Zkušenosti ČEZ Energetické produkty, s. r. o., s vedlejšími energetickými produkty

7.4.2.1.1

Zkušenosti ČEZ Energetické produkty, s. r. o., s vedlejšími energetickými produkty

Ing. Bohumil Beneš a kolektiv autorů

 NahoruÚvod

Společnosti působící v energetickém sektoru 27 členských zemí Evropské Unie vyprodukují každoročně kromě hlavních produktů - elektrické energie a teplataké více než 100 milionů tun úletového popílku, fluidních popelů, strusky, škváry a produktů pocházejících z procesů odsiřování spalin. Tyto tuhé materiály, jež lze souhrnně popsat jako energetické produkty (někdy uváděné také pod zkratkou VEP [1] - vedlejší energetické produkty), jsou nevyhnutelné, jelikož jsou produkovány jako důsledek plnění legislativních požadavků na povolené úrovně pro emise znečišťujících látek do ovzduší stanovených v dalších směrnicích ES [2].

Každý z energetických produktů má specifické fyzikální a chemické vlastnosti, které jej zvýhodňují k využití na zavedených trzích, zpravidla existující již mnoho let. Tato uplatnění zahrnují mj. použití v cementu, a to jak v podobě vstupního materiálu (suroviny) do pece tak i jako přímá náhrada cementu [3], v betonu [4], při výrobě pórovitého kameniva a pórovitých tvárnic [5], jako umělé kamenivo při stavbě silnic a budov [6], jako stavební nebo výplňový materiál [7] při důlních a jiných činnostech, jako minerální plniva [8], a v případě energosádrovce jako surový materiál v odvětví výroby sádry pro výrobu sádrokartonových desek a jako zpomalovač tuhnutí v cementářském průmyslu [9].

U mnoha uplatnění se energetické produkty používají jako náhrada za materiály vyskytující se v přírodě, a proto jsou přínosem pro životní prostředí tím, že omezují množství dobývaných a těžených primárních zdrojů (například slínek, sádrovec). Využití energetických produktů je tedy vynikajícím příkladem trvalé udržitelnosti, má za následek šetření přírodních zdrojů a materiálů a v mnoha případech pomáhá snižovat energetické nároky a emise do atmosféry, které vznikají v důsledku získávání nebo výroby nahrazovaného produktu [10].

Významným příkladem pozitivních přínosů pro životní prostředí, které využívání energetických produktů přináší, je použití černouhelného i hnědouhelného úletového popílku do betonu a ve směsném cementu, kde kromě prvotní úspory přírodních zdrojů a energie představuje použití každé tuny popílku navíc další úsporu přibližně jedné tuny CO₂ v porovnání s použitím výhradně samotného cementu [11].

Četné studie (zahrnující rovněž dlouhodobé testy toxicity a ekotixicity na živých organismech i na obratlovcích, jejich vyhodnocování v laboratoři i na místě, atd.) prokázaly, že při prospěšném použití nemají energetické produkty žádný negativní dopad na životní prostředí ani na lidské zdraví. Rovněž pro efektivní využití v řadě uplatnění musejí splňovat příslušné vnitrostátní a evropské normy a nařízení pro stavební materiály nebo technické požadavky uživatelů. Tyto normy nejenže stanovují kritéria kvality pro využití energetických produktů, ale jejich existence je sama o sobě uznáním toho, že dané materiály mají užitnou hodnotu.

Tam, kde se energetické produkty využijí přímo po své produkci nebo po krátkém období uskladnění ve vyhrazených silech, skladištích a zásobárnách, jež jsou určeny k jejich uchování v podobě vhodné pro následné využití, nelze takový stav považovat za odstranění a takové energetické produkty nejsou "odpady“ ve smyslu definovaném v rámcové směrnici o odpadech (2008/98/ES) [12]. Používání energetických produktů tímto způsobem odpovídá záměrům dané směrnice a zejména hierarchii stanovené v článku 4, která klade předcházení vzniku odpadů nad možnosti jako opětovné použití, recyklace a jiné využití [13].

