Fizika | Tanulmányok, esszék » Dr. Barna Györgyné - Energia állati tetemekből

ENERGIATERMELÉS, -ÁTVITEL ÉS -FELHASZNÁLÁS Energia állati tetemekből Tárgyszavak: szivacsos agysorvadás járvány; brit tapasztalatok; húsliszt és zsír kezelése; égetés és égetőberendezések; kockázati elemzés; égetési kísérlet hús- és csontliszttel; húsliszttüzelésű erőmű. Félelmetes betegség a szivacsos agysorvadás. Az ellene folyó védekezés során állatok ezreit kell levágatni És ez a sok állati tetem felhalmozódik a vágóhidakon. Ártalmatlanítást igényel úgy, hogy a kór ne terjedhessen tovább, ember ne kaphasson fertőzést. Iszonyatos veszteség, bár azok kapzsiságának a következménye, akik annak idején a beteg állatokból nyert húslisztet takarmányozási célokra hasznosították. Hogyan lehet biztonságosan megállítani a fertőzési folyamatot? A tetemek, a korábban gyártott húsliszttömeg elégetésével Nem lehetne legalább az égéshőt hasznosítani? A probléma felvetése 1985-ben lépett fel egy új,

egészen sajátos betegség Nagy-Britanniában. Dél-angliai tejelőteheneken mutatkozott először, majd elterjedt az egész szigeten. A vizsgálatok szerint a „bovin spongiform Enzephalopathie” (BSE) szivacsos agysorvadást az a fertőzött húsliszt okozta, amelyet a 80-as évek eleje óta tejelőtehenek felhízlalására használtak. Előzetesen a húslisztet mintegy 110 °C hőmérsékleten hőkezelték, hogy a kórokozókat inaktiválják, viszont ezen a viszonylag alacsony hőfokon megőrizzék az értékes fehérje tápértékét. Ettől a technológiától komoly gazdasági előnyöket reméltek. Brit tapasztalatok Amikor felmerült a gyanú, hogy a BSE elterjedéséért a húslisztben levő kórokozók a felelősek, 1988. július 18-án betiltották a húsliszt felhasználását takarmányozásra. A rendelet eredményesnek bizonyult: 1993 óta a megbetegedések száma visszaesett A BSE okozójának a patogén prionok bizonyultak, amelyek komplex proteinstruktúrák

különböző formáiban léphetnek fel. Az általa okozott fertőzés más állatfajokra is átadódhat (pl. egerek, juhok, kecskék, sertések) Emberek esetében a BSE kórokozó és a Creutzfeld-Jakob-kór új változata között mu tattak ki összefüggést. A bakteriális és vírus jellegű kórokozókkal szemben a prionok rendkívül ellenállóképesek a kémiai és fizikai behatásokkal szemben. Így például 100 °C hőmérsékleten alig csökken fertőző hatásuk. A veszélyes húslisztkörforgás megszakítása érdekében jelenleg tilos a felhasználása takarmányozási célokra. Joggal feltételezhető, hogy a szemétégető művekben szokásos 850 °C hőmérséklet fölötti elégetés a kórokozó proteinstruktúráját teljesen lebontja. A brit kormány a BSE kórokozók hiánytalan kiküszöbölése érdekében előírta, hogy valamennyi 30 hónapnál öregebb állatot le kell vágni. Ezt a rendszabályt OTSM (Over Thirty Months Scheme) rövidítéssel

említik Ezeket az állatokat kevés kivétellel húslisztté és faggyúvá dolgozták fel. Évente mintegy 800 000 állatról van szó. 2000 végéig ez mintegy 280 000 t húslisztnek és 150 000 t faggyúnak felel meg. Ezeket a mennyiségeket 14 különböző helyen ideiglenesen tárolják. Egész Európára vonatkoztatva ez annyit jelent, hogy évente kb. 1,5 M 30 hónapnál öregebb állatot kell levágni és tetemeiket ártalmatlanítani. Ezt az óriási feladatot a meglevő berendezéseken aligha lehet megoldani. A húsliszt kezelése A húsliszt és az állati zsír a bevezetett korlátozó rendszabályok következtében Németországban kezelési, ill. értékesítési problémákat okoz A 22 német húslisztgyár évente mintegy 800 000 t húslisztet és állati zsírt termel. Németország egész területén évente kb. 2 M t vágóhídi hulladék, melléktermék és állati tetem képződik Miután a takarmányozási felhasználásra nincs lehetőség, új módszereket

