Odpady v bandasce

Pojďte všichni do velína, za sklo, svolává návštěvníky vědeckotechnického parku v Dubé u České Lípy ředitel výzkumu a vývoje firmy Millenium Technologies Milan Křikava. Za oknem velína, chráněného ultrafialovým filtrem, stojí plazmový reaktor a před ním je na podstavci uchycený plazmový hořák neboli plazmatron. Přístroj vypadá jako složitější hasičská tryska, jen místo hadice do něj vede několik elektrických kabelů a dalších přívodů. „V hale zůstat nemůžete, z ultrafialového záření byste mohli dostat zánět spojivek,“ vysvětluje Křikava bezpečnostní opatření. Výron plazmatu je také velmi hlučný, protože dosahuje nadzvukových rychlostí. „Za chvilku to uvidíte,“ slibuje.

Po chvíli se ozve hlasitý sykot, jak do plazmatronu začne proudit vzduch, který v Millenium Technologies používají jako takzvaný pracovní plyn ke generování plazmatu. „Zajiskříme?“ ptá se Křikava technika sedícího za obrazovkami velína. „Jdeme na to,“ říká technik a klikne na jedno z mnoha tlačítek na obrazovce. Ozve se rána a z hořáku vyšlehne asi 20 centimetrů dlouhý, zářivě nazelenalý proud plazmatu. Hned ale zmizí. „Generálský syndrom v praxi,“ směje se Marek Lang, člen správní rady skupiny JRD, do níž Millenium Technologies patří. „Vždycky to jde normálně, jen když máte návštěvu, tak to zlobí.“ Plazma zhasne i napodruhé, ale třetí pokus už je úspěšný. Z hořáku tryská proud plazmatu a halou rezonuje zvuk podobný rachotu tryskových motorů.

Za ukázkovým plazmovým hořákem stojí „bandaska“, jak říká Milan Křikava plazmovým reaktorům. Velká železná nádoba má takové plazmatrony dva, jeden míří dovnitř šikmo svrchu, druhý vodorovně ze strany dolní části reaktoru. Teplota a energie, které plazma dodá surovině uvnitř, spolehlivě rozloží chemické vazby plastů a dalších uhlovodíkových sloučenin a přemění je na plyn, zatímco anorganické složky vstupní suroviny

přetaví na sklovitou strusku. Oba výstupní materiály se mohou dále vy­užít – strus­ka neboli vitrifikát jako stavební mate­riál, zatímco u plynu je možností víc. „Po ochlazení a vyčištění můžete syntézní plyn spálit v kotli a vyrobit páru nebo horkou vodu. Nebo jej v motorgenerátoru použít k výrobě elektřiny a tepla nebo k výrobě syntetických paliv, vodíku či etanolu,“ vypočítává Lang.

Komerční využití technologie plazmového zplyňování je zatím ve stadiu zrodu, ale v Millenium Technologies už postavili i nový, větší reaktor čtvrté generace. „V tuto chvíli je to v obchodní rovině, řešíme konkrétní podmínky, a když všechno půjde dobře, příští rok bychom měli mít první instalaci u zákazníka,“ říká Lang.

Firmy, které se do plazmových technologií pouštějí, počítají s tím, že zájem o tento typ zpracování odpadů v budoucnosti poroste. Povede k tomu nejen plánovaný zákaz skládkování komunálního odpadu a přísnější pravidla pro jeho spalování, ale také tlak na udržitelné hospodářství a využívání už jednou použitých materiálů v rámci takzvané cirkulární ekonomiky.

„Je to určitě žhavé téma. Náš ústav oslovují různé firmy, které se zajímají o náš výzkum v oblasti energetického využití odpadu a o jeho výsledky,“ tvrdí Tomáš Chráska z Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR. „Někdy se stane, že taková témata rychle vyšumí, ale v tomto případě je to jiné. Vzhledem k různým okolnostem, jako je například Green Deal, jde o velmi perspektivní směr. Je to důležitá technologie, už dnes funkční a do několika let bude fungovat i komerčně,“ dodává.