Ve všech případech, kde se energetické produkty využívají, je jejich další použití jednoznačně určeno, jsou vhodné k dalšímu použití ve své stávající podobě bez dalšího zpracování jiným než běžným průmyslovým způsobem a jejich použití splňuje veškeré příslušné předpisy pro ochranu životního prostředí a ochranu zdraví, jež se vztahují k danému použití nebo příslušné normy, pokud jde o technické požadavky na výrobek. Energetické produkty putující ke koncovému uživateli přímo z energetického zařízení, kde byly vyprodukovány, nebo z přidruženého výrobního procesu v podobě, která je vhodná k okamžitému použití, jsou tudíž vynikajícím příkladem vedlejších produktů ve smyslu definice v článku 5 evropské směrnice o odpadech [14].

Souhrnně vzato je produkce energetických produktů nevyhnutelným důsledkem spalování uhlí a zavedených technologií na ochranu ovzduší (vyžadovaných legislativou na ochranu životního prostředí a lidského zdraví) ve velkých energetických zařízeních. Přestože energetické produkty nejsou hlavním obchodním produktem tohoto procesu, mají hodnotu v řadě jiných směrů a využívají se buďto okamžitě nebo v delším časovém horizontu, po dočasném umístění ve skladišti. V každém případě nelze energetické produkty považovat v žádné fázi za odpady, ale pouze za vedlejší produkty.

 NahoruAplikace nařízení REACH

Jelikož energetické produkty jsou látky, které se uvádějí přímo na trh, podléhají působnosti nařízení (ES) č. 1907/2006 (REACH) [15]. Energetické produkty jako takové by měly být zahrnuty do veškerých doprovodných pokynů k revidované evropské směrnici o odpadech jako příklady průmyslových vedlejších produktů, které by se nikdy neměly považovat za odpady. Protože registrace podle nařízení REACH obsahuje úplný popis chemických, mineralogických, fyzikálních, toxikologických a ekotoxikologických vlastností každého jednotlivého energetického produktu (ve smyslu nařízení REACH "látky uváděné na trh“) včetně Zprávy o chemické bezpečnosti a Zprávy o posouzení se scénáři expozice zvažující identifikovaná použití, není třeba žádné další ověřování vedlejšího produktu.

V listopadu roku 2010 byly vedlejší energetické produkty úspěšně zaregistrovány evropskými producenty u Evropské chemické agentury (ECHA). Byla tak završena první více než dvouletá etapa základních analýz, testování, vyhodnocování a přípravy registračních dokumentací ve spolupráci evropských producentů sdružených v konsorciích. Pro každou registrovanou látku bylo provedeno více než 30 fyzikálně chemických, toxikologických a ekotoxikologických testů, jenž byly podrobně popsány a vyhodnoceny v tzv. Zprávě o chemické bezpečnosti - CSR.

Z dlouhodobého testování (prováděného na základě mezinárodně platných standardů Good Laboratory Practice - GLP vyžadovaných nařízením REACH a uskutečněných mimo jiné i na živých organismech a obratlovcích podle jednotných metodik OECD) a následného vyhodnocení, nevyplývá pro takto registrované látky žádná povinnost klasifikace, označování či omezení pro všechna použití identifikovaná v předložené dokumentaci. V rámci provedeného testování a hodnocení podle metodik definovaných v nařízení REACH nebyl prokázán žádný negativní vliv energetických produktů na lidské zdraví ani na životní prostředí.

V následujícím období minimálně do roku 2018 bude probíhat doplňování a aktualizace každé předložené registrační dokumentace podle požadavků Evropské Agentury pro chemické látky (ECHA) se sídlem v Helsinkách, také proběhnou kontroly plnění požadavků tohoto nařízení ze strany jednotlivých producentů (správnost předložené dokumentace, prokazování shodnosti registrovaných látek a látek uváděných na trh jednotlivými producenty, vytvoření návazné dokumentace, poskytování informací v dodavatelském řetězci, nakládání s látkami a jejich použití podle zásad uvedených v dokumentaci atd.) národním kontrolním orgánem ČR (Česká inspekce životního prostředí).