kell találni az ésszerű hasznosításra. A szennyezett húsliszt és állati zsír kezelésére különböző elképzelések léteznek, amelyeket eltérő módon lehet minősíteni Megemlíthetők: − Tárolás hányókon. Az EU szabályzatok tiltják a húsliszt depóniákon tárolását a talajvíz esetleges BSE szennyezése miatt Az sincs kizárva, hogy patkányok vagy más, vadon élő állatok terjeszthetik. − Mezőgazdasági hasznosítás. Trágyázásra való felhasználása kizárt, mert túl nagy a talajvíz és a mezőgazdasági végtermékek szennyezésének veszélye. Ebben az esetben sincs kizárva a patkányok és más vadon élő állatok általi terjesztés. − Elégetés. A húsliszt elégetését tartja a legbiztonságosabb megoldásnak a brit vizsgálóbizottság is Az égetés minden kórokozót teljesen megsemmisít. Azt még el kell dönteni, melyik megoldás a leggazdaságosabb: a meglevő berendezéseken, például széntüzelésű erőművekben,

háztartási szemétégető berendezésen, a cementiparban vagy pedig az egycélú égetőberendezéseken való felhasználást tartják-e a legmegfelelőbbnek. Húsliszt vegyes tüzelésben A húsliszt és az állati zsírok erőművekben vagy háztartási szemét elégetésére szolgáló berendezéseken, kiegészítő tüzelőanyagként való felhasználásának lehetőségeit már több helyen is vizsgálták. Elvileg mód van ezeken a rendszereken vegyes tüzelésű felhasználásra, és úgy látszik, van megoldás az eseti ellátási kapacitásigény megoldására. A szerzett tapasztalatok közelebbi vizsgálata azonban ezt a hasznosítási lehetőséget csak korlátozottan tartja kielégítőnek Elvileg a húsliszt és az állati zsírok értékes tüzelőanyagok, mivel nagy a tüzelőértékük (húsliszt esetében ~16 MJ/kg, állati zsír esetében ~40 MJ/kg), ami nagyságrendileg megegyezik a barnaszén (~15 MJ/kg) és a kőszén (~30 MJ/kg) fűtőértékével, tehát a

felhasználás egyenértékűnek mondható. Szemétégetőkben értékesebb tüzelőanyag hozzáadását jelenti a háztartási szeméthez. Jó kiégés várható, és a 900 °C fölötti égési hőmérséklet lehetővé teszi a komplex fehérjemolekulák, ill. a BSE kórokozók bontását A húsliszt által bevitt károsító anyagok általában kisebb mennyiségűek, mint az általa helyettesített háztartási szemét és szén esetén, tehát a törvényi előírásokat a levegőszennyezés korlátozása szempontjából a meglevő füstgáztisztító berendezéseken be lehet tartani. Ez alól kivétel a nagy nitrogénmennyiség, így az égésgázokban növekedhet a NOx mennyisége Amennyiben ez a mennyiség megnövekszik, további füstgáztisztító berendezések szükségesek, ami a szelektív nem-katalitikus redukció esetén ammóniaoldat vagy karbamid felhasználását is igényli. A meglevő berendezéseken szerzett tapasztalatok azonban eltérő eredményekre vezettek. A

