W artykule przedstawiam wyniki badań poziomu emisji zanieczyszczeń gazowych w spalinach i zawartości substancji szkodliwych w odpadach paleniskowych podczas współspalania paliw konwencjonalnych z wytypowanymi odpadami bytowymi w paleniskach kotłów grzewczych.

Od kilkunastu lat w Polsce powszechnym zjawiskiem jest spalanie odpadów bytowych w domowych urządzeniach grzewczych. Z początkiem wieku proces ten został nagłośniony i napiętnowany. W licznych artykułach i audycjach wskazywano na degradację środowiska wywołaną spalaniem śmieci.

Podkreślano uciążliwość społeczną takich zachowań, którym towarzyszy nieprzyjemny, gryzący zapach czy nadmierna emisja pyłu. Duży wpływ na rozprzestrzenienie się zjawiska spalania śmieci miało zubożenie społeczeństwa, wzrost cen paliw i energii oraz nieuregulowana polityka w zakresie gospodarowania odpadami. Wraz ze wzrostem cen nośników nastąpił wzrost zapotrzebowania na energię cieplną i elektryczną.

Wprowadzenie do oferty handlowej nowych konstrukcji kotłów, palników i innych szeroko rozumianych urządzeń grzewczych na pewno ograniczyło zjawisko spalania odpadów w domowych kotłowniach. Warto zauważyć, że duża część użytkowników urządzeń grzewczych nie zdecydowała się na wymianę swoich źródeł ciepła na automatyczne, jednopaliwowe, wysokosprawne jednostki.

Dokonywano zakupów urządzeń wielopaliwowych, z objętościowo dużą komorą spalania, z ręcznym zasypem paliwa. Wzrost sprzedaży kotłów automatycznych nastąpił po wprowadzeniu w ich konstrukcji dodatkowego rusztu, tzw. awaryjnego, nad paleniskiem automatycznym.

Co można spalać?

W urządzeniach grzewczych dopuszcza się, oprócz paliw podstawowych (węgiel kamienny, brunatny, drewno opałowe, pelety), spalanie:

* odpadów z gospodarki leśnej;

* odpadów z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli (kora, korek, trociny, wióry, ścinki, drewno);

* odpadów z produkcji oraz z przetwórstwa masy celulozowej, papieru i tektury (odpady z kory i drewna, mechanicznie wydzielone odrzuty z przeróbki makulatury i tektury);

* odpadów z opakowań włącznie z selektywnie gromadzonymi komunalnymi odpadami opakowaniowymi (opakowania z papieru i tektury, opakowania z drewna), drewno, papier i tektura. W przypadku gdy drewno i jego odpady są zanieczyszczone impregnatami i powłokami ochronnymi, które mogą zawierać związki chlorowco-organiczne lub metale ciężkie, należy je przekazać firmie odbierającej odpady. Spalanie takiego drewna jest zabronione.

Spalanie zgodnie z paragrafem

Urządzenia, w których spala się przynajmniej jedno z powyższych paliw, musi być dostosowane do spalania danego rodzaju odpadu i potwierdzone odpowiednią deklaracją producenta.

W Polsce najważniejszym dokumentem regulującym gospodarkę odpadów jest Ustawa o odpadach z dnia 14 grudnia 2012 r. (Dz. U. 2013 poz. 21, rozdział 2) [2]. Dopełnieniem Ustawy są Uchwały Rad Miejskich i Gmin dotyczących utrzymania czystości i porządku. Za nieprzestrzeganie zakazu spalania odpadów, zgodnie z art. 71 Ustawy o odpadach [2], użytkownik podlega karze aresztu albo grzywny (mandat 500 zł lub grzywna do 5000 zł) [4].

Ponadto w sytuacji, gdy dochodzi do złamania przepisów przeciwpożarowych i spowodowania uciążliwo­ści w wyniku palenia odpadów, można ukarać właściciela nieruchomości zgodnie z art. 144 Kodeksu cywilnego. Właściciel posesji jest zobowiązany powstrzymywać się od działań, które zakłócałyby korzystanie z nieruchomości sąsiednich ponad przeciętną miarę, wynikającą ze społeczno-gospodarczego przeznaczenia nieruchomości i stosunków miejscowych.

Z Ustawy o odpadach [2] wynika, że spalanie śmieci jest możliwe tylko w spalarniach odpadów. Spalanie w kotłach, urządzeniach do tego przystosowanych, wyposażonych w instalacje oczyszczania spalin ogranicza emisję dioksyn o ponad 700 razy niż podczas spalania odpadów w domowym kotle grzewczym [7]. Proces spalania w warunkach domowy odbywa się w niskich temperaturach, często w wodnych, stalowych komorach spalania. Urządzenia grzewcze w większości przypadków pracują bez zasobnika ciepła.