Správnost předložené společné části registrační dokumentace včetně posouzení, vyhodnocení a klasifikace registrované látky včetně provedených testů a zkoušek bude ověřována nejen pracovníky ECHA, ale rovněž nezávislými odborníky z oblasti toxikologie a ekotoxikologie. Na základě tohoto přezkoumání registrační dokumentace bude producentům nařízeno provedení dalšího testování zaregistrované látky. Nejdůležitější informace obsažené v registrační dokumentaci budou zveřejněny na webových stránkách ECHA tak, aby byly přístupné odborné i laické veřejnosti, což je prvotním záměrem nařízení REACH.

Výše uvedené skutečnosti byly v poslední době široce diskutovány například v pracovní skupině Waste and Residues vytvořené při sdružení EURELECTRIC. Tato skupina je tvořena zástupci všech 27 členských zemí Evropské unie a jejím cílem je koordinovat postup jednotlivých členských zemí v oblasti odpadů, druhotných surovin a vedlejších produktů, zejména s ohledem na soulad s evropskou legislativou.

Jedním z dobrých příkladů využívání energetických produtků prezentovaných v rámci činnosti této pracovní skupiny je Belgie, kde jsou všechny energetické produkty beze zbytku využity ve formě stavebních výrobků, zejména jako příměsi betonu, cementu nebo při stavbě komunikací. Jiným příkladem výhodného zacházení s energetickými produkty je Německo, kde jsou tyto produkty povinně využívány při stavbě pozemních komunikací prováděné v blízkosti energetického zdroje.

V rámci této pracovní skupiny byly rovněž diskutovány možnosti dalšího usnadnění využívání energetických produktů - například přípravou legislativních návrhů respektujících testování a hodnocení energetických produktů prováděné podle nařízení REACH (tak, aby byl vliv na lidské zdraví a životní prostředí posuzován stejnými metodikami a scénáři expozice jako podle nařízení REACH, tím by bylo zavedeno jednotné posuzování a zároveň dojde k zamezení dalšího testování na obratlovcích nebo živých organismech), revizemi norem pro jednotlivé stavební výrobky (například EN 450-1 Popílek do betonu), které budou stanovovat podmínky většího využívání energetických produktů v rámci stavebních výrobků.

1. [1] Za (vedlejší) energetické produkty se považují úletový popílek, struska, škvára, ložový popel z fluidního lože a reakční produkty na bázi vápníku v tuhé podobě z odsíření spalin mokrou nebo polosuchou metodou.

   Ložový fluidní popel, struska a škvára se zachycují uvnitř kotle po spalování a odstraňují se několika způsoby v závislosti na konstrukci kotle. Naproti tomu úletový popílek odchází z kotle jako součást spalin a zpravidla se odstraňuje elektrostatickým odlučováním před komínem pro odvod spalin z energetického zařízení, aby byly splněny požadavky na ochranu ovzduší stanovené ve směrnicích ES, jako je např. směrnice o omezení emisí z velkých spalovacích zařízení (2001/80/ES).

   Produkty po odsíření spalin vznikají úpravou spalin (zachycením emisí) z důvodu snížení obsahu síry (oxidu siřičitého) ve vypouštěných plynech. Pro tyto účely je běžně dostupná řada technologických postupů a konkrétní povaha produktu záleží na použitém postupu. Nejčastějšími technologiemi odsíření spalin jsou mokrá metoda (produkce tzv. energosádrovce - dihydrátu síranu vápenatého) a polosuchá metoda (produkce směsi především hemihydrátu siřičitanu vápenatého, dihydrátu síranu vápenatého (sádrovce), uhličitanu vápenatého, hydroxidu vápenatého, chloridu vápenatého a fluoridu vápenatého).