szemétégető berendezések rostélyain áthulló mennyiség miatt a rosta leterhelése kedvezőtlenül alakul (üresjárás), és adott esetben az el nem égett salakot vissza kell táplálni a rendszerbe Angol erőművekben nagyobb mennyiségű húsliszt vegyestüzelésre való felhasználása esetén kb. 20 ppm aminosavat, valamint nyomokban különböző proteinalkotókat találtak a hamuban A húsliszt és az állati zsír nem felel meg azoknak az eredeti tüzelőanyagspecifikációknak, amelyek alapján a folyamatokat optimálták. Így például a tárolótartályokban nem lehet a húslisztet magas halmok formájában felrakni, mint a szemetet, ezért különleges kezelést igényel. Erőművekben a tüzelőanyag N-tartalma következtében problémát okoz a levegő fokozott NOxszennyezése A megnövekedett foszfát-, CaO- vagy káliumkoncentráció a kazánokban a lerakódás és a korrózió miatt okozhat nehézséget, mivel eredetileg szénre optimálták a rendszert A

további komolyabb károsodások elkerülése érdekében ezért a specifikációknak nem megfelelő tüzelőanyagok menynyiségét 5%-ra, max 20%-ra korlátozzák A széntüzelésű erőművek és a szemétégető berendezések vegyes tüzelésre átállításának csekély költségei mintha a húsliszt kezelésének ezt a változatát indokolnák, azonban az említett következmények és veszélyek viszonylag csökkentik ezt az előnyt (1. táblázat) 1. táblázat Különböző termikus értékesítési elképzelések összehasonlítása Elégetés vegyes tüzelésű szemétégető berendezésben Elégetés vegyes tüzelésű erőműben Elégetés egycélú húslisztégető erőműben Értékes tüzelőanyag Értékes tüzelőanyag Értékes tüzelőanyag a háztartási szemétnél nagyobb fű- fűtőértéke nagyjából a helyettesí- a nagy és viszonylag egyenletes tőértékű (húsliszt 16 MJ/kg, ill. ál- tett tüzelőanyagénak (kőszén 30 fűtőérték ideálisan

megfelel a kelati zsír 40 MJ/kg) tüzelőanyag MJ/kg, barnaszén 15 MJ/kg) felel mence konstrukciójának meg Bevitt károsító anyagok Bevitt károsító anyagok Bevitt károsító anyagok a bevitt károsító anyagok mennyi- a bevitt károsító anyagok mennyi- a törvény által megszabott levegősége a helyettesített szeméthez sége a helyettesített szénhez ké- szennyezést (EU irányelvek) a tüképest kisebb, kivéve az N esetét; pest kisebb, kivéve az N esetét; zelőanyagra vonatkoztatva lehet várható a NOx-értékek növekedése várható a NOx-értékek növekedése optimálni; valamennyi levegőszennyezési érték szekunder rendszabályok nélkül elérhető Megfelelő elégés Megfelelő elégés Megfelelő elégés a tüzelőanyag jól kiég, és lehetővé a tüzelőanyag jól kiég, és lehetővé a tüzelőanyag jól kiég, és lehetővé teszi a fehérjemolekulák bomlását teszi a fehérjemolekulák bomlását teszi a fehérjemolekulák bomlását 900

°C-tól 1050 °C-ig 900 °C-tól 1050 °C-ig 900 °C-tól 1050 °C-ig Elégés mértéke Elégés mértéke Elégés mértéke a rostélyon keresztülhulló tüzelő- angol erőművekben vegyes tüzelés a fluidizált réteg technikájának alanyag és kedvezőtlen részterhelési esetében a hamuban aminosava- kalmazása esetében a hamu amifeltételek között (pl. a rostély kat és nyomokban különböző pro- nosavtartalma egy nagyságrenddel üresjárása esetén) szükség van teinalkotókat találtak (20 ppm) kisebb a törvényi 50 ppm előírásutólagos vizsgálatra és a nem elnál égett részek esetleges visszaforgatására Elsalakosodás – Összeégés Elsalakosodás – Összeégés Elsalakosodás – Összeégés amennyiben az anyag inhomo- nagyobb elégési hőmérsékleten biztonságosan elkerülhető megfegén, darabos (tárolás következté- (1000 °C felett) előfordulhat lelően megválasztott égetési hőben), ill. ha az égési hőmérséklet mérséklet

