Detail projektu

Potenciál torefakce k úpravě čistírenských kalů pro jejich další využití

Období řešení: 01.06.2019 — 31.05.2021

O projektu

V rámci projektu budou připraveny různé čistírenské kaly (z různých reálných ČOV), jež budou peletizovány společně s vybranými organickými aditivy za účelem zlepšení vlastností pro materiálovou transformaci odpadů prostřednictvím mikrovlnné torefakce do potřeby výsledných produktů. Současně budou ponechány surové sušené čistírenské kaly pro porovnání výsledků před a po torefakci. Bude navržen a z jednotlivých komponentů vyroben funkční vzorek (Gfunk) mikrovlnné torefakce pracující v podtlaku, který bude provozován v laboratorních podmínkách na AdMaS VUT v Brně. Peletizované čistírenské kaly budou zpracovány Gfunk k výrobě následujících produktů: pevný uhlíkatý zbytek, olej a syngas. V rámci projektu se zaměříme na dva směry: energetické využití (sušený čistírenský kal, pevný uhlíkatý zbytek, olej, syngas) a využití v zemědělství (pevný uhlíkatý zbytek). 1. V rámci energetického využití: sušený čistírenský kal, následně produkty pevný uhlíkatý zbytek, olej a syngas bude podroben zkouškám výhřevnosti za účelem zjištění energetického potenciálu. Kromě energetického porovnání vstupních a výstupních vzorků, budou vybrané pevné vzorky (sušený čistírenský kal a pevný uhlíkatý zbytek) před, po torefakci a po spálení (sušený čistírenský kal a pevný uhlíkatý zbytek) podrobeny rozborům se zaměřením na složení vybraných těžkých kovů a fosforu. 2. V rámci využití v zemědělství: na vstupních sušených čistírenských kalech a na pevném uhlíkatém zbytku budou stanoveny koncentrace vybraných těžkých kovů z pohledu jejich celkového obsahu (kyselinový výluh) a biologicky dostupného obsahu pro rostliny (vodný výluh). Součástí projektu bude testování pevného uhlíkatého zbytku z čistírenských kalů v půdním prostředí pro rostliny v nádobových pokusech na MENDELU. U vybraných vzorků budou sledovány další kvalitativní ukazatele (N, P, K, TOC, povrchová analýza BET, apod.). Výsledky rozborů budou porovnány s mezinárodními předpisy pro certifikaci biochar podle IBI a EBC. Pevný uhlíkatý zbytek bude porovnán z hlediska České legislativy a porovnán s požadavky na certifikaci pomocné půdní látky (PPL). Subdodavatelsky bude pro vybrané vzorky stanovena ekotoxicita v půdním prostředí. Dalším výstupem projektu bude souhrnná výzkumná zpráva (V) z testování mikrovlnné torefakce čistírenských kalů za účelem využití v zemědělství a energetického potenciálu, dále pak ostatní výsledky (O) zahrnující min. 2 studie proveditelnosti pro vybrané ČOV pro řešení kalové koncovky na základě výstupů projektu včetně zpracování ekonomiky návrhu, dále pak společná publikační činnost. Výše uvedené postupy jsou z pohledu zpřísňující se legislativy v ČR, jež odráží legislativu EU založenou na principech oběhového hospodářství (cirkulární ekonomika), vysoce aktuální. Energetický potenciál odpadů a využití pevného uhlíkatého zbytku po torefakci je v poslední době silně diskutované téma, které není po vědecko-výzkumné stránce na úrovni mikrovlnné torefakce čistírenských kalů řešeno (viz zpracovaná příloha žádosti – rešerše a publikační činnost žadatele). Na světovém trhu je několik pyrolýz/torefakcí, které nabízejí „řešení“ zpracování odpadů, nicméně v rámci čistírenských kalů se v zásadě jedná o ještě neprobádané vědecko-výzkumné téma, a to ve světovém měřítku (existuje pouze několik pokusných laboratorních zařízení na pouze gramové množství vstupních vzorků čistírenských kalů). Z výše uvedených důvodů je vědecko-výzkumný projekt aktuální, z hlediska použité technologie inovativní s vysokým předpokládaným budoucím komerčním potenciálem.

Klíčová slova
Kalové hospodářství; čistírenský kal; torefakce; pevný uhlíkatý zbytek; olej; syngas; pomocná půdní látka

Označení

TJ02000261

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Útvary

AdMaS Centrála VaV
- spolupříjemce (01.06.2019 - 31.05.2021)
Centrum AdMaS - VP2 - EGAR
- příjemce (22.10.2018 - nezadáno)
Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí
- spolupříjemce (01.06.2019 - 31.05.2021)

Zdroje financování

Technologická agentura ČR - Program na podporu aplikovaného výzkumu ZÉTA

- plně financující (2019-05-13 - nezadáno)

Výsledky

RAČEK, J.; CHORAZY, T.; KOMENDOVÁ, R.; KUČERÍK, J.; HLAVÍNEK, P. Charakteristika pevného uhlíkatého produktu po mikrovlnné torefakci čistírenského kalu. In MĚSTSKÉ VODY 2019. Brno: ARDEC s.r.o., 2019. s. 59-66. ISBN: 978-80-86020-90-7.
Detail