2. [3] Úletový popílek a strusku lze použít při výrobě cementu dvěma způsoby: jako surový materiál pro výrobu cementového slínku nebo jako hlavní složku při výrobě směsného cementu. V prvním případě slouží popílek jako zdroj silikátů a aluminátů, které původně pocházejí z přírodního písku a jílu.

   Pro výrobu směsného cementu, tj. portlandského pucolánu a portlandského popílkového cementu obsahujícího typicky zhruba 30 % úletového popílku, musí popílek splňovat požadavky evropské normy EN 197-1, která zahrnuje i požadavek na hodnocení souladu s legislativními předpisy.

3. [4] Úletový popílek se přidává do betonu pro zlepšení jeho vlastností. Fyzikální a chemické vlastnosti popílku, který lze v tomto případě použít, jsou spolu s podrobnostmi o hodnocení souladu s předpisy podrobně popsány v evropské harmonizované normě EN 450-1, Popílek do betonu - Definice, specifikace a kritéria shody.
4. [5] Úletový popílek se používá jako křemičitý zdroj při výrobě pórobetonových tvárnic. Ty mají na cementový materiál vynikající izolační vlastnosti a tvoří je cca z 85 % úletový popílek. Popílek použitý v těchto případech musí rovněž splňovat požadavky evropských norem.

   Úletový popílek se používá také jako surový materiál při výrobě pórovitého kameniva podle evropské harmonizované normy EN 13055.

   Struska a škvára se používají také jako hrubé a jemné kamenivo při výrobě "lehkých betonových tvárnic“. Pro toto uplatnění musí splňovat požadavky evropské harmonizované normy EN 13055 na pórovitá kameniva. Struska a škvára jsou preferovaným materiálem u všech výrobců kvůli své lehké váze a stabilitě kameniva.

5. [6] Úletový popílek a struska nebo škvára se používají v řadě případů jako kamenivo při stavbě budov a silnic. Konkrétními příklady jsou použití strusky a škváry jakožto materiálu pro odvodňovací vrstvu a podsyp vozovky a jakožto obrusného povrchu v dostihových závodištích a automobilových parkovištích. Ve všech těchto případech musí být zpravidla splněny požadavky evropských a příslušných národních norem.
6. [7] Úletový popílek se řadu let velmi často používá také jako výplňový materiál. V tomto uplatnění a zejména při stavbě silnic se využívá s ohledem na svou dostupnost, snadnost zhutnění a schopnost vytvářet stabilní a trvanlivé tvary terénu. Příkladem je jeho použití v hrázích a mostních pilířích. Kromě toho pro použití při zahlazování následků po hlubinné těžbě musejí být splněny požadavky na reaktivitu.
7. [8] Úletový popílek a stejně tak i cenosfery, tj. duté částice úletového popílku s velmi nízkou hustotou, se používají jako výplňový materiál v řadě uplatnění včetně nátěrů, plastů, automobilových karoserií, pryskyřic se skleněnými vlákny a žáruvzdorných desek.
8. [9] Většina energosádrovce (syntetického hydrátu síranu vápenatého) produkovaného v Evropě se využívá v cementovém a sádrovém průmyslu ve výrobcích jako sádrokarton, sádrové bloky a omítka. Kritéria kvality pro použití energosádrovce jakožto surového materiálu pro cementový a sádrový průmysl jsou vymezena řadou norem.
9. [10] V mnoha praktických uplatněních energetických produktů je při jejich využití dosaženo také pozitivního ekonomického efektu. Většina uplatnění je však rovněž výhodná i s ohledem na ochranu životního prostředí včetně:

   • šetření přírodních zdrojů;

   • úspory energie;

   • úspory emisí znečišťujících látek do ovzduší;

   • úspory emisí CO₂ ;

   • úspory prostoru skládek.

     Na všechna uplatnění energetických produktů se vztahuje nejméně jeden, ve většině případů několik z uvedených přínosů pro ochranu životního prostředí.

