Ενεργειακή Αξιοποίηση των οικιακών αποριμμάτων με τη σύγχρονη τεχνολογία της αναερόβιας ζύμωσης

Στο άρθρο αυτό θα αναφερθούμε σε ένα θέμα το οποίο έχει εξελιχθεί σε ένα πολύ σοβαρό πρόβλημα. Ολοι γνωρίζουμε οτι υπάρχει σήμερα σε πανελλαδική κλίμακα ένα αδιέξοδο ως πρός την ασφαλή τελική διάθεση των οικιακών απορριμμάτων με όλες τις δυσμενείς συνέπειες που έχει αυτό στην υγεία των πολιτών και του περιβάλλοντος. Αυτό οφείλεται στο ότι δέν υπάρχει ακόμη ένα πρόγραμμα ολοκληρωμένης και αξιόπιστης διαχείρισης των οικιακών απορριμμάτων.

Οι περισσότερες χωματερές στην Ελλάδα λειτουργούν χωρίς να τηρούνται οι στοιχειώδεις κανόνες υγειονομικής ταφής δεδομένου οτι η σχετική τεχνογνωσία στη χώρα μας δέν είναι γνωστή, δέν εφαρμόζεται και συνεπώς δέν είναι δυνατόν να ασκηθεί οιοσδήποτε έλεγχος. Αποτέλεσμα όλων αυτών είναι να καταδικασθεί η Ελλάδα από το Ευρωπαϊκό Δικαστήριο δύο φορές, το 1992 και το 1997 γιά παραβίαση των οδηγιών της Ευρωπαϊκής Ενωσης σχετικά με την ανεξέλεγκτη διάθεση των απορριμμάτων. Αλλά και πρόσφατα η Ευρωπαϊκή Επιτροπή αποφάσισε να παραπέμψει την Ελλάδα στο Ευρωπαϊκό Δικαστήριο γιά τις παράνομες χωματερές οι οποίες λειτουργούν ανεξέλεγκτα σε πολλές περιοχές της χώρας, αλλά και γιά τα ελλιπή μέτρα επεξεργασίας των λυμάτων των Αθηνών πρίν αυτά καταλήξουν στον Σαρωνικό κόλπο.

Είναι γνωστοί από αρκετά χρόνια ωρισμένοι τρόποι διάθεσης των απορριμμάτων και συγκεκριμένα:
• Η υγειονομική ταφή (ΧΥΤΑ), και
• Η καύση.

Πιστεύω οτι δε χρειάζεται να αναφερθώ στους ΧΥΤΑ διότι η λύση αυτή έχει απορριφθεί, θα μπορούσα να πω, από το σύνολο του Ελληνικού λαού. Άλλωστε όταν οι ΧΥΤΑ κλείνουν συνεχώς στις χώρες-μέλη της Ευρωπαϊκής Ενωσης και η σχετική οδηγία της Ευρωπαϊκής Επιτροπής απαγορεύει από το τέλος του 2004 δηλ. από πρώτης Ιανουαρίου 2005 τη διάθεση στους ΧΥΤΑ υλικών ενεργειακά εκμεταλλεύσιμων πάνω από 5%, δέν χρειάζεται να γίνει οιαδήποτε αναφορά στη λύση αυτή. Επιτρέπεται μόνο η κατασκευή ΧΥΤΥ δηλ. χώρων στους οποίους θα μεταφέρονται ό,τι μένει υπόλοιπο από υλικά των οποίων έχουμε ήδη εκμεταλλευθεί την ενέργειά τους (Χώροι Υγιεινής Ταφής Υπολειμμάτων). Η απόθεση υλικών σε ειδικά διαμορφωμένους ασφαλείς χώρους θα επιτρέπεται μόνο γιά τα ιδιαιτέρως τοξικά απόβλητα, γιά ό,τι μένει από την επεξεργασία των εκρηκτικών και γιά τα πυρηνικά κατάλοιπα, δηλ.γιά υλικά ύψιστης επικινδυνότητας, ελπίζοντας οτι σύντομα θα βρεθεί επιστημονικός τρόπος ασφαλούς επεξεργασίας των, ώστε να καταστούν και αυτά ακίνδυνα γιά το περιβάλλον και κατ’ επέκταση και γιά τον άνθρωπο.

