spol. s r.o.; Sweco Hydroprojekt a.s., MPS Gradior s.r.o., BOSS Montáže spol. s r.o, Bor Biotechnology, a.s., ENERGO Zlatá Olešnice s.r.o a Dekonta a.s.
V roce 2018 se očekává dokončení a odzkoušení zařízení.
a)
b) 
Tlaková aparatura:
a) detail pece s reaktorem a sběrnou nádobou na kapalné produkty
b) celkový pohled na tlakovou jednotku s odtahem a systémem pro sběr dat
Odkaz na vytvořenou popularizační publikaci:
Pohořelý M., Moško J., Zach B., Šyc M., Václavková Š., Jeremiáš M., Svoboda K., Skoblia S., Beňo Z., Brynda J., Trakal L., Straka P., Bičáková O., Innemanová, P.: Materiálové a energetické využití suchého stabilizovaného čistírenského kalu – výroba biocharu středně-teplotní pomalou pyrolýzou. Waste Forum. Roč. 2017, č. 2 (2017), s. 42–48 ISSN 1804-0195