és az elégetés előtti ap1000 °C felett van, lehet, hogy herítás révén lyi túlhevülés és elsalakosodás lép fel 1. táblázat folytatása Elégetés vegyes tüzelésű szemétégető berendezésben Elégetés vegyes tüzelésű erőműben Elégetés egycélú húslisztégető erőműben Tárolhatóság Tárolhatóság Tárolhatóság a jelenlegi szeméttároló bunkerek- a húsliszt számára új rendszerek- a húsliszt számára új rendszerekben korlátozott, a kedvezőtlen ki- ben megoldható ben megoldható töltési tényező miatt Korrózió és lerakódás Korrózió és lerakódás Korrózió és lerakódás a fokozott mennyiségben bevitt a fokozott mennyiségben bevitt célszerűen megválasztott kazánfoszfátok, CaO, kálium következ- foszfátok, CaO, kálium következ- konstrukció révén elkerülhető tében a kazán egyes részein elő- tében a kazán egyes részein előfordulhat fordulhat Kis beruházási költségek Mérsékelt beruházási

költségek Nagy beruházási költségek (teljesen új berendezés) Egycélú égetőberendezések Az erőművekben vegyes tüzelésre való felhasználáson túl az egycélú, húsliszt és faggyú elégetésére szolgáló speciális berendezések lehetőségeit is megvizsgálták. Újonnan épült vagy a már meglevő berendezések átalakításával alkalmassá tett hulladékégető berendezésekkel foglalkoztak Ezeket a berendezéseket a tüzelőanyag-kezelés, a termikus folyamatok és a füstgázok tisztítása szempontjából kell optimálni. Végső soron, mindent egybevetve jobb megoldást képviselnek. A nagy fűtőértékű tüzelőanyag (húsliszt és állati zsírok) viszonylagos egyenletes minősége ideális feltételeket teremt az ilyen új berendezések konstrukciós kidolgozása és a technológiák számára. Az égési folyamat optimálása másodlagos rendszabályok alkalmazása nélkül lehetővé teszi valamennyi levegőszennyezés-korlátozó előírás

(beleértve a füstgázok mechanikus mentesítését a hamutól) betartását A húsliszt elégetése szűk hőmérséklet-tartomány betartásával (mintegy 900 °C-tól 950 °C-ig) végezhető A tüzelőanyag kiégése jó és biztonságos Lehetővé válik a fehérjemolekulák (BSE keltő anyagok) lebontása. Az elégés mértékére vonatkozó vizsgálatok azt mutatják, hogy a réteglebegtetés technikájának alkalmazása révén a hamu aminosav-tartalma egy nagyságrenddel alacsonyabb lesz, mint a Nagy-Britanniában előírt 50 ppm érték A kívülről szállított húslisztet termikus hasznosítása előtt ideiglenesen tárolni kell. Az erre a célra tervezett tárolórendszer egyúttal a tüzelőanyag előkészítését is végzi Ezáltal megakadályozza, hogy túl nagy csomókban jusson a tüzelőrendszerbe. Az előkészítés és az elégési folyamat megfelelő irányítá sa révén eredményesen meg lehet akadályozni az elsalakosodást vagy öszszesülést a

kazántűztérben. Az egycélú égetőberendezés előnyei csak nagy beruházási költséggel érvényesíthetők. Általában teljesen új berendezést kell építeni Ez a látszólagos gazdaságossági hátrány a húsliszthasznosítás szempontjából megszűnik, ha még azt is figyelembe vesszük, hogy kockázatot jelentő anyagról van szó. Brit szaktanácsadók kockázatértékelése azt mutatta, hogy a patogén prionok terjedésének veszélyét nem a meglevő berendezésekben, vegyes tüzelésre való felhasználása jelenti, hanem az anyag átvétele, tárolása és adagolása. Az ily módon számított teljes kockázat a berendezések üzemeltetői számára túl súlyosnak tűnt. Angliában az állami szervek által végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy az egycélú berendezések minimális kockázattal üzemeltethetőek, a BSE kórokozókat megsemmisítik, és működésük ellenőrzési lehetőségei kedvezőek. Ezért Nagy-Britanniában 5 egycélú berendezést