Plazmové reaktory pro zplyňování odpadu fungují v několika zemích na světě, hlavně v Japonsku, Indii a v Číně. Kromě vývojového pracoviště Millenium Technologies v Dubé existují v Česku také dva komerční projekty – v Horním Benešově na Opavsku a v Mostkovicích u Prostějova. Oba se však potýkají s potížemi a zatím není jasné, kdy budou uvedeny do provozu.

Od sýru k molekulám

Vědeckotechnický park Millenium Technologies stojí na okraji severočeského městečka Dubá v budově bývalé sýrárny. Kdysi se tam vyráběl oblíbený pivní sýr, v 90. letech areál získal zakladatel Millenium Technologies Grischa Kahlen a dnes se v nenápadném objektu s pár přístavbami rozkládají vazby molekul až na úroveň atomů. Plazmovým zplyňováním se firma zabývá od začátku tisíciletí, v roce 2016 do firmy jako investor vstoupila původně developerská společnost JRD. „Naším hlavním oborem jsou pořád nemovitosti, zabýváme se hlavně výstavbou nízkoenergetických a pasivních bytových domů, ale intenzivně se věnujeme i energetice,“ popisuje Marek Lang.

Energetická divize JRD vznikla v roce 2009. Začala fotovoltaickými instalacemi na střechách vlastních bytových domů, pak se pustila do výstavby fotovoltaických elektráren v Česku, na Slovensku a v Ma­ďarsku a patří jí i druhý největší český větrný park ve Václavicích u Hrádku nad Nisou. „Pak jsme se začali bavit o vstupu do Millenium Technologies. Jejich technologie byla tehdy ve stadiu myšlenky, která se nám líbila,“ říká Lang. JRD dnes v Millenium Technologies patří tříčtvrtinový podíl.

V roce 2018 uvedli v Dubé do provozu první zkušební plazmový reaktor. „Ten už tady nemáme. Design byl víceméně intui­tivní, začali jsme na něm sbírat praktické zkušenosti, jež jsme využili u dalších projektů.“ O dva roky později sestavili v Dubé s pomocí evropského grantu prototyp mobilní jednotky určené pro likvidaci nebezpečných odpadů. Skládá se ze čtyř kontejnerů, které stojí na nádvoří před budovou. V ní jsou dnes reaktory dva: menší s vnitřním objemem 600 litrů a zmíně­ný reaktor čtvrté generace s kapacitou 1 200 litrů. „Ten první používáme jako testovací jednotku a zkoušky materiálů od zákazníků,“ vysvětluje ředitel výzkumu a vývoje Millenium Technologies Křikava.

Na odpad v reaktorech působí horké plazma, tedy ionizovaný proud vzduchu nebo jiného plynu o teplotě tří až pěti tisíc stupňů Celsia. „Ionizovaný plyn v sobě agreguje obrovské množství energie, až dvacetkrát více, než má samotný plyn. Plazma tak mnohem snáze a rychleji předává energii vstupnímu materiálu, který potřebujeme zplynovat,“ popisuje Křikava klíčovou část technologie. V reaktoru se tímto způsobem rozkládá vstupní materiál až na úroveň molekul a atomů. Z odpadů tak vzniká takzvaný syntézní plyn, který se odvádí k dalšímu zpracování, a struska. Tu testují akademici jako stavební materiál. „Spolupracujeme s Technickou univerzitou v Liberci a s pražskou Vysokou školou chemicko-technologickou,“ říká Křikava. V Liberci zkoušejí strusku přidávat do urči­tých typů betonu, zatímco VŠCHT zkoumá využití vitrifikátu jako náhrady písku, jehož začíná být nedostatek.

