Využití odpadů v domácnostech k vytápění

Netříděný odpad z plastů, papíru a kartonů skončí většinou na skládkách komunálního odpadu (KO), v lepším případě ve spalovnách. Jeho nemalá část je ale nekontrolovatelně spálena v nekvalitních domácích topeništích, což znamená dramatické zhoršení ovzduší v okolí zdroje. Přitom i tento materiál lze v lokálních topidlech spálit účinně a přiměřeně ekologicky. Výsledkem je teplo a omezení vzniku odpadů.

Majitelům rodinných domů a chalup je třeba umožnit energetické využití té části odpadů z domáností, kterou lze spoluspalovat v lokálních topidlech. Na druhé straně musí být jasně řečeno, čím se topit opravdu nesmí a proč.

Projekt a jeho cíle

Když zákazy nelze u občanů účinně kontrolovat, jedinou možností je osvěta. Ale nikoliv  negativní, tj. „nespalovat odpady či plasty“, ale pozitivní, tj. „spalovat potenciální odpady ano, ale jen některé a za určitých podmínek a v určitých zařízeních“. Přitom je třeba respektovat zákon o odpadech i zákon o ochraně ovzduší. V rámi těchto tezí byl zpracován projekt, jehož cílem bylo:

a) předejít vzniku odpadů (dle nové evropské rámcové směrnice o odpadech),

b) zvýšit finanční prostředky pro odpadové hospodářství a úspory pro občany,

c) snížit emise z domácích topenišť pri nekontrolovatelném spalování vlhké či kontaminované celulózy a ligninu (natřeného dřeva, mokrých pilin, vlhkých štěpek a slámy), plastů a olejů.

Cíl měl být naplněn:

1) Částečnou náhradou primárních paliv využitím přídavků odpadů na bázi:

- celulózy a ligninu (palivové a demoliční dřevo, přepravní palety a bedny, piliny, kůra, odřezky z údržby zahrady, novinový, balicí, kancelářský a skartovaný papír, kartonáž, lepenka),

- obilnin (nepoživatelné ztvrdlé či plesnivé pečivo, chléb, zrní či mouka),

- nápojových kartonů (tetrapaků),

- plastů (vybrané druhy a v malých dávkách).

2) Zvýšení účinnosti spalování těchto materiálů z obvyklých 50 % až na 95 % řízeným spoluspalováním v teplovodních krbech s akumulačním zásobníkem teplé vody.

Teplovodní krb

Teplovodním krbem se v tomto případě rozumí uzavřený krb o výkonu 25 až 50 kW, s pláštěm kolem ohniště naplněným vodou (tedy nikoliv jen s vodním výměníkem na kouřové komoře nebo krbová kamna s teplovodní vložkou), s přívodem primárního a sekundárního a případně i terciálního předehřátého vzduchu do ohniště. Provozován je do akumulačního zásobníku tepelné energie, tedy nezávisle na vnějších teplotách, neustále na plný jmenovitý výkon, s teplotami ohniště přes 850 °C a s dostatečným přebytkem spalovacího vzduchu. Reálné využití energie paliva je zde přes 80 %, při dodatečných výměnících až 95 %, emise jsou nízké.

V tomto topidle lze za určitých podmínek účinně spouspalovat potenciální domovní odpady bez negativních účinků na životní prostředí. A co může být palivem jaké a jsou podmínky jejich spoluspalování?

Odpad jako palivo

V souladu s evropskou rámcovou směrnicí o odpadech je potencionálním palivem z domácností či kanceláří a provozů právnických i fyzických osob vše hořlavé, co by se jinak stalo odpadem a co může být energeticky využito při srovnatelných imisních limitech, jakých je dosahováno obvyklými primárními palivy (hnědé uhlí, palivové dřevo) při reálném provozu běžných domácích kotlů a kamen (nezaměňovat s alternativními palivy vyráběnými již přímo z odpadů).

- Dřevní odpad

Podle legislativy není nutné preferovat úpravu odpadu pro jeho opětovné použití nebo jeho recyklaci či následné energetické využití. Je ale nutné pečlivě zvážit, co lze bez problémů a škodlivých emisí v teplovodním krbu spoluspalovat a co již ne.

Konkrétním příkladem je palivové dřevo, piliny, štěpka či sláma. Ačkoliv by měly být dle zákona o odpadech zařazeny mezi odpady (s výjimkou biomasy pěstované přímo na plantážích výhradně pro energetické využití, např. rychle rostoucí vrba, topol či osika), tak je s nimi běžně zacházeno a jsou obchodovány mimo tento zákon a jsou legálně dokonce s podporou státu (dotace SFŽP) spalovány i v domácích topeništích.

