Kako od otpada dobiti struju? Razgovarali smo s ekipom s Geotehničkog čiji nam projekt može promijeniti život
Količina ukupno proizvedenog komunalnog otpada se u razdoblju od 1995. do 2018. udvostručila, a većina otpada se i dalje odlaže na odlagalištima, odnosno ne reciklira se. Neke zemlje Europe već dugo godina iskorištavaju svoj otpad i prenamjenjuju ga za neke druge svrhe. U Hrvatskoj se još uvijek po tom pitanju ne čini mnogo, no i to se mijenja. Razgovarali smo s doktorandima Geotehničkog fakulteta Nikolom Kaniškim i Nikolom Hrnčićem o novom projektu na kojem rade, a kojim žele olakšati procese obrade otpada na hrvatskim odlagalištima.
Doktorandi Hrnčić i Kaniški veći dio dana provode u laboratoriju | foto: Geotehnički fakultet
U povijesti naše civilizacije ljudi nisu nikad ostavljali toliko smeća iza sebe kao ljudi 21. stoljeća. To ne treba čuditi, ako u obzir uzmemo naše životne navike koje uključuju korištenje jednokratnih predmeta ili korištenje plastične ambalaže, kojih ima sve više upravo zbog naših navika. Čini se kao da smo zapeli u nekakav loop gdje te dvije navedene stvari konstantno prate jedna drugu.
Ipak, zeleni pokreti su se u ovom desetljeću intenzivirali, sve glasnije možemo čuti zagovaranja da se pronađu održiva rješenja za odlaganje otpadom, a tehnologija koju danas imamo nam omogućuje brojne stvari koje su prije bile nezamislive. Tako je danas moguće od otpada posebnom obradom stvoriti novu energiju za pokretanje električnih uređaja ili zagrijavanje stanova.
Na jednom takvom projektu rade Nikola Kaniški i Nikola Hrnčić, inače doktorandi s Geotehničkog fakulteta. Svojim istraživanjem i zaključcima će pomoći kod pokretanja novih vrsta odlagališta otpada u Hrvatskoj, u kojima će biti moguće, uz posebne procese, od većine otpada stvoriti novu energiju.
U razgovoru su nam otkrili o čemu se točno radi, ali i kako izgleda jeda dan u laboratoriju.
Na čemu trenutno radite?
Trenutno smo angažirani na dva znanstvena projekta. Jedan projekt obuhvaća tematiku energetske oporabe komunalnog otpada – WtE, a drugi se odnosi na jačanje istraživačkih kapaciteta Geotehničkog fakulteta. Oba projekta se provode u jedinici za mehaniku otpada Laboratorija za inženjerstvo okoliša Geotehničkog fakulteta pod vodstvom izv.prof.dr.sc. Igora Petrovića.
Kako ste se odlučili za znanstvenu karijeru i koja vam je tema disertacije?
Nikola Kaniški: za znanstvenu karijeru odlučio sam se već nakon prve godine studiranja na Geotehničkom fakultetu. Nakon izrade znanstvenog rada zbog kojeg sam dobio i dekanovu nagradu, znao sam da želim biti znanstvenik i istraživati okoliš kako bih na bilo koji način pomogao zajednici u kojoj živim. Tijekom mog studija inženjerstva okoliša imao sam priliku i boraviti u Austriji u Leobenu, gdje sam boravio kao student u programu Erasmus+. Tema moje doktorske disertacije vezana je za stišljivost i kolapsibilna svojstva mehanički i biološki obrađenog otpada te određivanje gustoće čestica otpada. U tome mi uz voditelja projekta jednim dijelom pomaže i svjetski poznati profesor iz Austrijskog TU Graz, prof. Erich Bauer, koji se bavi hipoplastičnim modelima i modeliranjem ponašanja materijala.
Nikola Hrnčić: oduvijek su me zanimale teme vezane uz zaštitu okoliša i daljnje obrazovanje u tom smjeru. S obzirom da sam diplomirao na Geotehničkom fakultetu, nastavak studija na istom mi se čini logičnim slijedom stvari. Tema disertacije mi je vezana uz mehaničko ponašanje otpada, točnije posmičnu čvrstoću otpada.
Možete li nam opisati kako provodite dan u laboratoriju?
Nikola Hrnčić: U laboratoriju se provode ispitivanja vezana uz znanstvene projekte u koje sam trenutno uključen. Ispitivanja se vrše na bioosušenom otpadu. Radi se o materijalu za koji nema strogo definiranih standarda vezanih uz njegovo ispitivanje pa ni standardne opreme i uređaja za ispitivanje. Stoga je veliku pažnju potrebno posvetiti pripremi samih ispitivanja i opreme za ispitivanje kako bi se ispitivanja uspješno provela. Iz tog je razloga rad u laboratoriju uvijek zanimljiv i izazovan.