Zatímco roztavená struska o teplotě kolem 1 300 stupňů vytéká z dolní části reaktoru, plyn se z horní části odvádí k dalšímu zpracování. Nečistot a nežádoucích příměsí, například těžkých kovů nebo oxidů síry, se zbaví při několikastupňovém čištění. Složení plynu závisí hlavně na vstupní surovině – čím vyšší podíl uhlovodíků obsahuje materiál, který se v reaktoru rozkládá, tím více využitelné energie pak obsahuje plyn. „Když má materiál hodně energie, můžu plyn použít jako energetický zdroj,“ vysvětluje Křikava. Když má syntézní plyn velký podíl vodíku, je možné jej použít jako surovinu k jeho separaci. Plyn vhodného složení může být i vstupní surovinou pro výrobu etanolu a některých dalších látek. „Pokud plyn vyloženě nespálíte, bavíme se o materiálové recyklaci, protože slouží k výrobě dalších produktů,“ říká Křikava.

Kaly, plasty, komunál

Oba plazmové reaktory v Dubé byly navrženy primárně na zplyňování čistírenských kalů. Tento odpad tvoří pevné látky zbylé po čištění odpadních vod a Millenium Technologies je pro účely testování odebírají od čistírny v Karlových Varech. Důvod tohoto zaměření byl logický: v Česku ročně vznikne 200 tisíc tun čistírenských kalů, zhruba tři čtvrtiny se kompostují nebo vyvážejí jako hnojivo a zbytek se buď uloží na skládky, nebo spálí. Novela takzvané kalové vyhlášky, která nakládání s tímto materiálem upravuje, měla od letošního ledna zpřísnit podmínky pro použití kalů v zemědělství. Koncem loňského roku ale ministerstvo životního prostředí pod tlakem čistírenského průmyslu platnost vyhlášky odložilo. „V době, kdy projekt vznikal, to vypadalo, že je problém s čistírenskými kaly, a on opravdu byl. Legislativa se pak ale posunula jiným směrem, jak je v Česku zvykem,“ komentuje to suše Křikava.

Millenium Technologies se proto začaly zaměřovat i na jiné materiály, jež by mohly jejich reaktory zplyňovat. „Testovali jsme různé druhy nebezpečných odpadů, tam se hledají způsoby jejich likvidace a je po nich velká poptávka. Zaměřujeme se také na nerecyklovatelné plasty. Jde například o směsi plastů a kovů, které zbydou po zpracování autovraků, i po těchto řešeních je poptávka,“ vypočítává Lang. Další možnou vstupní surovinou je běžný komunální odpad. Jeho zpracování je ale obtížnější než u kalů nebo plastů. „Nemá standardní složení, to se pořád mění, třeba i v závislosti na ročním období, mění se také jeho vlhkost. Je to nejsložitější druh odpadu.“

Technologii plazmového zplyňování je podle Langa možné použít i na likvidaci zcela anorganických odpadů, jako jsou například popílky z různých spaloven. V takovém případě by ale výsledný syntézní plyn neobsahoval v podstatě žádnou využitelnou látku. „Popílek by se jen vitrifikoval, určitě by nešlo o jeho mate­riálové využití,“ dodává.

Prvním krokem procesu je analýza vstupního materiálu. „Máme už vlastní matematické modely, které slouží k výpočtu materiálově-energetické bilance,“ vysvětluje Lang. Ta stanoví objem energie, který bude na zplyňování zapotřebí, optimální množství kyslíku i očekávané složení syntézního plynu. „Operátor ví, že když bude dávkovat 40 kilogramů kalu, musí dát dva nebo jeden plazmatron s tím, že jedním proteče 15 gramů vzduchu za sekundu a tím druhým deset gramů a ví, jaké má očekávat složení syntézního plynu. V praxi potom celý proces ještě doladí,“ přibližuje pozadí procesu Lang.

Významnou položkou je energie, kterou je do procesu třeba vložit při generování plazmatu. V Dubé používají dva typu plazmatronů s příkonem 85, respektive 150 kW. Část energie je ale možné získat zpět ochlazením syntézního plynu, který může při výstupu z reaktoru dosahovat teploty až 1 300 stupňů Celsia.

