Blog

Téma, kterému se budu věnovat v tomto článku, není zatím v našich geografických podmínkách výrazným problémem. Zkuste si však představit situaci, že se z nějakých příčin klima na našem území změní tak, že budeme mít horká léta, v zimě už nebude žádný sníh, srážky budou ojedinělé a pokud přece nastanou, budou to nárazové deště. V takovém případě by se bohatství naší malé země - voda - mohla stát nedostatkovou surovinou.

Hladiny řek a jezer by klesly, některé by vyschly, čehož důsledkem by byl i pokles hladin podzemních vod. Co by následovalo?

Co když stát nařídí šetření vodou - nepoužívat vodu na zalévání, tekoucí vodu z kohoutku pouštět pouze v určitých hodinách během dne…? A co náš průmysl? Možná by se to týkalo i firmy, ve které pracujete.

Fabriky s nedostatkem vody jsou u nás sci-fi, jinde realitou

Jak může továrna pracovat s minimálním objemem vody? Zbytečná sci-fi představa? V mnoha zemích je to realita. Státy Afriky, Indie, Mexiko či dokonce Kalifornie a mnoho jiných bojuje s tímto problémem doslova každý den.

Proto existují takzvané bezodtokové továrny (ZeroLiquidDischarge - ZLD), využívající procesy, které zajišťují na konci průmyslových procesů nulový odtok. Jednodušeji řečeno - z továrny neodtéká žádná odpadní voda.

Tím, že legislativa stále tlačí na důsledněji zpracování znečištěných vod, je tento princip stále více a více využíván. Užitečným může být zejména na místech, kde je voda nedostatkovou surovinou.

Bezodtoková továrna ve vizích společnosti Hydrotech

Naše společnost Hydrotech spolupracovala s vícero slovenskými i zahraničními zákazníky, kteří se věnovali potravinářské výrobě. Zabývali jsme se zpracováním jejich odpadních vod a nemálo našich návrhů se i reálně uvedlo do praxe. Jedním z příkladů je podnik na výrobu bioetanolu.

* Poznámka: Bioetanol je etanol vyroben technologií alkoholového kvašení z biomasy - obvykle z rostlin, které obsahují větší množství škrobu a sacharidů.

Ilustrační fotografie. Zdroj: Shutterstock

Podívejme se, zda by tento podnik "přežil" při extrémním nedostatku vody.

1. Na vstupu každého takového podniku je vypěstována rostlina (obilovina, ovoce, zelenina a podobně). Když projde procesem kvašení a destilací, vzniká etanol a odpad s vysokým obsahem vody a biologických látek. Zpracování odpadního proudu je nesmírně důležité, zajímavé a v nemálo případech i nákladné. Tento biologický zbytek s různou směsí látek se v továrně vede do odstředivky, kde se oddělí tuhá část od kapalné.

2. Dalším stupněm je odparka. Zde se kapalný odpad zahustí a spolu s tuhou složkou z odstředivky se vede do sušárny. Z ní vystupuje produkt, kterým se díky svému obsahu může dále krmit dobytek nebo používat jako hnojivo. Ve zmíněné odparce je využitím tepla získaného spálením zemního plynu většina vody a těkavých organických látek odvedena ve formě par.

3. Po ochlazení získaný kondenzát s ještě poměrně vysokým obsahem organických látek míří do anaerobního reaktoru. Na tomto místě, které je vyhřívané na 37 ° C, jsou přítomny anaerobní bakterie. Na život využívají energii získanou štěpením organických látek v odpadní vodě, a tím ji čistí. V první fázi jsou organické látky štěpeny na jednodušší složky s kratšími řetězci, snadněji dostupné mikroorganismům. Finální práci zajišťují metanogenní bakterie, jejichž produktem je bioplyn složen z oxidu uhličitého a energeticky bohatého a zajímavého metanu. Produkce plynu je velmi velká, a tak se plyn skladuje a postupně spaluje v kotlích továrny, čímž se podílí na tvorbě tepla a šetří provozní náklady společnosti. Přestože se bavíme o jednotkách procent z celkového spotřebovaného množství plynu, toto množství není zanedbatelné.