Η ΚΑΥΣΗ είναι μια παλαιά μέθοδος διάθεσης των απορριμμάτων, άρχισε να εφαρμόζεται από το 1901 σε περιορισμένη κατ’ αρχάς κλίμακα και σταδιακά επεκτάθηκε διότι εξασφάλιζε κυρίως σε ψυχρές χώρες θέρμανση. Από τα μέσα του 1970 λειτουργούσαν στη Σουηδία 18 ‘αποτεφρωτήρες απορριμμάτων’ όπως λέγονται οι εγκαταστάσεις αυτές και μέχρι το 1985 έφτασαν τους 27. Ενώ από τη μία πλευρά οι αποτεφρωτήρες των απορριμμάτων αποτελούσαν βασικό οικονομικό στοιχείο μέρους της κοινωνίας της χώρας αυτής γιατί εργάζονταν πολλοί άνθρωποι γιά την συλλογή και μεταφορά των απορριμμάτων και γιά την διαλογή τους, από την άλλη λόγω των αυστηρών οδηγιών της Ευρωπαϊκής Επιτροπής σχετικά με τις εκπομπές ρύπων στο περιβάλλον, αναγκάσθηκαν να θέσουν εκτός λειτουργίας 7 μονάδες ενώ οι υπόλοιπες ανακατασκευάσθηκαν γιά να επιτευχθεί δραστική μείωση της μόλυνσης του περιβάλλοντος. Ενδεικτικά δίνονται στη συνέχεια ωρισμένες επιζήμιες συνέπειες από την καύση των απορριμμάτων:

• Μειωμένη ενεργειακή εκμετάλλευση των απορριμμάτων λόγω της μεγάλης περιεκτικότητάς τους σε υγρασία (μειομένη θερμογόνος ικανότητα δηλ. μειομένη παραγόμενη θερμότητα γιά να μπορέσομε να την χρησιμοποιήσομε γιά την παραγωγή ατμού σε ατμοπαραγωγό),
• Πολύ μεγάλη περίσσεια αέρος δηλ. απαιτείται μεγάλη ποσότητα αέρα γιά την εξασφάλιση γιά την καύση της βιομάζας του απαραίτητου οξυγόνου, περίπου 200%, δηλ. πολύ παραπάνω σε σύγκριση με τα συνήθη καύσιμα, πράγμα το οποίο καθιστά τους αποτεφρωτήρες εγκαταστάσεις πολύ μεγάλων διαστάσεων και συνεπώς πολύ ακριβούς,
• Παράγονται κατά την καύση φοβερά επικίνδυνα παραπροϊόντα όπως οι διοξίνες και τα φουράνια, και η τέφρα. Μέχρι τώρα έχουν ανιχθευθεί στα παράγωγα της καύσης περίπου 210 είδη από διοξίνες και φουράνια. Η αποδόμηση των ουσιών αυτών στη φύση ανάλογα και με το είδος τους διαρκεί από λίγα χρόνια έως και μερικές δεκαετίες. Από έρευνες προέκυψε οτι από τα 210 είδη διοξίνες και φουράνια, τα 17 είναι γιά τον άνθρωπο τόσο δηλητηριώδη όσο ο ανθρώπινος νούς δέν κατόρθωσε ακόμη να το συλλάβει.
Οι διοξίνες και τα φουράνια διαχέονται στο περιβάλλον όχι μόνο με τα παραγόμενα καυσαέρια αλλά και με την πτητική τέφρα στην οποία επικάθονται. Περαιτέρω ανευρίσκονται και στην υπόλοιπη τέφρα η οποία περιέχει βαρέα μετάλλα και η οποία συσσωρεύεται στο κάτω μέρος του αποτεφρωτήρα, στην τεφροδόχη. Η τέφρα αυτή αποτελεί ένα στερεό ιδιαίτερα τοξικό απόβλητο το οποίο πρέπει να διατεθεί σε χώρο αυστηρών κατασκευαστικών προδιαγραφών. Γιά την μείωση των κινδύνων αυτών χρησιμοποιούνται ειδικά φίλτρα, πανάκριβα, οι διαστάσεις των οποίων μπορεί να είναι μεγαλύτερες και από το μέγεθος της μονάδας.
• Λόγω των αυστηρών οδηγιών της Ευρωπαϊκής Επιτροπής γιά τα επιτρεπόμενα περιθώρια μόλυνσης του περιβάλλοντος από τις βιομηχανίες και συνεπώς και από τους αποτεφρωτήρες των οικιακών απορριμμάτων, πρέπει οι αποτεφρωτήρες να ανακατασκευάζονται συνεχώς ώστε η απόδοσή τους και η ποιοτική τους λειτουργία να συμβαδίζουν με τις προδιαγραφές, πράγμα το οποίο συνεπάγεται πρόσθετη και μεγάλη οικονομική επιβάρυνση.

Ως εκ τούτου, η καύση των απορριμμάτων περιορίζεται σήμερα διεθνώς.