Nikola Kaniški: U laboratoriju nam nikad nije dosadno. Na jutarnjem sastanku prvo napravimo plan. Prođemo kroz ono što smo do sada napravili i što još moramo i nakon toga krećemo na posao. U posljednje vrijeme smo radili dosta ispitivanja u uređaju za triaksijalno ispitivanje u kojem smo ispitivali ponašanje sitne frakcije otpada. Trenutna zadaća nam je razvijanje načina i metode dugotrajnog edometarskog pokusa tako da sad pripremamo sve potrebno kako bi pokrenuli taj pokus koji će trajati nekoliko mjeseci. Osim u laboratoriju, jedan dio vremena na poslu provodimo u svom uredu gdje proučavamo literaturu te pišemo članke koje moramo objaviti kako bi uspješno doktorirali.
U laboratoriju rade s bioosušenim otpadom | foto: Geotehnički fakultet
Recite nam nešto više i o samim projektima. Što je točno „bioosušeni“ otpad, što znači energetska oporaba te kako su te dvije stvari povezane?
Bioosušeni otpad nastaje dodavanjem velike količine zraka (kisika) u “hrpu” otpada. Zbog kisika, i materijala bogatog hranjivim tvarima (otpad), započinje rast i razvoj mikroorganizama koji je praćen porastom temperature (čak do 70 °C). Uslijed visoke temperature voda u otpadu isparava te se otpad suši. Takav osušeni „proizvod“ upućuje se u daljnju obradu gdje se onda izdvajaju reciklabilni materijali (obojeni metali i metali, staklo, plastike i dr.). Također se izdvaja dio otpada visoke kalorijske vrijednosti, tzv. gorivo iz otpada, te se dobiva manja količina ostatnog otpada koji treba odložiti na odlagalište.
U našem slučaju energetska oporaba bi značila da uobičajeni energent, poput ugljena, možemo zamijeniti otpadom visoke kalorijske vrijednosti, kao i da se ostatni otpad iskoristi za proizvodnju bioplina u tzv. bioreaktorskom odlagalištu, a koji se nakon izvlačenja iz tijela odlagališta može iskoristiti za proizvodnju električne i/ili toplinske energije.
Jasno je da se radi o nekoj vrsti održive energije, no možete li dati neke podatke zašto je tomu tako?
Količina ukupno proizvedenog komunalnog otpada u RH 1995. godine iznosila je 978.542 t, dok je za 2018. godinu taj iznos 1.768.411 t, od čega je čak 66,2% završilo na odlagalištu. Iz podataka o količini proizvedenog otpada od 1995. do 2018. godine vidljivo je da količine otpada, uslijed sve bržeg razvoja stanovništva i standarda života, rastu. Budući da otpad ima vrlo visok potencijal kao energent, energetskom oporabom otpada s jedne strane se smanjuje količina otpada na odlagalištu, a s druge strane se koristi energija pohranjena u otpadu za svakodnevne potrebe stanovništva.
Koliko otpad utječe na stvaranje stakleničkih plinova?
Glavni staklenički plinovi su metan i ugljični dioksid, dok su u vrlo malim količinama prisutni još dušik, kisik, vodik, vodena para te elementi u tragovima. Prema nekim izvorima sektor Otpad sudjelovao je u 2016. godini u ukupnoj emisiji stakleničkih plinova Hrvatske s nešto više od 9% (približno 2.300 kt CO2e). Iz ovih vrijednosti vidljivo je da se pravilnim postupanjem s otpadom, recikliranjem i energetskom oporabom otpada mogu spriječiti znatne količine emisija stakleničkih plinova koje dolaze iz otpada. Stoga se na odlagališta otpada ugrađuju sustavi za prikupljanje i obradu stakleničkih plinova koji se oslobađaju uslijed razgradnje organskog dijela otpada.
Sad kad su nam stvari malo jasnije, možete li nam opisati svoj projekt? Koji je cilj WtE projekta?
WtE projekt primarno je orijentiran na detaljno eksperimentalno ispitivanje i numeričko modeliranje mehaničkog ponašanja bioosušenog otpada. Glavni cilj istraživanja je na temelju utvrđenih eksperimentalnih podataka razviti prikladan matematički model za opisivanje 3D stanja naprezanja i deformacija bioosušenog otpada. Razvijeni model tada bi se mogao koristiti za projektiranje bioreaktorskih odlagališta, a svoju primjenu mogao bi pronaći ne samo u RH već i u drugim zemljama regije kod kojih tehnologija mehaničko-biološke obrade tek treba biti implementirana. Osim glavnog cilja, želja nam je stvoriti specifičnu i dugoročnu istraživačku nišu za eksperimentalni i numerički laboratorij na Geotehničkom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, u suradnji s centrom izvrsnosti u Austriji.
