Cirkulární ekonomika v praxi: Uzavřený cyklus bioodpadů ve městě Brně

Můžeme hovořit o trvalé udržitelnosti, která kopíruje přirozené ekosystémové funkce, které na Zemi fungovaly odjakživa. Cirkulární ekonomika však přichází v době, kdy společnost produkuje obrovské množství odpadu, které často končí na skládkách a nejsou již dále nikterak využity. Tak přicházíme nejen o cenné materiály, ale i energii.

Abychom však udržitelným projektům mohli dávat jasnější obrysy, je nutné je realizovat a připravovat například takové koncepty, které spojují energetickou soběstačnost a materiálové využívání odpadů. Tyto dvě oblasti totiž skrývají nebývalý potenciál a vzájemně vytváří systém, který může být na první pohled logický a jednoduchý. Na pozadí se však skrývá komplexní a provázaný systém procesů, které tvoří jediný, uzavřený systém. Město Brno je metropole, která v minulých letech projevila zájem o implementaci koncepce Smart city. Tato vize může již brzy nabrat reálnou podobu díky projektu, který je sice inovativní, ale vzhledem k dispozicím města Brna, zcela reálný. Město Brno má totiž jedinečné podmínky k tomu, aby produkovalo podstatnou část paliva pro autobusy DPMB ze surovin, které v současné době efektivně nevyužívá. Těmi surovinami jsou biologicky rozložitelné odpady a kaly z čistírny odpadních vod.

Dopravní podnik města Brna (DPMB) udělal v posledním roce výrazný posun směrem k ekologické a ekonomické šetrnosti svého provozu. Pořídil přibližně 100 nových autobusů s pohonem na stlačený zemní plyn (CNG) a vyřadil stejné množství starých autobusů s pohonem na motorovou naftu. Autobus s pohonem na CNG má výrazně menší emise škodlivých látek do ovzduší a jeho provoz je ekonomičtější. Plyn použitý k pohonu autobusů je však stále neobnovitelným zdrojem, který dovážíme ze zahraničí a přispívá tak k energetické závislosti naší země.

Biologicky rozložitelné komunální a průmyslové odpady (BRO), které nyní vznikají na území města Brna v současné době končí nejčastěji ve spalovně společnosti SAKO nebo na některé ze skládek v okolí Brna. Jedná se o odpady
s vyšším obsahem vody, které ve spalovně odpadů snižují výhřevnost a zhoršují emise, na skládce se nekontrolovaně rozkládají a způsobují nežádoucí emise metanu do ovzduší. Oba způsoby nakládání s BRO odporují současnému trendu nakládání s odpadem, kdy je preferováno jeho materiálové a energetické využití. Tento stav bude muset město Brno dříve nebo později řešit.

Čistírna odpadních vod (ČOV) v Modřicích produkuje ročně velké množství čistírenských kalů. Čistírenské kaly patří mezi biologicky rozložitelné odpady, je v nich obsaženo značné množství energie. Technologie na zpracování čistírenských kalů a získávání energie v podobě bioplynu na ČOV v Modřicích funguje, je však již zastaralá a nefunguje efektivně. Také kapacita této technologie je již naplněná a je nutné ji modernizovat a kapacitu rozšířit.

Biologicky rozložitelné odpady z města Brna i kaly z ČOV v Modřicích je možné efektivně zpracovat v jednom společném zařízení – v jednom společném fermentačním reaktoru. Fermentační stanice je schopná z bioodpadu získat energii v podobě bioplynu, který je následně možné pomocí známých a dostupných technologií odstraněním
CO2 upravit na tzv. biometan (zemní plyn přírodního původu). Biologicky rozložitelný odpad je transformován na energii (bioplyn) a fermentační zbytek, který může být zpracován na hnojivo nebo všestraně použitelný material, biouhel. Energetický potenciál zmíněných dvou složek odpadu je značný a vystačil by na pohon velké části autobusů DPMB. Obdobný komplexní systém již spolehlivě funguje v některých moderních evropských městech, jako je norské Oslo, nizozemský Amsterdam, německý Braunschweig či švédský Linköping a mnoho dalších.