Το μεγάλο λοιπόν πρόβλημα από τις διοξίνες  και τα φουράνια το αντιμετώπισαν στη Σουηδία με πάρα πολύ αυστηρά μέτρα ασφαλείας ώστε τελικά, η ποσότητα των στοιχείων αυτών που μέτρησαν σε ολόκληρη τη χώρα να ανέρχεται στην απίστευτη ποσότητα των 3 γραμμαρίων, πολύ κάτω από τα επιτρεπόμενα όρια της Ευρωπαϊκής Επιτροπής.
Μετά από όλα αυτά, θάθελα να αναφερθώ με λίγα λόγια σε μία τεχνολογία αρκετά παλαιά η χρήση της οποίας έχει επεκταθεί από αρκετά χρόνια και στην ενεργειακή αξιοποίηση των οικιακών απορριμμάτων: στην ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ.

Όπως γνωρίζομε τα οικιακά απορρίμματα αποτελούνται από τα ανακυκλώσιμα υλικά (χαρτικά, πλαστικά, μεταλλικά, ξύλα κλπ.), από τα αδρανή υλικά (μπάζα),  και από το υπόλοιπο κλάσμα το οποίο είναι η βιομάζα. Και τα μέν ανακυκλώσιμα θα πάρουν τον γνωστό δρόμο γιά ανακύκλωση, τα αδρανή εφ’ όσον δέν μπορούν να χρησιμοποιηθούν πλέον θα οδηγηθούν στους ΧΥΤΥ, και η βιομάζα η οποία αποτελεί περίπου το 47 έως 50% των οικιακών απορριμμάτων μπορεί να αξιοποιηθεί ενεργειακά όχι με την καύση, αλλα με την Αναερόβια Ζύμωση.

Η Αναερόβια Ζύμωση ξεκίνησε από την Αεριοποίηση η οποία χρησιμοποιήθηκε συγχρόνως το 1798 στη Γαλλία και στην Αγγλία γιά την εκμετάλλευση του άνθρακα (ήταν ένα είδος μετατροπής στερεών υλικών σε αέριο γι’ αυτό λεγόταν Αεριοποίηση). Με το παραγόμενο αέριο φωτίζονταν κατ’ αρχήν μεγάλα τμήματα του Λονδίνου και αργότερα το χρησιμοποίησαν γιά την κίνηση οχημάτων, σκαφών, ακόμη και τραίνων. Ιδιαίτερα μετά τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο και κατά την διάρκεια του δευτέρου, όταν τα συμβατικά καύσιμα ήταν σπάνια και μόνο γιά τις πολεμικές επιχειρήσεις διαθέσιμα, γιά την εξασφάλιση του αερίου-καυσίμου, εκτός από τον άνθρακα, άρχισε και η αεριοποίηση της βιομάζας: ξύλα, κλαδιά, φύλλα και χορτάρι κήπων, υπόλοιπα φαγητών, γεωργικά κατάλοιπα όπως άχυρο, στελέχη από καλαμποκιές κλπ.,  όλα  αυτά και άλλα ακόμη υλικά αποτέλεσαν την πρώτη ύλη γιά την παραγωγή του αερίου.

Η Αναερόβια Ζύμωση διαφέρει από την αεριοποίηση των υλικών και είναι η πιό καθαρή και τεχνολογικά η πιό αναπτυγμένη διαδικασία ενεργειακής εκμετάλλευσης του οργανικού κλάσματος των οικιακών απορριμμάτων. Εδώ δέν έχομε την παραγωγή αερίου-καυσίμου όπως στην αεριοποίηση, αλλά βιοαερίου το οποίο παράγεται όχι καίγοντας τα απορρίμματα αλλά θερμαίνοντάς τα στη μεσόφιλη περιοχή, δηλ. μεταξύ 38 και 43 βαθμών Κελσίου χωρίς την παρουσία αέρα δηλ. χωρίς οξυγόνο, γι’ αυτό και αναερόβια. Τα προϊόντα της Αναερόβιας Ζύμωσης είναι περίπου 60% έως 80% Μεθάνιο ανάλογα με την σύνθεση της βιομάζας, 20% Διοξείδιο του Ανθρακα, και είναι δυνατόν να υπάρχουν και ίχνη άλλων αερίων. Το διοξείδιο του άνθρακα δέν διαταράσσει την ισορροπία του οικολογικού συστήματος διότι με την φωτοσύνθεση επιστρέφει εκ νέου στη βιομάζα. Το Μεθάνιο περιέχει υψηλή θερμογόνο ικανότητα δηλ. πολλή θερμότητα και αξιοποιείται πλήρως ενεργειακά διότι καίγεται σε μηχανές εσωτερικής καύσης οι οποίες συνδέονται με γεννήτριες γιά την παραγωγή ηλεκτρισμού, θερμότητας ή ψύξης. Επισημαίνεται οτι κατά την αναερόβια ζύμωση της βιομάζας, δέν παράγονται διοξίνες και φουράνια τα οποία παράγονται κατά την καύση.