10. [11] V návaznosti na výše uvedený fakt je nejnázornějším příkladem náhrada části cementu úletovým popílkem v betonu nebo použití úletového popílku jakožto hlavní složky směsného cementu. Pro výrobu jedné tuny cementu je nutné vytěžit, rozdrtit, kalcinovat a vyžíhat na teplotu 1 200 až 1 400 °C zhruba 1,6 tuny surového materiálu. K výrobě portlandského cementu je navíc nutné jemně rozemlít 0,95 tun materiálu. Na výrobu jedné tuny portlandského cementu se spotřebuje 2900 MJ tepelné energie a 100 kWh elektrické energie.

    Výroba portlandského cementu se neobejde bez emisí škodlivých látek do ovzduší, přestože za posledních několik desítek let se emise z výroby cementu výrazně snížily. Výroba portlandského cementu je rovněž nevyhnutelně spojena s emisemi CO₂ v důsledku procesu kalcinace a spotřeby energie. Nahrazení portlandského cementu úletovým popílkem tudíž znamená odpovídající snížení různých dopadů na životní prostředí spjatých s výrobou cementu. Podle konzervativního odhadu použití 2,9 milionů tun úletového popílku při výrobě cementu v původních 15 členských státech EU sníží emise CO₂ o přibližně stejné množství ročně.

    Četná další použití energetických produktů znamenají přinejmenším zamezení dopadu těžby přírodních zdrojů a zpracování minerálů na životní prostředí a omezují prostor nezbytný k deponování energetických produktů.

 NahoruSměrnice 98/2008 o odpadech

1. [12] Podle článku 3 směrnice (ES) 98/2008 o odpadech znamená "odpad“ jakoukoli látku nebo předmět, kterých se držitel zbavuje nebo má v úmyslu se zbavit nebo se od něho požaduje, aby se jich zbavil.
2. [13] Článek 4 směrnice (ES) 98/2008 popisuje hierarchii způsobů nakládání s odpady a zde se uvádí odkaz jeho citací.

   článek 4

   Hierarchie způsobů nakládání s odpady

   1. Jako pořadí priorit pro právní předpisy a politiku v oblasti předcházení vzniku odpadů a nakládání s nimi se použije tato hierarchie způsobů nakládání s odpady:

      1. (a) předcházení vzniku,
      2. (b) příprava k opětovnému použití,
      3. (c) recyklace,
      4. (d) jiné využití, například energetické využití, a
      5. (e) odstranění.

   2. Při uplatňování hierarchie způsobů nakládání s odpady uvedené v odstavci 1 přijmou členské státy opatření, která podpoří možnosti, jež představují nejlepší celkový výsledek z hlediska životního prostředí. To může u zvláštních toků odpadů vyžadovat odchýlení se od hierarchie, je-li to odůvodněno zohledňováním životního cyklu u celkových dopadů vzniku tohoto odpadu a nakládání s ním.

   Členské státy zajistí, že vypracování právních předpisů o odpadech a odpadových politik bude představovat zcela transparentní proces, který bude dodržovat pravidla vnitrostátního plánování ohledně konzultací a zapojení občanů a zainteresovaných subjektů.

   Členské státy v souladu s články 1 a 13 zohlední obecné zásady ochrany životního prostředí, a to zásadu předběžné opatrnosti a udržitelnosti, technickou proveditelnost a hospodářskou životaschopnost, ochranu zdrojů i celkové dopady na životní prostředí, lidské zdraví a hospodářské a sociální dopady.

3. [14] Článek 5 směrnice 2008/98/ES se zabývá vedlejšími produkty a dále se uvádí odkaz jeho citací.