Svojim radom žele istražiti ponašanje bioosušenog otpada | foto: Geotehnički fakultet
Možete li nam objasniti što je bioreaktorsko odlagalište? Kakva je situacija u Hrvatskoj?
Prema Pravilniku o načinima i uvjetima odlaganja otpada, kategorijama i uvjetima rada za odlagališta otpada bioreaktorsko odlagalište je odlagalište otpada u sklopu centra za gospodarenje otpadom u okviru postupka mehaničko-biološke obrade otpada. Jednostavnije rečeno, bioreaktorsko odlagalište je uređeno odlagalište koje prihvaća organski bogatu sitnozrnatu frakciju iz postrojenja za mehaničko-biološku obradu otpada. Nakon što se odlagalište napuni, ono se zatvara odgovarajućim pokrovnim slojevima te se pristupa vlaženju materijala pomoću recirkulirajućeg filtrata. Na taj način se ubrzava stvaranje mikroorganizama u otpadu koji pretvaraju organski otpad u bioplin.
U RH postoje tri takova postrojenja. Sva tri postrojenja koriste sličan tehnološki proces u biološkom djelu obrade otpada, a to je biosušenje. Kao izlazni produkt dobivaju, između ostalih, i organski bogatu sitnozrnatu frakciju pogodnu za odlaganje na bioreaktorsko odlagalište s ciljem energetske oporabe.
Kakav bi utjecaj vaš projekt mogao imati na gospodarenje otpadom u RH, ali i na stvaranje nove ‘zelene’ energije? Za što bi se takva energija mogla koristiti?
Rezultati ovog projekta dozvolit će racionalniji pristup u projektiranju bioreaktorskih odlagališta, kao i nadopunu Strategije gospodarenja otpadom Republike Hrvatske. Time bi se uvelike unaprijedio sustav gospodarenja otpadom u Hrvatskoj. S obzirom da je čovječanstvo naučeno na stalnu potrošnju, otpada će uvijek biti. Tako u svjetlu ostalih obnovljivih izvora energije kao što su energija sunca, vjetra, geotermalna energija, i energija iz otpada ima svjetlu i “zelenu” budućnost. Energija proizvedena iz otpada u vidu bioplina može se koristiti kao izvor električne i/ili toplinske energije.
Kakvi su trendovi u svijetu povezani s energetskom oporabom?
Države koje prednjače u energetskoj oporabi otpada su Njemačka, Nizozemska, Austrija, Danska, Belgija, Švedska. Prije svega, u takvim državama je svijest o održivom gospodarenju otpadom kod stanovništva na vrlo visokom nivou. Viši su i njihovi standardi, no prvo što moramo od takvih država naučiti je visoka svijest prema gospodarenju otpadom i prilagodba na više cijene zbrinjavanja otpada (ukoliko želimo viši standard u gospodarenju otpadom). Sustav održivog gospodarenja otpadom košta više, no moramo znati što želimo, a to bi trebalo biti viši standard okoliša u kojem živimo, što se može postići postupnim ulaganjem u gospodarenje otpadom.
I za kraj, bili ste najbolji studenti u svojim generacijama te ste zahvaljujući tome dobili priliku za razvoj znanstvene karijere. Što bi ste poručili budućim studentima Geotehničkog fakulteta?
Nikola Hrnčić: Uz rast standarda postepeno raste i svijest vezana uz zaštitu okoliša te samim time i potreba za stručnjacima iz tog područja. Budućim, ali i sadašnjim, studentima Geotehničkog fakulteta bih poručio da se trude, da budu aktivni i da se interesiraju oko onog što rade i da će se taj njihov trud uvijek prepoznati i isplatiti.
Nikola Kaniški: Budućim studentima Geotehničkog fakulteta poručio bih da nikad ne odustaju, potrebno je uložiti mnogo truda i energije u učenje i polaganje ispita što se na kraju uvijek isplati. I poručio bih im da je inženjerstvo okoliša u svijetu vrlo popularno i cijenjeno zanimanje, dok posljednjih godina sve veću važnost dobiva i u Republici Hrvatskoj.
Kažu kako će u budućnosti potražnja za stručnjacima ovog područja biti veća | foto: Geotehnički fakultet
_____________________________________________________________________________________
Tekst je nastao kao dio native studije portala srednja.hr i Geotehničkog fakulteta.