Vědeckotechnický park v Dubé má podle Millenium Technologies povolení na plazmové zplyňování v rozsahu 2,5 tisíce hodin ročně, k dokonalému ověření technologie by ji ale potřebovali provozovat déle a hlavně souvisle. „Na škále TRL, jež hodnotí komerční znalost technologie, jsme na stupni 7, což znamená prototyp provozovaný v podmínkách blízkých reálnému nasazení,“ říká Lang. „Teď se potřebujeme posunout na stupeň 8, což je otestování prototypu v reálných komerčních podmínkách, tedy instalace u zákazníka a provozování reaktoru například osm tisíc hodin. To už je vlastně trvalý provoz,“ dodává.

Vedle vstupní investice na pořízení celé technologie, jež se pohybuje kolem 120 milionů korun, je na plazmovém zplyňování nejdražší energie, kterou je třeba ve formě plazmatu do reaktoru dodat. Na těchto nákladech závisí komerční udržitelnost těchto projektů. S rostoucími náklady na likvidaci odpadů je ale pravděpodobné, že se takové investice a náklady vyplatí. „V procesu je mnoho proměnných. V řadě scénářů může plazmové zplyňování fungovat už dnes, například pokud jde o nebezpečný odpad, petrochemický odpad a podobně. Bezpečná likvidace takových odpadů je docela drahá,“ podotýká Tomáš Chráska z Akademie věd ČR.

Jak navíc upozorňuje Chráskův kolega z Ústavu fyziky plazmatu Jafar Fahti, čas hraje pro plazmu. „S trendem směřujícím k udržitelnosti budou plazmové systémy čím dál ekonomicky atraktivnější, protože uhlíková stopa bude podléhat vyššímu zdanění,“ říká Fahti. Plazmové zplyňování by podle něj mohlo hrát i roli při stabilizaci elektrické sítě, která trpí výpadky dodávek proudu z obnovitelných zdrojů. „Když je elektřiny přebytek a hrozí přetížení sítě, je vhodné ji odebírat ke generování plazmatu a zplyňování odpadu. V době, kdy je naopak velká poptávka a nedostatek elektřiny, může ji provozovatel systému vyrábět ze syntézního plynu,“ předpovídá Fahti.

Spalování? Zplyňování!

„Hlavně prosím vás nepište, že ten odpad spalujeme. Na to jsme poměrně hákliví,“ varuje Milan Křikava. „My tady nic nespalujeme, my to rozkládáme. Spalování je proces s přístupem kyslíku, my ale pracujeme v redukčním prostředí. Kyslík tam nějaký je, ale není ho dostatek,“ říká. Argument, že jde vlastně o spalování odpadu, často používají odpůrci projektů využívající technologii plazmového zplyňování. Například ekologická orga­nizace Arnika píše o zařízení v Dubé jako o „plazmové spalovně“ a stejně argumentují i odpůrci plazmového projektu v Mostkovicích.

Podle evropské legislativy to ale neplatí bezvýhradně. Směrnice o průmyslových emisích z roku 2008 uvádí, že zařízením na spalování odpadů se rozumí jednotka, která zpracovává odpady pyrolýzou, zplynováním nebo plazmovými procesy, „pokud jsou látky tímto zpracováním vzniklé následně spáleny“. Pokud se tedy syntézní plyn využije například pro výrobu vodíku či etanolu nebo pro jiný způsob materiálové recyklace, o spalování nejde. „Při využití výstupních produktů jako paliva je postoj EU pochopitelný a podle legislativy to není recyklace,“ říká ředitel České asociace odpadového hospodářství Petr Havelka. „Byl by to jen další způsob energetického využití odpadu a z hlediska materiálového využití by tato cesta neměla žádoucí benefity. Pokud se ale výstupní produkty budou prokazatelně používat jako materiály k dalšímu zpracování, je to pozitivní a pomůže to ke splnění recyklačních cílů,“ dodává.

S plazmovým zplyňováním počítají i české zákony. Ministerstvo životního prostředí tuto technologii spolu s dalšími způsoby takzvané chemické recyklace, jako je například pyrolýza, včlenilo v roce 2020 do zákona o odpadech. „Tyto technologie mohou být v České republice povolovány a provozovány. Legislativa je zná a umí s nimi pracovat,“ říká mluvčí ministerstva Lucie Ješátková. Evropská unie v současnosti připravuje regulaci zaměřenou na dokládání recyklovaného obsahu v materiálech vzniklých chemickou recyklací, zatímco české ministerstvo životního prostředí pracuje na metodice pro povolování těchto provozů. „Jedná se o metodickou pomůcku pro povolovací proces z hlediska pravidel pro integrované povolení, posouzení záměru z hlediska vlivu na životní prostředí, z hlediska ovzduší, odpadů a chemických látek. V současnosti se vedou jednání se zainteresovanými subjekty,“ popisuje mluvčí.

Ministerstvo tak reaguje na zájem firem o různé druhy chemické recyklace, který podle všeho v důsledku zpřísňování pravidel pro nakládání s odpady a tlakem na uhlíkovou neutralitu ještě poroste. Například petrochemická společnost Unipetrol spustila před třemi lety v litvínovské rafinerii pilotní pyrolýzní jednotku. „Testujeme zpracování odpadních plastů různého složení a získáváme know-how, abychom výsledný materiál,

pyrolýzní kondenzát, mohli zapracovat v našich stávajících technologiích na výrobu monomerů. Testovací jednotka zpracuje řádově kilogramy za hodinu,“ říká mluvčí společnosti Pavel Kaidl.

V roce 2027 chce Unipetrol uvést do provozu velkoobjemovou pyrolýzní jednotku s kapacitou až 20 tisíc tun plastového odpadu ročně. Odhadovaná investice se pohybuje mezi dvěma a třemi miliardami korun. „Vstupní surovinou budou takzvané směsné plasty, především obaly potravin a spotřebního zboží nebo třeba jednorázové plasty, jako jsou umělohmotné příbory,“ tvrdí Kaidl. Unipetrol podle jeho slov inicioval vznik sdružení zaměřeného na odběr a zpracování odpadního plastu, do něhož vstoupilo 15 měst a obcí včetně Prahy, Mostu a Litvínova.

Plazma u nás nechceme

Zatímco se Millenium Technologies připravují na instalaci svého nejnovějšího reaktoru u prvního zákazníka, další dvě firmy chtějí plazmové zplyňování uvést do komerčního provozu. V Horním Benešově na Opavsku plánuje komunální odpad likvidovat plynovým zplyňováním společnost Smolo z portfolia spolumajitele Třineckých železáren Jána Modera. V obci Mostkovice nedaleko Prostějova by podobný, ale menší projekt chtěla zprovoznit ostravská firma PGP Terminal. Oba projekty spoléhaly na nárůst poptávky po bezpečné likvidaci odpadu po úplném zákazu jeho skládkování. Ten měl původně platit od příštího roku, posléze byl ale odsunut na rok 2030. Ani jeden z projektů však v současné době nesměřuje k realizaci.

Ten hornobenešovský je poměrně velkorysý. Firma Smolo, která už ve městě provozuje skládku, tam od příštího roku plánovala zpracovávat 360 tisíc tun komunálního odpadu ročně. Z něj měla denně vyprodukovat přibližně 223 kubíků etanolu, 225 tun vitrifikátu, 25 tun kovů a 656 tisíc kubíků syntézního plynu, který se měl využit k výrobě energie. K tomu plánovala použít plazmové technologie americké firmy Westinghouse.

V roce 2019 se projekt dostal do fáze posouzení vlivu na životní prostředí, z něhož vyplynulo, že by investor měl doplnit dokumentaci ve více než dvaceti bodech týkajících se například původu odpadu, neboť krajský úřad trval na tom, že zařízení by mělo zpracovávat pouze odpad z Moravskoslezského kraje, nebo dopravní situace po spuštění provozu. Od té doby se projekt podle dostupných informací nijak neposunul. „Projekt v Horním Benešově je stále ve fázi příprav, proto k němu nemůžeme poskytnout bližší údaje,“ uvedla na dotaz týdeníku Euro mluvčí firmy Smolo Dorota Havlíková. Podle hornobenešovského starosty Pavla Königa je ale projekt minimálně pozastaven. „Pokud vím, tak to investor stáhl. My jsme nesouhlasili hlavně s velkým nárůstem nákladní dopravy, kterou by s sebou tak velký provoz přinesl. Ta technologie navíc není prověřená,“ říká König.