Często są przewymiarowane w stosunku do wielkości instalacji grzewczej i zapotrzebowania cieplnego budynku. Taki stan rzeczy sprawia, że domowe źródła ciepła pracują w trybie włącz-wyłącz, podgrzewając medium grzewcze do zaledwie 35÷45oC, gdzie optymalna temperatura powrotu wody z instalacji powinna wynosić 55÷60oC, a normalna temperatura zasilania 75÷80oC. Czynniki te wpływają na jakość procesu spalania, a tym samym na nadmierne wydzielanie się zanieczyszczeń, w tym produktów niezupełnego spalania.

Tlenek i dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, metale ciężkie, kadm, chlorowodór i cyjanowodór to tylko część szkodliwych substancji, jakie powstają w trakcie spalania w przydomowych kotłowniach. Narzucając do takich palenisk odpady bytowe, np. jeden kilogram polichlorku winylu (PCV), z którego wykonane są wykładziny, butelki, otoczki kabli, folie, powstaje aż 280 litrów chlorowodoru, który w połączeniu z parą wodną tworzy kwas solny [5].

Z jednego kilograma pianki poliuretanowej (buty, odzież, meble) do powietrza emituje się aż 50 litrów cyjanowodoru, który tworzy z wodą kwas pruski [6]. Przy spalaniu sklejki czy płyty wiórowej emitowany jest do środowiska formaldehyd. Bardzo niebezpieczne dla zdrowia jest również spalanie tworzyw sztucznych typu PET, odpadów z gumy czy lakierowanych materiałów. W wyniku domowej, termicznej utylizacji tej grupy produktów wprowadzane są do atmosfery rakotwórcze dioksyny, których toksyczny wpływ na zdrowie może objawić się dopiero po kilkudziesięciu latach, np. w postaci chorób nowotworowych [3].

Ważnym, często pomijanym zjawiskiem w trakcie opalania urządzeń grzewczych odpadami komunalnymi jest spalanie wilgotnych, mokrych śmieci. Proces taki prowadzi do obniżenia temperatury spalania i wydzielenia dużych ilości tlenku węgla, co prowadzi do zarastania kanałów konwekcyjnych w urządzeniu grzewczym i zawężaniu przekroju przewodów kominowych. Skutkiem tego procesu jest niewłaściwy wypływ produktów spalania z emitora, co prowadzi do zatrucia, a w konsekwencji może przyczynić się do śmierci.

Próba

W Zakładzie Badań Urządzeń Energetycznych w Łodzi podjęto próbę określenia poziomu emisji zanieczyszczeń gazowych w spalinach i zawartości substancji szkodliwych w odpadach paleniskowych podczas współspalania paliw konwencjonalnych z wytypowanymi odpadami bytowymi w paleniskach kotłów grzewczych. Badania przeprowadzono na niskotemperaturowym kotle c.o. z ręcznym zasypem paliwa, o znamionowej mocy cieplnej 15 kW. Kocioł posiadał wymiennik stalowy. W tabeli 1 przedstawiono wyniki analiz, odpadów paleniskowych na zawartość metali ciężkich pochodzących ze spalania węgla kamiennego z odpadami komunalnymi.

zawartość metali ciężkich pochodzących ze spalania węgla kamiennego z odpadami komunalnymi

W tabeli 2 przedstawiono wyniki emisji podczas spalania węgla kamiennego z odpadami bytowymi.

wyniki emisji podczas spalania węgla kamiennego z odpadami bytowymi

W tabeli 3 przedstawiono wyniki analiz, odpadów paleniskowych na zawartość metali ciężkich pochodzących ze spalania drewna opałowego z odpadami komunalnymi.

zawartość metali ciężkich pochodzących ze spalania drewna opałowego z odpadami komunalnymi

W tabeli 4 przedstawiono wyniki emisji podczas spalania drewna opałowego z odpadami bytowymi.

wyniki emisji podczas spalania drewna opałowego z odpadami bytowymi

Podsumowanie

Po spaleniu wytypowanych odpadów bytowych z węglem kamiennym jako paliwem podstawowym nie stwierdzono w próbkach popiołów nadmiernych zawartości pierwiastków metali ciężkich w porównaniu z zawartością metali ciężkich w próbkach ślepych. Nieliczne podwyższone zawartości metalu ciężkiego w próbce popiołu, w stosunku do próbki ślepej, nie świadczą o spalaniu odpadów bytowych. Przekroczenia te mogą być spowodowane np. błędami analizy, zużyciem aparatury analitycznej, zużyciem detektora pierwiastka w urządzeniu pomiarowym, a także pierwotną zawartością poszczególnych metali w paliwie.

Po spaleniu wytypowanych odpadów bytowych z drewnem opałowym jako paliwem podstawowym stwierdzono w próbkach popiołów nadmierne zawartości pierwiastków metali ciężkich w porównaniu z zawartością metali ciężkich w próbkach ślepych. Występowanie Mn > 100 ppm, Cr > 100 ppm oraz Zn > 200 ppm w popiele może świadczyć o uprzednim spalaniu odpadów pochodzenia PET lub gumy.