   článek 5

   Vedlejší produkty

   1. Látku nebo předmět vzniklé při výrobním procesu, jehož prvotním cílem není výroba tohoto předmětu, lze považovat za vedlejší produkt a nikoliv za odpad podle čl. 3 bodu 1 pouze tehdy, jsou-li splněny tyto podmínky:

      1. (a) další využití látky nebo předmětu je jisté;
      2. (b) látku nebo předmět lze využít přímo bez dalšího zpracování jiným než běžným průmyslovým způsobem;
      3. (c) výroba látky nebo předmětu je nedílnou součástí výrobního procesu a
      4. (d) další využití je zákonné, tj. látka nebo předmět splňují všechny příslušné požadavky, pokud jde o výrobek, životní prostředí a ochranu zdraví u konkrétního použití a nepovedou k celkovým nepříznivým účinkům na životní prostředí nebo lidské zdraví.

   2. Na základě podmínek stanovených v odstavci 1 je možné přijmout opatření, kterými se stanoví kritéria, jež musí být splněna k tomu, aby konkrétní látka nebo předmět mohly být považovány za vedlejší produkt a nikoli odpad, jak je uvedeno v čl. 3 bodu 1. Tato opatření, jejichž účelem je změna jiných než podstatných prvků této směrnice, a to jejím doplněním, se přijímají regulativním postupem s kontrolou podle čl. 39 odst. 2 .

4. [15] REACH je nařízení Evropského parlamentu a Rady týkající se chemických látek a jejich bezpečného použití (ES 1907/2006), které vstoupilo v platnost 1. června 2007. Zabývá se r egistrací, e valuací (hodnocením), autorizací (povolováním) a omezováním chemických látek. Cílem nařízení REACH je zlepšit ochranu lidského zdraví a životního prostředí prostřednictvím lepší a včasnější identifikace podstatných vlastností látek uváděných na trh.

   Podle nařízení REACH se od původců, výrobců a dovozců požaduje, aby shromažďovali informace o vlastnostech svých látek uváděných na trh a registrovali tyto informace v ústřední databázi provozované Evropskou agenturou pro chemické látky (ECHA) se sídlem v Helsinkách.

   Producenti energetických produktů provedli předběžnou registraci energetických produktů podle nařízení REACH. Veškeré informace o chemických, fyzikálních, ekotoxikologických a toxikologických vlastnostech byly začleněny do registrační dokumentace, která bude publikována agenturou ECHA.

   Schválené registrační dokumentace pro jednotlivé energetické produkty zahrnují posouzení chemické bezpečnosti. Cílem je posoudit rizika vyplývající z výroby nebo použití látky a zajistit, aby byla přiměřeně kontrolována. Posouzení chemické bezpečnosti museli provést všichni producenti energetických produktů.

   Zpráva o chemické bezpečnosti (Chemical Safety Report, CSR) předložená jako součást registrační dokumentace jednotlivých energetických produktů zahrnuje následující informace:

   • posouzení nebezpečnosti pro lidské zdraví: určení případné klasifikace a označení látky, stanovení úrovně, při které nedochází k nepříznivým účinkům (hodnota DNEL);

   • posouzení nebezpečnosti pro životní prostředí: určení případné klasifikace a označení látky, stanovení koncentrace, při které nedochází k nepříznivým účinkům (hodnota PNEC);

   • posouzení fyzikálně-chemické nebezpečnosti: určení potenciální klasifikace a označení látky;

   • posouzení perzistentních, bioakumulativních a toxických (PBT) nebo vysoce perzistentních a vysoce bioakumulativních (vPvB) vlastností látek (nebo látek vzbuzujících obdobné obavy): porovnání údajů o rozkladu, bioakumulaci a toxicitě s kritérii uvedenými v příloze XIII nařízení REACH;

   • odhad expozice člověka a různých složek životního prostředí látce, který se provádí na základě podmínek stanovených ve scénářích expozice;

   • poslední fází posouzení chemické bezpečnosti je charakterizace rizika, která identifikuje, zda jsou rizika vyplývající z výroby/dovozu a použití látky přiměřeně kontrolována.

     Výsledkem posouzení chemické bezpečnosti v případě klasifikovaných látek jsou rovněž scénáře…