Je několik způsobů, jak lze naložit se sekundárním produktem výroby bioplynu, fermentačním zbytkem a organickým hnojivem, tzv. digestátem, tedy sekundárním biologickým produktem, který již prošel anaerobní fermentací a byl z něho vyroben bioplyn. Z tohoto materiálu se v první fázi odstraní přebytečná voda. Výslednou pevnou složku je možné buď kompostovat a následně použít jako hnojivo nebo dále zpracovat pomocí pyrolýzy na tzv. biouhel. Procesem pyrolýzy je stabilizovaný kal zbaven všech škodlivin organického původu. Biouhel má výborné vlastnosti pro použití v zemědělství a smíchaním s kompostem vzniká kvalitní hnojivo.

Unikátnost, replikovatelnost, šetrnost

Díky projektu, který navrhujeme by se město Brno mohlo z velké části vzdát neobnovitelných zdrojů energie pro pohon autobusů měststské hromadné dopravy. Díky zapojení obyvatel a největších producentů bioodpadu na svém území a současně také propojením s čistírnou odpadních vod v Modřicích by město získalo k dispozici dostatek biomasy, kterou je možné využít k produkci biometanu. Množství biometanu, které je možné touto cestou vyrobit by vystačilo na pohon téměř poloviny všech autobusů městského dopravního podniku. Pohon autobusů na biometan (současné CNG autobusy není nutné k pohonu na biometan nijak upravovat) nejen, že má výrazně menší emise škodlivých látek do ovzduší v porovnání s naftovými motory, ale biometan pochází z lokálních zdrojů a přispívá tak k větší energetické soběstačnosti města Brna, potažmo celé ČR. Projektem by tak bylo efektivně využito více než 40 000 tun bioodpadu ročně, uspořeno velké množství neobnovitelné energie, emisí CO2 a celý provoz by byl také ekonomičtější než doposud. Množství energie, které by bylo možné zavedením tohoto systému navíc pro město Brno získat je vypočítané na energetický ekvivalent 4 168 000 m3 biometanu (zemního plynu) za rok, který by vystačil k celoročnímu pohonu 129 autobusů DMB.

K významným úsporám primární energie by nedošlo pouze náhradou nafty na obnovitelný biometan. Současné zpracování čistírenských kalů na ČOV v Modřicích je velice energeticky náročné mimo jiné i tím, že stabilizovaný kal je vysoušen pomocí zemního plynu, kterého se v tomto procesu ročně spotřebuje více než 1,3 mil. m3 a cena za likvidaci kalu ve spalovnách v současnosti pohybuje okolo 1000 Kč/tunu. I když zpracovávaný kal obsahuje velké množství energie, celková energetická bilance kalového hospodářství na ČOV v Modřicích je v současné době negativní. Pouhou změnou způsobu zpracování čistírenských kalů může být energetická bilance zpracování kalů výrazně kladná, podle našich výpočtů může přebytek činit energetický ekvivalent 2,68 mil. m3 zemního plynu. Tímto současně dojde k plnění dalších cílů města Brna navázaných na Plán odpadového hospodářství a separaci biologicky rozložitelných komunálních odpadů.

Návrh tohoto systému materiálového a energetického využití odpadu byl koncem března představen na zasedání Komise Smart City Brno a postupně jsou s ním seznamovány jednotliví aktéři. Naším cílem je ukázat, jak může být pro město užitečná kooperace jednotlivých městských firem při práci na společném cíli namísto současného stavu, kdy si každá městská firma řeší pouze a jen svoji oblast. Snažíme se ukázat Brnu vizi, kterou lze společnými silami naplnit.

Dosažení uzavřeného cyklu bioodpadů přinášející všechny výše zmíněné výhody pro jednotlivé zainteresované strany je však možné jen tehdy, pokud budou vytvořeny jasné podmínky a komunikační kanály, kterými bude projekt představen veřejnosti. Důležité je také zmínit, že projekt obdobného charakteru může přinést pozitivní efekt v oblasti ekologických, sociálních i ekonomických aspektů jedině v případě, že jednotliví aktéři budou spolupracovat a myšlenku realizace vize Smart City ve městě Brně podporovat koncepčně a dlouhodobě.