Když se řekne tepelné zpracování odpadu, většina lidí si představí spalovnu. Pyrolýza ale funguje na jiném principu: odpad se zahřívá v uzavřeném reaktoru bez přístupu kyslíku, a proto nehoří. Místo spalin a popela z něj vzniká olej, plyn a pevný uhlík – suroviny, se kterými se dá dál pracovat.
Co se v reaktoru děje
Plasty i pryž jsou polymery, tedy dlouhé řetězce poskládané převážně z atomů uhlíku a vodíku. Když se materiál zahřeje na 400–600 °C a nemá přístup ke vzduchu, tyto řetězce se začnou trhat na kratší uhlovodíky. Tomuto štěpení se říká krakování a stejný princip využívají rafinerie při zpracování ropy.
Kratší molekuly se při této teplotě mění v páry a odcházejí z reaktoru do chladiče. Tam většina z nich zkondenzuje na kapalinu, pyrolyzní olej. Část par nezkondenzuje ani po ochlazení a tvoří pyrolyzní plyn. V reaktoru zůstává pevný zbytek bohatý na uhlík, u pneumatik navíc ocelový kord.
Čtyři kroky průmyslové linky
Průmyslová kontinuální linka je složená z modulárních kontejnerů a zpracuje 700–1 000 kg odpadu za hodinu. Proces v ní probíhá ve čtyřech navazujících krocích.
- Drcení. Odpad se nadrtí na menší kusy, aby se rovnoměrně prohříval a dal se plynule dávkovat, pneumatiky například zhruba na 55 × 55 mm. Kovy, sklo a kámen se v reaktoru nerozloží, proto se oddělují předem, a vlhký materiál snižuje účinnost.
- Reaktor. Nadrcený materiál prochází vyhřívaným reaktorem bez kyslíku, kde se polymery štěpí na páry a pevný uhlíkatý zbytek.
- Kondenzace. Páry se ochlazují a kondenzují na olej. Plyn, který nezkondenzuje, se odvádí do kogenerační jednotky.
- Kogenerace. Kogenerační jednotka spaluje pyrolyzní plyn a vyrábí z něj elektřinu a teplo pro provoz linky. Pokryje tak vlastní spotřebu asi 380 kW, takže linka nepotřebuje trvalou přípojku k síti.
Pro menší objemy existují kompaktní vsádkové moduly na 1–3 t denně. Jejich reaktory ohřívají elektrické panely místo hořáků a řídicí systém má pro každý materiál vlastní program.
Co z linky vychází
Poměr výstupů závisí na tom, co do reaktoru vstupuje. U plastů připadá podle hmotnostní bilance 63 % na olej, 34 % na plyn a 3 % na uhlík. Pneumatiky dávají méně oleje a víc uhlíku, protože obsahují saze a ocel.
- Olej slouží jako surovina pro petrochemii, která z něj znovu vyrábí monomery a nové plasty, nebo jako palivo pro kotle a kogenerační jednotky. První cestu podrobně popisujeme v článku o chemické recyklaci plastů.
- Plyn pohání kogenerační jednotku linky, přebytek elektřiny a tepla může využít areál nebo síť.
- Uhlík se uplatní jako sorbent do filtrů, přísada do betonu, průmyslová surovina nebo materiál pro zlepšení půdy.
- Ocelový kord z pneumatik putuje do oceláren.
Produkty registrované podle nařízení REACH se prodávají jako výrobky, nikoli jako odpad. Pro provozovatele to znamená běžný obchod se surovinou místo další odpadové agendy.
Čím se liší od spalovny a skládky
Hoření je chemická reakce paliva s kyslíkem. Ve spalovně se odpad pálí za přístupu vzduchu, energie se využije jako teplo nebo elektřina a zbytek odchází jako spaliny, popel a struska. Materiál jako takový přitom zaniká.
V pyrolyzním reaktoru kyslík chybí, takže nic hořet nemůže. Molekuly se jen zkracují a uhlík s vodíkem zůstávají vázané v oleji, plynu a pevném uhlíku. Ty lze dál zpracovat, prodat, nebo v případě plynu rovnou využít na místě jako zdroj energie.
Skládka odpad pouze uloží a materiál nevyužije. Za tunu využitelného odpadu se navíc k ceně skládky platí zákonný poplatek, který každý rok roste: v roce 2026 činí 1 600 Kč, v roce 2029 už 1 850 Kč. Od roku 2030 pak zákon č. 541/2020 Sb. skládkování recyklovatelného a využitelného odpadu zakazuje, jak rozebíráme v článku o konci skládkování.
| Způsob | Co se s odpadem děje | Co zůstane |
|---|---|---|
| Skládka | uloží se, materiál se nevyužije | odpad v tělese skládky |
| Spalovna | hoří za přístupu vzduchu, využije se energie | spaliny, popel a struska |
| Pyrolýza | tepelně se rozloží bez kyslíku | olej, plyn, uhlík, u pneumatik ocel |
Kde vznikají emise
Reaktor je uzavřený systém a nevypouští žádné spaliny. Jediným zdrojem emisí na lince je kogenerační jednotka, která spaluje vlastní pyrolyzní plyn. Platí pro ni stejné emisní limity jako pro jakýkoli plynový motor.
Tento zdroj se posuzuje v rámci povolení podle zákona č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší, včetně rozptylové studie. Podle výrobce technologie má navíc pyrolyzní olej až o 40 % nižší uhlíkovou stopu než stejná surovina vyrobená z ropy.
Co to znamená pro konkrétní projekt, záleží na složení odpadu, jeho množství a na místě, kde má linka stát. Každý projekt proto začínáme analýzou vstupního materiálu.
Pokud zvažujete, co by pyrolýza znamenala pro váš odpad, podívejte se, jak pyrolyzní linky navrhujeme, stavíme a provozujeme.