építenek, ill. már üzembe is helyeztek. Húsliszttüzelésű erőmű (Lurgi, Southampton, Nagy-Britannia) A Lurgi cég Southampton közelében egycélú égetőberendezést létesített a hús- és csontliszt értékesítésére. A hús- és csontlisztet helyhez kötött fluid ágyas rendszerben hőkezelik, majd a hulladékhőt (ebben az esetben villamos energia termelésére) hasznosítják. A füstgázokat megfelelő mértékben tisztítják A folyamat egyszerűsített vázlatát mutatja be az 1 ábra Az alapvető műveletelemek: − A szállítást tehergépkocsik (50 m3) végzik, amelyek a rakományt egy fogadóbunkerba ürítik. Egy aprítóberendezés készíti elő a hús- és csontlisztet, amely innét a tárolósilókba kerül. − A húslisztadagolás és a tárolósilók zárt rendszert alkotnak. Tömlőszűrőből, fúvókból és szénszűrőből álló két párhuzamos rendszer szívja le a használt levegőt. Előtartály adagolja a húslisztet a kemencébe − A

kemence égéskamrája kerámiaburkolattal ellátott membránlemezekből áll. Az égéstér alsó részében homokágyat tart lebegtetett állapotban a fenékfelület felől adagolt égéslevegő A fluidizált rétegben gőzcsövek találhatók, amelyeket kényszeráramlással üzemeltetnek − A csontlisztet közvetlenül a fluidizált rétegbe vezetik, ahol autoterm égésre kerül sor. A rétegben végzett égetés következtében a kemence keresztmetszetében egyenletes a levegő eloszlása, és ennek következtében a hőmérséklet-eloszlás is. − Indításnál kisegítő tüzelőanyaggal (pl. földgáz, kőolaj) az égetőrendszert kb 900 °C-ra hevítik A lebegtetett réteg fölött két égőfej van, amelyek biztosítják, hogy a szabad tér hőmérséklete 900 °C fölött maradjon. Amint a réteg eléri a gyújtási hőmérsékletet és a felső fejrészben a hőfok 900 °C fölé emelkedik, megkezdik a húsliszt adagolását − A fejlesztett gőzt egy kisegítő

turbogenerátorban villamos energia termelésére használják fel. − A füstgáz kb. 900 °C hőmérsékleten hagyja el a kemencét, és egy kazánban kb 200 °C-ra hűl le 40 bar nyomású, 450 °C hőmérsékletű gőzt állít elő. Az egyszerű füstgáztisztító rendszer tömlős szűrőből, szívószellőzőből és kéményből áll. 1. ábra Húsliszt elégetése fluidizált rétegben – egyszerűsített folyamati ábra A húsliszt fűtésű erőmű (Southampton) feltételezett fajlagos működési paraméterei: húsliszt és csontliszt − tüzelőanyag 7,5–9 t/h − fajlagos teljesítmény 16 800 kJ/kg − fűtőérték 51 500 Nm3/h − füstgáztérfogat 36 t/h (40 bar, 450 °C) − gőztermelés 8 600 kW − áramtermelés 46 M DEM − teljes beruházási költség 17 hónap − építési időtartam A különböző hulladékkezelő berendezéseket üzemeltető vállalat mintegy két éves üzemi tapasztalatot szerzett a rendelkezésére álló

forgókemencében való elégetéssel és a húsliszt kezelésével kapcsolatban. Ezek és a törvényi feltételek ismeretében nyilvános pályázatot írtak ki egycélú húslisztégető berendezés építésére, amelyet a Lurgi nyert meg. Ez a berendezés felelt meg legjobban a megbízó és a kijelölt üzemeltető szigorú gazdasági és környezetvédelmi követelményeinek. (Dr. Barna Györgyné) Regenerative Energie aus Tierkörpern durch Verwertung in einem Tiermehlheizkraftwerk. = VDI Berichte, 2001. 1622 sz p 79–92 Pari, L.: Energy production from biomass: the case of Italy = Renewable Energy, 22 k 1–3 sz. 2001 jan/márc p 21–310 HÍR Európai doménnév nyitását tervezi az EU Az Európai Unió olyan új felső szintű doménnév (top-level domain name, TDL) nyitásán dolgozik, amely egyrészt erősítheti az EU internet-használóinak európai identitását, másrészt megoldhatja a zsúfoltság problémáját. Az új doménnevet az EU-ban, és esetleg az