RAČEK, J.; ŠEVČÍK, J.; KORYTÁŘ, I.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P.; KUČERÍK, J.; BOHRN, T. Materiálová transformace čistírenského kalu prostřednictvím mikrovlnné torefakce. Vodní hospodářství, 2019, roč. 69, č. 12, s. 1-7. ISSN: 1211-0760.
Detail

RAČEK, J.; CHORAZY, T.; KOMENDOVÁ, R.; KUČERÍK, J.; HLAVÍNEK, P. Transformace čistírenského kalu k energetickému a materiálovému využití. In Rekonštrukcie stokových sietí a čistiarní odpadových vod. Bratislava: Výskumný ústav vodného hospodárstva Bratislava, 2019. s. 207-213. ISBN: 978-80-89740-23-9.
Detail

CHORAZY, T.; ŽIŽLAVSKÁ, A.; MRAVCOVÁ, L.; HLAVÍNEK, P.; NOVOTNÝ, M.; BOUBÍNOVÁ, M. Biologická dostupnost fosforu z čistírenského kalu. MĚSTSKÉ VODY 2020. Brno: ARDEC, s.r.o., 2020. s. 156-164. ISBN: 978-80-86020-91-4.
Detail

ŠEVČÍK, J.; ŽIŽLAVSKÁ, A.; RAČEK, J.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P. Příprava čistírenského kalu pro materiálovou transformaci pomocí mikrovlnné torefakce. MĚSTSKÉ VODY 2020. Brno: ARDEC, s.r.o., 2020. s. 165-174. ISBN: 978-80-86020-91-4.
Detail

ŠEVČÍK, J.; RAČEK, J.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P. Možnosti nakládání s vysušeným čistírenským kalem. MĚSTSKÉ VODY 2020. Brno: ARDEC s.r.o., 2020. s. 88-95. ISBN: 978-80-86020-91-4.
Detail

LÓNOVÁ, K.; HOLÁTKO, J.; HAMMERSCHMIEDT, T.; MRAVCOVÁ, L.; KUČERÍK, J.; MUSTAFA, A.; KINTL, A.; NAVEED, M.; RAČEK, J.; MIKLASOVÁ, M.; BRTNICKÝ, M. Microwave pyrolyzed sewage sludge: influence on soil microbiology, nutrient status, and plant biomass. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2022, vol. 9, no. 1, p. 1-20. ISSN: 2196-5641.
Detail

ŽIŽLAVSKÁ, A.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P.; RAČEK, J.; BRTNICKÝ, M.; LÓNOVÁ, K. Souhrnná výzkumná zpráva. 2021. s. 1-41.
Detail

CHORAZY, T.; RAČEK, J.; ŽIŽLAVSKÁ, A.; HLAVÍNEK, P.; MRAVCOVÁ, L.; KUČERÍK, J.; VRŠANSKÁ, M.; LÓNOVÁ, K.; BRTNICKÝ, M. Biologická dostupnost fosforu z upraveného čistírenského kalu a gastro odpadu. Vodní hospodářství, 2021, roč. 2021, č. 10, s. 7-12. ISSN: 1211-0760.
Detail

RAČEK, J.; CHORAZY, T.; ŽIŽLAVSKÁ, A.; MRAVCOVÁ, L.; HLAVÍNEK, P.; ŠVORČÍK, J. Středněteplotní pyrolýza čistírenského kalu. MĚSTSKÉ VODY 2021. Brno: ARDEC s.r.o., 2021. s. 221-227. ISBN: 978-80-86020-92-1.
Detail

NOVOTNÝ, M.; MARKOVIĆ, M.; RAČEK, J.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P. The use of Biochar made from Biomass and Biosolid as a Substrate for Green Infrastructure. CORFU2022. Athens, Greece: National Technical University of Athens, School of Chemical Engineering, Unit of Environmental Science & Technology, 2022.
Detail

RAČEK, J.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P.; KOMENDOVÁ, R.; KUČERÍK, J. Characteristics of a solid carbonaceous product of microwave pyrolysis/torrefaction of sewage sludge for the use in agriculture and blue-green infrastructure. Desalination and Water Treatment (online), 2022, vol. 258, no. 258, p. 223-224. ISSN: 1944-3986.
Detail

RAČEK, J.; CHORAZY, T.; HLAVÍNEK, P. Characteristics of solid carbonaceous product/biochar after pyrolysis of biosolids. Brno: ARDEC, 2022. p. 196-205. ISBN: 978-80-86020-94-5.
Detail

CHORAZY, T.; ŽIŽLAVSKÁ, A.; HLAVÍNEK, P.; KUČERÍK, J.; RAČEK, J.; LÓNOVÁ, K.; BRTNICKÝ, M.: Testovací funkční vzorek mikrovlnné torrefakce; Malý testovací funkční vzorek mikrovlnné torefakce pro materiálovou transformaci čistírenského kalu do podoby produktů pro jejich další využití. centrum AdMaS. (funkční vzorek)
Detail