Razvoj in optimizacija vrednostne verige trdnega obnovljenega goriva iz urbanega blata

Šifra projekta: L7-70277

V EU se zaradi urbanizacije in strogih predpisov količine odpadnega blata nenehno povečujejo, kar vodi do perečih okoljskih vprašanj in pomislekov. Običajno se blato iz čistilnih naprav odvaža na odlagališča, kar vodi do okoljskih tveganj, kot je denimo sproščanje strupenih emisij, patogenih bakterij in izluževanje onesnaževal. Na podlagi tega je razvoj trajnostnih rešitev za ravnanje z odpadnim blatom ključnega pomena za zmanjšanje vplivov na okolje. Glavni cilj projekta je raziskati izvedljivost uporabe blata iz čistilnih naprav kot surovine za proizvodnjo trdnega obnovljenega goriva (SRF, ang. Solid Recovered Fuel), kot alternative, ki bi lahko zmanjšala odvisnost od fosilnih goriv in prispevala h krožnemu ravnanju z odpadki.

Na podlagi izuma prototipa goriva, ki je bil patentiran s strani sofinancerja JB-Energija d.o.o., je ključni cilj projekta razviti in optimizirati proizvodnjo SRF iz izključno odpadnih materialov, tj. blata iz čistilnih naprav, odpadne lesne biomase in odpadnega oglja. Razvojni proces bo tesno podprt s celostno kemijsko, termično in morfološko karakterizacijo tako surovin kot produktov SRF, plinskih iztokov in ostankov pepela. Kemijska karakterizacija z naprednimi spektroskopskimi metodami vključuje elementno analizo težkih kovin in drugih potencialno toksičnih snovi, medtem ko bodo termoanalizne metode omogočale razumevanje termičnega obnašanja ter detekcijo sproščenih hlapnih produktov med procesom izgorevanja. Določanje večjih molekul bo potekalo s TG-IST-GC/MS. Oceno kalorične vrednosti ter detekcijo sproščenih strupenih plinov v normalnih pogojih in pogojih z znižano vsebnostjo kisika bomo izvedli preko standardiziranih testov izgorevanja.

Morfološka analiza briketov SRF bo možna s sodobnimi mikroskopskimi tehnikami SEM, EDX in LA-ICP-MS. Pozornost bomo posvetili sintranju pepela in s tem povezani kalorični vrednosti ter temperaturam, ki jih dosežemo med izgorevanjem. Statistična evalvacija porazdelitev velikosti delcev z DLS bo pomembna pri minimiziranju prašenja tako med samim gorenjem kot ravnanju s pepelom (transport, pakiranje, odlaganje).

S pomočjo strojnega učenja bomo obsežne podatkovne baze uporabili za raziskavo korelacij med parametri vhodnih in izhodnih materialov, oz. kako fluktuacije vhodnih surovin in njihovih razmerij vplivajo na kakovost končnih izdelkov. Ugotovitve bodo nadalje služile za i) optimizacijo proizvodnega procesa in ii) identifikacijo ključnih markerjev za razvoj hitrega in enostavnega monitoringa ter kontrole kvalitete vhodnih surovin že na lokaciji odvzema s pomočjo prenosnih (on-site) metod. Slednje bo vodilo do proizvodnje SRF z optimalnimi energetskimi lastnostmi in minimalnim vplivom na okolje, skladno z zakonodajnimi vrednostmi in varnostnimi standardi.

Vzporedno bo izvedena LCA analiza za oceno okoljskega vpliva celotnega procesa, od zbiranja blata iz čistilnih naprav do končne uporabe, kar bo zagotovilo celovito trajnostno analizo, vključno z okoljskimi koristimi in kompromisi. Na podlagi interdisciplinarnega znanja bo projekt vključeval tudi razvoj poslovnega modela in načrta komercializacije, prepoznavanje tržnih priložnosti in ekonomske izvedljivosti za povečanje proizvodnje SRF ter integracijo novih tehnologij v obstoječe sisteme ravnanja z odpadki in energetske sisteme (tj. peči).

Cilj projekta je torej pretvoriti blato iz čistilnih naprav v kombinaciji z ostalimi odpadnimi materiali v uporaben energetski vir ter s tem izboljšati obstoječe prakse ravnanja z odpadki in hkrati zmanjšati vpliv na okolje. S kombinacijo naprednih analiznih metod, strojnega učenja, ter LCA projekt spodbuja inovacije na področju energetskih virov in prispeva k trajnostnemu krožnemu gospodarstvu.