Na druhé straně je dnes mezi odpady zbytečně zařazováno např. dřevo z probírky sadů nebo staré dřevěné palety, bednění či trámy a podlahy jen proto, že je nelze jednoduše zpracovat na takové rozměry, které by prošly malými dvířky kamen či se vešly bez problémů do násypky běžných kotlů.

Dřevo s nebezpečnými nátěry je však třeba i nadále považovat za nebezpečný odpad a v žádném případě ho ani v teplovodním krbu nespalovat!

- Papír a lepenka

Podobně zmuchlaný balicí či novinový a skartační papír či kusy lepenkových krabic lze s výhodou použít při zapalování krbu – nejen že pak nejsou třeba žádné tuhé či tekuté podpalovače na chemické bázi (s horšími emisemi a i nebezpečné), ale krb se rychleji rozhoří na vysokou teplotu a dříve dosáhne nižších emisí. Do běžných kotlů a kamen se však zmuchlané v dostatečném množství nevejdou a složené bez přístupu vzduchu pouze doutnají s vysokými emisemi a sazemi. V každém případě však zcela nevhodný je křídový papír (barevné časopisy), který příliš zanáší popelem ohniště a snižuje účinnost spalování.

- Zbytky potravin

Spalování prošlých či znehodnocených potravin z obilnin, které již nelze použít pro potravinářské účely, nečiní v teplovodním krbu také žádné potíže, i  když jejich výhřevnost je vzhledem k jejich vyšší vlhkosti relativně malá, takže z počátku potřebují dostatek přídavného paliva, což v malých topeništích kotlů a kamen nemají. Spalování jiných, především živočišných potravin je však nesmyslné, neboť energetický zisk je díky jejich vysoké vlhkosti spíše záporný a pachové emise vysoké.

- Nápojové kartony

Nápojové kartony jsou několikavrstvým obalem, takže jejich recyklace činí od začátku potíže a stále jsou hledány způsoby, jak je smysluplně využít. Jejich využití slisováním do konstrukčních desek po letech pokusů zcela selhalo a papírnám jejich polyetylenová vrstva ucpává síta. Na skládku též nepatří a ve spalovně komunálních odpadů je díky jejich vysoké výhřevnosti také nevidí rádi. Jejich tříděný sběr je navíc smysluplný jen tam, kde je vysoká koncentrace jejich výskytu (sídliště), ve vilové zástavbě je čistě ztrátový.

Proto jejich přímé energetické využití rovnou na místě jejich výskytu, tedy v teplovodním krbu rodinného domku v počtu několika kusů za večer do roztopeného ohniště se jeví jako nejvhodnější a bez nějakého zásadnějšího záporného vlivu na emise a životní prostředí.

- Textilní vlákna

Co se týče textilních vláken, zde je třeba rozlišovat, z čeho vznikla, a dále zajistit jejich případné spalování za vyšších teplot, tedy za přístupu dostatku vzduchu (po malých částech a v jednotlivých vrstvách) a s co nejmenší vlhkostí. Za těchto podmínek spalování rostlinných vláken (len, bavlna) nečiní žádné potíže, zatímco u živočišných (vlna, pravé hedvábí) a především pak umělých vláken je třeba jisté obezřetnosti, tedy je spalovat jen v dostatečně rozhořeném krbu a opravdu jen výjimečně a ve zcela minimálních množstvích, aby nedocházelo k překročení místních imisních limitů.

- Tekutá paliva

Spalování tekutých paliv bez speciálních hořáků je v kotlích obecně, a tedy i v krbech, prakticky nemožné. Proto jsou tato možná paliva některými občany přeměňována na pevné např. jejich smícháním s pilinami. Při jejich případném spoluspalování v krbech je však třeba respektovat jejich několikanásobnou výhřevnost oproti dřevu, což ve spojení s několikanásobně kratším časem jejich hoření znamená, že i v krbu při zcela otevřeném primárním vzduchu je lze dokonale spalovat jen po malých dávkách, které respektují maximální okamžitý výkon krbu. A to je důvod, proč jejich spoluspalování v běžných kotlích s minimem vzduchu či v kamnech malých výkonů je zcela nesmyslné, neboť nejen že se využije jejich energetický obsah jen částečně, ale neshořené uhlovodíky rychle zanesou teplosměnné plochy a trvale sníží účinnost kotle.