Αλλες θετικές ιδιότητες της αναερόβιας ζύμωσης εκτός των ανωτέρω είναι:
• Η σχετικά περιορισμένη έκταση γής η οποία απαιτείται,
• Είναι πιθανόν οι εγκαταστάσεις ή μέρος των εγκαταστάσεων να γίνουν υπόγειες ώστε η ελεύθερη επιφάνεια του εδάφους να μπορεί ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί και γιά άλλους σκοπούς,
• Είναι δυνατή η ενεργειακή αξιοποίηση και άλλων υλικών εκτός της βιομάζας των οικιακών απορριμμάτων όπως είναι τα γεωργικά απόβλητα, τα υπολείμματα γεωργικών και δασικών βιομηχανιών, ελαιοπυρήνες, υπόλοιπα από τα σταφύλια μετά την παραγωγή του μούστου, ζωϊκά απόβλητα κλπ.,
• Η Μονάδα αναερόβιας ζύμωσης είναι σημαντικά φθηνότερη τόσο ως πρός τις απαιτούμενες εγκαταστάσεις όσο και ως πρός το κόστος λειτουργίας της σε σύγκριση με άλλες μονάδες ενεργειακής αξιοποίησης των απορριμμάτων οι οποίες έχουν προταθεί κατά διαστήματα όπως η πυρόλυση ή οι αποτεφρωτήρες των απορριμμάτων,
• Είναι δυνατή η παραγωγή εδαφοβελτιωτικού υλικού δηλ. λιπάσματος το οποίο δέν περιέχει βαρέα μέταλλα και έχει άριστες ιδιότητες,
• Μπορούμε να εκμεταλλευθούμε δηλ. να πουλήσομε τα δικαιώματα μόλυνσης του περιβάλλοντος ανάλογα με την εγκατεστημένη ισχύ της μονάδας μεσω του χρηματιστηρίου των ρύπων.
Συνοψίζοντας λοιπόν τα πλεονεκτήματα της Αναερόβιας Ζύμωσης γιά την ενεργειακή εκμετάλλευση των οικιακών απορριμμάτων σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες όπως είναι η καύση και η πυρόλυση μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα οτι:
1. Παράγεται καθαρή, πράσινη ενέργεια δηλ. Ηλεκτρισμός τον οποίο εκμεταλλευόμαστε οικονομικά,
2. Υποχρεωτικά έχομε την παραγωγή θερμότητας. Η θερμότητα αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί γιά τηλεθέρμανση αλλά αυτό δέν είναι πάντοτε εύκολο έργο. Μπορούμε όμως να την εκμεταλλευθούμε γιά την παραγωγή ψύξης ή γιά την παραγωγή ατμού ο οποίος με χρήση ατμοστροβίλου και γεννήτριας δίνει ηλεκτρική ενέργεια, ή εν τελευταία αναλύσει να την αφήσομε πρός το παρόν ανεκμετάλλευτη εάν κάποιο από αυτά τα έργα δέν είναι εφικτό,
3. Παράγεται βιολογικό λίπασμα άριστης ποιότητας το οποίο εμπορευόμαστε,
4. Πουλάμε τα ανακυκλώσιμα υλικά,
5. Απαιτείται περιορισμένη έκταση γής σε σύγκριση με τις άλλες μονάδες, και τέλος το πολύ σημαντικό
6. Πουλάμε τα δικαιώματα των ρύπων των οποίων οι τιμές καθορίζονται από τα διεθνή χρηματιστήρια.
Η απόσβεση της επένδυσης γιά την κατασκευή μιάς μονάδας Αναερόβιας Ζύμωσης εκτιμάται μεταξύ 5 και 7 ετών. Ως τα τέλη του 2010 λειτουργούσαν στη Γερμανία περίπου 6000 μονάδες με μία εγκατεστημένη ισχύ 2,45 GW και καλύπτονταν οι ενεργειακές ανάγκες σε ηλεκτρισμό περίπου 5,3 εκατομμυρίων νοικοκυριών (σύμφωνα με πληροφορίες του συνδέσμου ιδιοκτητών των μονάδων αυτών).

Δρ. Ξενοφών Κακάτσιος
Καθηγητής Ε.Μ.Πολυτεχνείο
 
ikariamag| η Ικαρία... αλλιώς!
Ακολουθήστε μας στο twitter
Ακολουθήστε μας στο Facebook