Európai Gazdasági Térségben (EEA), valamint a tagjelölt országokban működő vállalatok és más szervezetek használhatják. A hagyományos, nemzeti (pl uk, de stb), illetve általános doménnevek (mint pl a com és a org) kiegészítéseképpen az új doménnév feleslegessé tenné a vállalatok számára, hogy minden olyan országban regisztráltassák magukat, ahol piacaik vannak Előkészületi fázisban lévő jogszabály fogja szabályozni az .eu-regisztráció központi létrehozását Pályáztatás útján fogják meghatározni, hogy mely üzleti szervezetek nyújthatnak doménnév-regisztrációval kapcsolatos szolgáltatásokat. A Bizottság maga nem lesz regisztráló szervezet, így nem is fogadhat el kérelmeket az eu-rendszeren belüli „névfoglalásokra” Várhatóan nagy vonzereje lesz az olyan doménneveknek, amelyek európaiként vagy páneurópaiként azonosítanak valamely vállalatot vagy más szervezetet. Az EU-jog támogatását élvező doménnév

növeli a fogyasztók önbizalmát és segíti a kutatás, az innováció és a pénzügyi szektor tényezői közötti kommunikációt. További értékes vonásai annak tanúsítása, hogy az eu végződésű doménnevek üzemeltetői jogi személyként léteznek, illetve a rájuk vonatkozó információk könnyű elérhetőségének biztosítása Az új TDL-név csökkenteni fogja a jelenlegi zsúfoltságot a .com doménnevek területén, ahol a regisztrált nevek mindössze 10%-a aktív Az új .eu doménnévrendszer részleteit még ki kell dolgozni Az egyik ilyen részlet szubdomének használatának lehetősége speciális, gazdasági vagy szakmai szektorok jelölésére – másodlagos domének lehetnek pl. .médiaeu; lexeu és ngoeu Az új európai doménnév-regisztráció lehetséges előnyei a CORDIS példáján kiválóan érzékeltethetők. A CORDIS volt az EU első hivatalos internetszervere, és mint ilyen az elsődleges információforrás az Unió K+F és

innovációs tevékenységéről Bár a CORDIS a kutatási projektekkel, a partnerekkel és a finanszírozással foglalkozó adatbankok széles választékát szolgáltatta igen sikeresen, valószínűleg sokkal többen érték volna el, ha doménneve egyértelműbb lett volna, mint a mostani .lu (Luxemburg) A com vagy az org név nem lett volna megfelelő. Ha a Cordis eu webhely lenne, akkor URL-jét könnyebb lenne megtalálni, és egyértelmű hivatalos EU-jóváhagyással rendelkezne. Nem szabad ugyanakkor alábecsülni a problémákat. Az eu bevezetése után gondoskodni kell arról, hogy a CORDIS adatbankjait mindenki el tudja érni, akinek a web-böngészőjében még a korábbi ( .lu) cím van A CODRIS igen jól ismert név: egy közelmúltbeli felmérés szerint más webhelyekről 41 000-szer utaltak a CORDIS-ra, és ezeket az utalásokat mind át kell irányítani. A CORDIS másképpen is profitálhat az új doménnévből. Mivel az 5 számú európai kutatási keretprogramon

belül sok közös kutatási programnak saját web-helye van, ezeknek .eu-doménnevet kell regisztráltatniuk A CORDIS azonban maga is regisztráló lehet a kutatási projektek szubdoménjei számára. (Innovation and Technology, 6. k 1 sz 2001 nov p 5 )