- Plastické hmoty

Nutno zdůraznit, že plasty, včetně těch odpadních, jsou v prvé řadě kvalitní chemickou surovinou, kterou je vhodné přednostně využít materiálovou recyklací. Jejich, bohužel dnes zcela běžné, spalování v běžných domácích kotlích, kamnech a teplovzdušných krbech nelze v žádném případě tolerovat, natož doporučovat.

Výjimkou je spolusplování malých množství netříděných plastových odpadů spolu s palivovým dřevem (nebo dřevními briketami) v kvalitních teplovodních krbech (s krbovou vložkou). Proces spalování se v nich totiž blíží podmínkám spaloven nebezpečných odpadů: teplota je přes 850 °C a dlouhý plamen ze dřeva (za přebytku spalovacího vzduchu) zajišťuje zdržení škodlivin v této teplotě po dobu alespoň dvou sekund.

Emise podle normy

Porovnatelné emisní limity při spoluspalování musí vycházet z energetického ekvivalentu, tedy vyprodukovaného množství tepla. U dřeva jsou jednoznačně nižší než u hnědého uhlí, a jestliže např. plasty mají skoro trojnásobnou výhřevnost než hnědé uhlí či dřevo (přes 40 MJ/kg oproti 14,6 MJ/kg u uhlí), a jsou v teplovodním krbu spoluspalovány s dvojnásobnou účinností než hnědé uhlí v běžném kotli při malém výkonu, tak výsledné emise při spálení 1 kg plastů za vysokých teplot přes 850 ºC a při přebytku spalovacího vzduchu v teplovodním krbu je třeba porovnávat se spálením asi 5,5 kg hnědého uhlí při nízkých teplotách do 400 ºC a při nedostatku vzduchu v utlumeném ohništi běžného kotle nebo kamen, jak se běžně dnes v 95 % děje. I odpovídající obsah popelovin hovoří v neprospěch hnědého uhlí, jehož 20% obsah popele vynásobený 5,5 kg uhlí dá celkem 1,1 kg popele, zatímco obsah popelovin při spoluspalování 1 kg plastů je zcela zanedbatelný, natož při spoluspalování těch opravdu minimálních množství plastů.

Porovnatelné imisní limity budou proto s jistotou (dokonce i při spoluspalování vybraných plastů) v teplovodních krbech za výše uvedených optimálních podmínek nižší než při spalování hnědého uhlí v kotlích, zvláště pak ty průměrné za delší časové úseky. A vzhledem k tomu, že teplovodní krby lze využít jen ve vilové či rekreační zástavbě, tedy tam, kde je malá koncentrace těchto zdrojů, rozhodně není třeba mít obavy z možného zamořování ovzduší nad únosnou míru.

Úspěšná realizace

Projekt byl vybrán jako finalista soutěže Business Leaders Forum 2005, jako finalista české části prestižní celosvětové soutěže nejlepších energeticky úsporných projektů ENERGY GLOBE AWARD 2008 a získal uznání v soutěži Cena inovace 2008. V praxi je již několik let úspěně realizován v běžném rodinném domě Praze a má mnoho následovníků.

V teplovodním krbu se topí zpravidla jednou za dva dny asi deset hodin, během nichž se nahřeje akumulační zásobník s 2560 litry vody z 15 °C na 95 °C, což stačí na vytápění domku na dva až tři dny.

V jednom roce se například topilo starou dřevěnou podlahou z rekonstruované nemovitosti, v jiném roce byl spálen kontejner větví z probírky jednoho pražského sadu. Každoročně se tu spálí desítka dřevěných palet, přes 100 kg novin, kartonů a kancelářského papíru, asi 30 kg tetrapaků, přes 10 kg plastů a přes 20 kg zbytků potravin. Úspory za palivo jsou v řádu několika tisíc Kč ročně (podle druhu nahrazovaného paliva), další úspory jsou za odvoz odpadu. Popel z krbu se dá využít jako prvotřídní hnojivo.

Účinnost spalování domácích odpadů je zde trvale 80– 95 %, což vysoce převyšuje energetické využití ve spalovně komunálního odpadu, kde je konečná účinnost (včetně svozu odpadu) kolem 50 %. Z hlediska emicí a imisí je zařízení mnohem čistší než například teplovodní kotel při spalování hědého uhlí.

Autor: JUDr. Ing. at Ing. Mgr. Petr Měchura

Celý článek vyšel v čísle 6/10 časopisu Energie 21