4. Voda odtékající z biochemického reaktoru není vhodná pro vypouštění do řeky, a proto musí následovat ještě jeden stupeň čištění opět využívající bakterie, nyní však jiného druhu a charakteru. Přiváděním vzduchu do směsi odpadní vody a bakterií se vytváří prostředí na aktivitu těchto mikroorganismů, kterou odpadní vodu vyčistí na hodnoty schválené místními vodohospodářskými úřady jako vhodné k vypouštění do řeky.

A co kdyby se použitá voda z továrny nevypouštěla do řeky?

Pokud by nastala hypotetická situace, kterou jsem zmiňoval v úvodu, právě v tomto bodě by přišel prostor pro využití ZLD technologií. Ty by zajistily takové parametry vody, jaké by byly potřebné v počáteční fázi zmíněného výrobního procesu, a voda by se dala znovu využít.

Zkusím velmi stručně aplikovat ZLD procesy na náš konkrétní případ.

• Z továrny vychází dobře známý produkt - bioetanol a odpadní proudy, jejichž součástí je i proud odpadních vod. Ten by se již výše zmíněným postupem mohl a nemusel předčišťovat.
• Právě prvním stupněm ZLD procesů bývá předčištění, které má zajistit odstranění větších nečistot. Dalším krokem bývá reverzní osmóza nebo jiný membránový proces, který separuje vyčištěnou vodu, přetištěny přes membránu s velmi malými otvory (nano/mikro metry), a zároveň izoluje zkoncentrovanou vodu plnou znečišťujících látek (organické polymery, soli, ionty a podobně).
• Tím, že se oddělilo velké množství čisté vody, je objem dále zpracovávané směsi už výrazně menší. Tímto krokem se zajistí intenzivní šetření energie v dalším stupni technologie - v odparce. Ta vyžaduje nezanedbatelné množství zemního plynu, který se spálí a vzniklým teplem se zbytek odpadní vody rozdělí na kondenzát (čistou vodu) a zkoncentrováný zbytek.
• Posledním krokem bývá krystalizace, která zabezpečí odstranění solí a ostatních zbytkových látek. Ty se odvodní a následně se mohou odvést na skládku odpadů nebo do procesu opětovné výroby (recyklace surovin).

Ilustrační fotografie. Zdroj: Shutterstock

Benefit pro společnost by spočíval minimálně ve třech následujících bodech:

1. Pokud se v továrně používá recyklovaná voda z procesu výroby, automaticky se nemusí do továrny přivádět stejný objem vodovodní vody, za kterou se samozřejmě platí. Běžně se v průmyslu spotřebují desítky až stovky metrů krychlových denně, které takovou cestou dokážeme nahradit.
2. Druhou výhodou se stává částečná nezávislost společnosti, ať už v důsledku využívání vlastní recyklované vody, nebo výrobou zmíněného bioplynu.
3. Třetí výhodou je zbavení se potřeby sledovat a jakýmkoli způsobem se zabývat legislativou, která kontroluj vypouštění odpadních vod do přírody. Zabývání se pokutami za její nedodržování se tak stává bezpředmětným.

Význam a důležitost i takových technologií potvrzuje dopad na samotnou přírodu. Právě k ní se ZLD systémy chovají ohleduplně, neboť využívají pouze tolik materiálu a surovin, kolik potřebují, respektive i méně, než potřebují.

Zároveň díky patří těm odborníkům, kteří zajišťují rozvoj i na místech světa, kde lidé nemají tolik štěstí jako my, alespoň co se týká množství a kvality vod. Nechme se jimi inspirovat a hledejme řešení v možná i beznadějně vypadajících situacích.

Autor: Ing. Matúš Palguta, chemický technolog