W próbkach pobranych z kanałów konwekcyjnych kotła i sond probierczych stwierdzono podwyższone zawartości metali ciężkich w porównaniu do próbek popiołów. Występowanie Pb > 200 ppm, Ni > 100 ppm, Mn > 1000 ppm, Cu > 100 ppm, Cr > 100 ppm oraz Zn > 500 ppm w osadzie z wymiennika może świadczyć o uprzednim spalaniu odpadów pochodzenia PET, gumy, płyty wiórowej lub kolorowych gazet.

W trakcie spalania odpadów bytowych z paliwami podstawowymi następuje wzrost emisji tlenku węgla, sumy węglowodorów organicznych (TOC) oraz pyłu w porównaniu do emisji ze spalania jednorodnych paliw podstawowych.

Spalaniu odpadów bytowych towarzyszy nieprzyjemny zapach i pogarsza się stan psychofizyczny osób będących w pobliżu emitora.

Ciągi konwekcyjne kotła oraz przewody kominowe ulegają znacznemu zarastaniu sadzą. Kanały konwekcyjne uległy zawężeniu światła o około 50%.

Filtry aspiratora pyłu w krótkim czasie (2-3 minuty) ulegają całkowitemu zaklejeniu. Powierzchnia osadcza filtrów jest sztywna, pokryta czarną masą. Nawet lekkie zgięcie filtra powoduje jego pękanie. Świadczy to o skraplaniu i zestalaniu się na elementach toru pomiarowego par tworzyw sztucznych powstałych po niecałkowitym spaleniu się materiału badanego.

Czas przebywania mieszanki paliwo + odpad w komorze paleniskowej oraz temperatura procesu spalania wewnątrz kotła jest niewystarczająca do całkowitego spalenia odpadu.

Analiza tylko próbek popiołów z domowych palenisk jest niewystarczająca do stwierdzenia, czy użytkownik urządzenia grzewczego spalał w nim odpady bytowe (tworzywa sztuczne i ich pochodne), czy też nie.

Każdorazowo przy próbie analizy metali ciężkich w popiele należy wykonać oznaczenie metali ciężkich w próbce paliwa. Zawartość metali ciężkich w paliwie jest różna w zależności od gatunku opału oraz jego pochodzenia.

Artur Zając

Literatura:

[1]. PN-EN 303-5:2012 „Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW – Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie”.

[2]. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. 2013 poz. 21).

[3]. http://www.akademiaodpadowa.pl, luty 2015, Marta Tarabuła-Fiertak, Zdrowotne i środowiskowe skutki spalania odpadów w piecach domowych.

[4]. Katarzyna Komar, „Strażnik miejski sprawdzi, czym palisz w kominie”.

[5]. Marcin Stepniak, „Spalanie odpadów w domowych warunkach”.

[6]. Emilia Seweryn, „Czym grozi spalanie śmieci w domowych piecach?”.

[7]. http://www.malopolska.pl, „Zadbajmy o czyste powietrze”, marzec 2015.

Jedna myśl na temat “Popiół z kotła a (nie)ekologiczne spalanie

  • 17 października 2018 o 09:54
    Permalink

    Główne problemy, związane z paleniem w piecu:
    1) mało tlenu, przez co jest niska sprawność ( skutkiem jest niska temperatura spalania ), tworzy się syf w dymie i kominie, „truje się” łąki do wypasu zwierząt sąsiada ( „mleko” w sklepie to bielona woda, mało kto hoduje krowy ),
    2) brak wymienników ciepła za piecem, co na oko zgaduję, że podnosi sprawność ze dwa razy – pewnie będą na to dopłaty za kilka lat,
    3) monopol na rynku pomp ciepła – do wyboru pewnie belgijskie, lub belgijskie:)
    4) brak analiz=badań i szkoleń nie będących zgodnych z zastosowaniem dopłat unijnych,
    5) brak automatyki pieców,
    6) ciekawe, kto ostatnio otworzył hurtownię chińskich rurek miedzianych do paneli – nie od wczoraj wiadomo, że aby dobrze zarobić to, prawo trzeba sobie zamówić:D
    7) brak pieców o pracy impulsowej – z automatycznym podpałem ( takim do podpalania paliwa ), niestosowanie automatycznych podajników,
    8) nieocieplone stropy, niestosowanie „obsolete” kasetonów ( ocieplenie wewnętrzne w poprawnie wentylowanych pomieszczeniach ), nieszczelna stolarka okienna, niechodzenie w domu w polarze,
    9) bieda energetyczna, 500+ trochę to poprawiło
    10) muł bagienny w jednej trzeciej „węgla”, palenie wodą z węglem, niesuszenie paliwa przed spalaniem, nierozdrabnianie paliwa,
    11) stygmatyzowanie „palenia śmiećmi” – bez argumentów – lepiej wyrzucić na ekokupę,
    12) sortowanie jedynie opłacalnych śmieci,
    13) życie w pustych domach ( jedna osoba używa dwóch pokoi, dwie też, trzy trzy pokoje, itd. reszta to zbytek ),
    14) spalanie śmieci we zwykłych piecach jest bardzo szkodliwe – przekonałem się o tym, jednakże poprawne ich spalanie w spalarni jest moim naukowym zdaniem lepsze, od zakupu na kredyt ekobubla pospawanego z papieru.

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij