Vědci našli řešení pro využití čistírenských kalů

ABSTRACT: Sewage sludge and brick rubble can become part of a quality substrate for green roofs, facades and walls. This was the focus of a research project funded by the Czech Technology Agency and conducted by researchers from Brno University of Technology and Czech Technical University in Prague.

Oba se totiž mohou stát součástí kvalitního substrátu pro zelené střechy, fasády i stěny. Lze je také využít jako součást pěstebního substrátu pro přípravu rozchodníkových koberců. Na projektu REVOZIM se podílely týmy řešitelů z Centra AdMaS při Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně (VUT) spolu s vědci z Univerzitního centra energeticky efektivních budov při ČVUT (UCEEB). Finančně ho podpořila Technologická agentura České republiky v rámci Programu Národního centra kompetence. Název projektu je akronymem delšího názvu Recyklace vody a odpadů v rámci zelené infrastruktury měst. Projekt se zabývá jak využitím odpadů s obsahem organiky, tak technickým řešením a strategiemi v oblasti nakládání s vodami. Předpokládá se, že řešení využijí spíše menší města a obce, které mají do 10 tisíc obyvatel.

KAM S NÍM?

Čistírenský kal (ČK) produkovaný čistírnami odpadních vod (ČOV) je jedním z jejich nezbytných odpadních toků. Často se objevuje otázka, zda by bylo možno jej dále využít. „Čistírenský kal obvykle končí na skládkách a na zemědělské půdě. Tyto způsoby využití jsou však zákony, předpisy ale i technicky velmi limitované. Jinými slovy, není tak jednoduché se ho zbavit, neboť se s ním musí nakládat podle zákona č. 541/2020 Sb., o odpadech v platném znění. To znamená, že má své katalogové číslo, a mohou s ním nakládat pouze osoby, které disponují příslušným oprávněním a v zařízení k tomu účelu určeném a povoleném.

V návaznosti na podmínky dané novou odpadovou legislativou je zřejmé, že některé ze stávajících způsobů využití a odstranění kalů nebudou dále možné, proto se stále hledají a ověřují technologie jeho efektivního zpracování, optimálně formou jeho materiálového využití se zohledněním jeho užitečných vlastností, tj. obsahu živin a organických látek, ale též z pohledu jeho energetického potenciálu,“ vysvětluje Ing. Tomáš Chorazy, Ph. D., vědecký pracovník a zástupce ředitele pro vědu, výzkum a inovace AdMAs, který byl členem řešitelského týmu vědců z výzkumného centra AdMaS. Jedním z potenciálních řešení bylo termické zpracování kalu do podoby pevného uhlíkatého zbytku/produktu určeného k dalšímu využití – biocharu/biouhlu. Získaný produkt potom vhodně kombinuje zachování původních užitečných vlastností a přidává nové – stabilní uhlík a zvětšený měrný/specifický povrch.

Obrázek č. 1: Biouhel vyrobený z ČK je pevný uhlíkatý produkt získaný mikrovlnnou torrefakcí čistírenského kalu technologií EMT 01, má v případě čistého materiálu kalorickou hodnotu v poměrně širokém rozmezí 9-13 MJ/kg a závisí na původním množství organického uhlíku obsaženého v sušeném kalu. Z výsledků projektu dále vyplývá výrazný vliv případných aditiv. 

OVĚŘENÁ TECHNOLOGIE

V Centru AdMaSbyla zpracována ověřená technologie výroby pevného uhlíkatého produktu, tj. biocharu/biouhlu procesem mikrovlnné torrefakce (MT), tedy slabé mikrovlnné pyrolýzy, s ohledem na jeho materiálovou transformaci. „Výrobní postup získání biouhlu představuje několik kroků, tak, aby bylo možné využití procesní mate­riálové transformace kalu formou mikrovlnné torrefakce, a v navazujících aplikacích využít nutriety a další látky z kalu, a to ideálně formou výroby substrátu do zelených střech, zelených parkovišť a podobně. Důležité je minimalizovat účinky kontaminantů (těžkých kovů, mikroplastů, organických polutantů apod.), které kal rovněž obsahuje.

TECHNOLOGIE NENÍ SLOŽITÁ

Pro využití biouhlu v substrátech je zásadní jeho schopnost vázat vodu díky získanému specifickému povrchu. To je potom využitelné ve stejných aplikacích. Technologie zahrnuje tři hlavní kroky, které byly provozně ověřeny:

• solární sušení (aplikovatelné u malých a středních ČOV),

• peletizaci (včetně případného předchozího směšování s aditivy) a

• mikrovlnnou torrefakci.

Sušení se testovalo solárním sušením na pilotní instalaci solární sušárny v lokalitě Třešť. Potvrdilo se, že čistírenský kal je z pohledu dosažení optimální sušiny dále vhodný pro peletizaci. Ta se ověřovala na komerčním peletizačním lisu ProPelety, kdy ze vzorků sušeného kalu, resp. směsí kalu s aditivy proběhla výroba pelet I. Kategorie.

Na vzorcích „předpřipravených“ těmito technologiemi se pak aplikovala mikrovlnná torrefakce. Prokázalo se, že tato technologie představuje vhodný výrobní postup zpracování čistírenského kalu do formy biouhlu.

VYUŽITÍ RECYKLOVANÝCH MATERIÁLŮ

Ve spolupráci výzkumných týmů VUT v Brně a ČVUT v Praze byly vypracovány dva užitné vzory: substrát pro zelené střechy a substrát pro zakládání rozchodníkových koberců. „Technická řešení obou užitných vzorků jsou založena na využití recyklovaného kameniva a biuhlu, tj. pyrolyzovaného stabilizovaného čistírenského kalu. Užitné vzory jsou chráněny Úřadem pro průmyslové vlastnictví pod číslem CZ 34637 U1 a CZ 34638 U1 a představují řešení náhrady části primárních materiálů v souladu s principy cirkulární ekonomiky.

Hlavními složkami substrátů jsou tříděný stavební recyklát na bázi cihelné drti, který slouží jako anorganická, částečně vododržná složka substrátu, a biouhel na bázi pyrolyzovaného stabilizovaného čistírenského kalu, který představuje stabilní organickou složku substrátu. Kromě těchto složek substráty obsahují další konvenční organické a anorganické složky, jakými jsou expandovaný jíl, spongilit a kompost, nebo rašelina,“ popsal produkt Tomáš Chorazy. Specifickým recyklovaným materiálem obou typů substrátů je biouhel. Ten může být vyroben různými cestami z různých organických odpadů. V biouhlu jsou organické látky stabilizovány a při jejich přidání do půdy nebo substrátu je jejich rozklad výrazně pomalejší než v případě organické hmoty, která nebyla stabilizována.
 

Zpracováno podle podkladů centra AdMAS a s využitím informací z článku publikovaného v časopise Energie 21