Doslova vášně pak vzbudil plánovaný plazmový provoz u Prostějova. Společnost PGP Terminal, jež má exkluzivní práva na využití plazmové technologie společnosti Westinghouse Plasma Corporation v Česku a na Slovensku, chce v jednotlivých projektech zpracovávat zhruba 50 tisíc tun odpadu ročně. Reaktor má stát v areálu bývalého vojenského opravárenského závodu v katastru obce Mostkovice, jejíž starosta Jaroslav Peška se k záměru staví zdrženlivě. Vý­stavbu recyklačního centra na katastru obce podle něj neumožňuje územní plán, který by musel projít změnou schválenou zastupitelstvem. „Mohu ubezpečit, že ke změně územního plánu, týkající se této záležitosti, bychom přikročili pouze v případě, že vy coby občané Mostkovic s ní budete ve své většině souhlasit,“ uvedl starosta v květnu v prohlášení zveřejněném na webových stránkách obce.

Odpadovému provozu je naopak nakloněno vedení Prostějova, které minulý týden uzavřelo memorandum o spolupráci se společností PGP Terminal a s firmou MT, jež vlastní areál, kde se má odpad zpracovávat. Dokument potvrzuje zájem radnice na vybudování recyklačního odpadového centra a město má podle něj zabezpečit vhodné typu odpadů a poskytnout sběrové a svozové kapacity.

Investor zatím projektovou dokumentaci nezveřejnil, podle člena představenstva firmy PGP Terminal Petra Břenka by se měl komunální odpad svážet z obcí v blíže neurčeném okruhu kolem Prostějova. „Podrobnosti nemohu sdělovat, detaily vyplynou ze studií, které vypracujeme za základě memoranda,“ říká Břenek. Ekonomický model má ale promyšlený. „Je založen na třech pilířích: poplatcích za zpracovaný odpad, výnosu z výroby etanolu a na investicích,“ popisuje. Celková výše investice se má pohybovat kolem 1,5 miliardy korun. „Bude to konsorcium investorů, do něhož se zapojí vlastník technologie, banky a další subjekty,“ říká Břenek. Na dotaz, jestli bude provoz životaschopný i v případě rostoucích cen energií, se jen usmívá. „Detaily vám neřeknu, ale jsem si jistý, že ve výši poplatků za zpracování odpadu nebudeme mít konkurenci,“ tvrdí sebevědomě.

Odpůrci projektu argumentují podobně jako v případě Horního Benešova, tedy nárůstem dopravy a nevyzkoušenou technologií. To ale Břenek odmítá. „Za předpokládaného objemu zpracovaného odpadu by to znamenalo jedno svozové nákladní auto za hodinu, to není tolik,“ tvrdí. A technologie podle něj nevyzkoušená není, protože třeba v Japonsku už funguje docela dlouho. „Vzali jsme tam na exkurzi náměstka prostějovského primátora Jiřího Pospíšila, přesvědčil se o tom na vlastní oči,“ tvrdí.

V případě úspěšného zprovoznění odpadového centra v Mostkovicích by chtěla společnost PGP Terminal podobné provozy postavit i jinde. Zatím je ale budoucnost mostkovického projektu nejistá. Petici proti němu podepsala zhruba polovina místních občanů a firma PGP počátkem listopadu stáhla žádost o změnu územního plánu. „Vedení Mostkovic nás požádalo, abychom v zájmu uklidnění emocí žádost stáhli, a my jim vyhověli. Víc vám k tomu neřeknu,“ uvedl Petr Břenek.