W artykule przybliżono charakterystykę frakcji nadsitowej wytwarzanych w regionalnych instalacjach przetwarzania odpadów komunalnych. W lipcu 2013 roku wprowadzono zmiany do ustawy o czystości i porządku w gminie, które wdrożyły w Polsce nowy model gospodarki odpadami komunalnymi oparty na mechaniczno-biologicznym ich przetwarzaniu. Podstawowym elementem tego systemu są sortownie odpadów komunalnych, które są obecnie źródłem wytwarzania frakcji nadsitowej posiadającej własności paliwowe. Dla potrzeb rozpoznania jej właściwości autorzy artykułu przeprowadzili badania własne koncentrujące się na rozpoznaniu podstawowych własności energetycznych frakcji nadsitowej w poszczególnych sezonach roku wraz z rozróżnieniem rodzajów zabudowy. Przeprowadzono badania składu morfologicznego dla potrzeb określenia koncentracji frakcji energetycznych. Przeanalizowano stabilność jakościową strumienia frakcji nadsitowej pod względem możliwości energetycznego zagospodarowania w instalacjach termicznego przekształcania odpadów. Badania składu morfologicznego wykazały podwyższoną koncentrację frakcji energetycznych (papier, tworzywa sztuczne, tekstylia) w stosunku do zmieszanych odpadów komunalnych. Jednocześnie badania własności energetycznych wskazują na podwyższoną standaryzację energetyczną tej frakcji w rozkładzie czasowym (pory roku) oraz rozkładzie przestrzennym (zróżnicowany rodzaj zabudowy). Badania wykazały, że wartość opałowa w zbadanych próbkach zawiera się w przedziale 18,1–23,5 MJ/kg, gdzie wartość średnia wynosi 21,5 MJ/kg. Udział popiołu zawiera się natomiast w przedziale 11,8–24,1%, a udział części palnych 67,6–77,5%. Dobre własności paliwowe oraz standaryzacja jakościowa strumienia wskazują na możliwość stosowania rozwojowych technologii zgazowania odpadów zgodnie z nowymi przepisami dyrektywy IED (Dyrektywa 2010). Technologia zgazowania, produkcja syngazu i jego spalanie w silnikach tłokowych małej mocy stanowią obecnie interesującą alternatywę dla klasycznych instalacji termicznego przekształcania odpadów opartych na technologii spalania wpisując się w rozwój instalacji RIPOK i potrzebę wdrażania gospodarki w obiegu zamkniętym.

W artykule przedstawiono podstawowe uwarunkowania prawne i ekonomiczne dla możliwości rozwoju i wdrożeń instalacji zgazowania odpadów, produkcji energii elektrycznej i cieplnej w kogeneracji w układach małej mocy opartych na silnikach tłokowych. Wprowadzone w 2010 r. dyrektywą IED (Dyrektywa… 2010) nowe przepisy dotyczące technologii zgazowania odpadów wraz z implementacją do prawa krajowego w 2014 r. ustawą o odpadach (Ustawa… 2014) umożliwiły ich rozwój jako technik wysokosprawnych energetycznie oraz niskoemisyjnych. Stanowią one obecnie interesującą alternatywę dla klasycznych instalacji termicznego przekształcania odpadów opartych na technologii spalania. Kluczowym zagadnieniem dla rozwoju technologii zgazowania jest czystość wytwarzanego syngazu w ujęciu prawnym i technologicznym w szczególności w przypadku jego spalania w silnikach tłokowych. Z uwagi na brak spójnych przepisów dotyczących emisji zanieczyszczeń ze spalania syngazu w silnikach tłokowych zaproponowano możliwości ich interpretacji. W artykule przedstawiono również podstawowe uwarunkowania ekonomiczne i rynkowe w odniesieniu do krajowego modelu gospodarki odpadami. Wprowadzenie modelu gospodarki odpadami opartego na mechaniczno- biologicznym przetwarzaniu odpadów oraz zakazu składowania odpadów na właściwościach paliwowych wygenerowało problem oraz wzrost kosztów ich zagospodarowania. Konsekwencją jest możliwy wzrost rentowności instalacji zgazowania odpadów i produkcji energii w układach kogeneracyjnych małej mocy. Ponadto wskazano i opisano możliwe dostępne źródła przychodów dla takich wdrożeń w skali lokalnej.

In this study the current legal and market conditions of waste management in Poland are analyzed. The main legal basis for changes in the national municipal waste management system and their impact on the market situation in the last few years have been determined. Additionally, the important function of the selective collection and the key role of the separation of raw material fractions in waste sorting plants constituting the basis for the operation of Regional Municipal Waste Processing (RMWP) plants was underlined. Furthermore, the possibilities of developing electricity production technology in low and medium power modules using waste gasification techniques were emphasized. The stream of plastic mixture from municipal waste sorting was identified as problematic in the context of effective material recovery. Tests were conducted on the morphology of this waste stream from two sorting plants. In line with the literature data and as part of the analytical work, the properties of the plastic waste stream designated for recycling and the energy properties of the post-recycling plastic mixture were estimated. Tests results showed that the calorific value of this mixture reached 31.8 MJ/kg, whereas, ash and chlorine content equaled 2.7% and 1.1% of dry mass, respectively. These parameters indicate that the mixture as a high-calorific fuel component may be a valuable addition to refuse-derived fuel (RDF) produced from the over-sieve fraction of municipal waste. Concurrently, as a result of the development of waste gasification technologies with a high share of electricity production in low-medium power range plants, it is possible to integrate them with plastic recycling and RMWP plants in the Polish national waste management system.

The introduction highlights the technologies of converting the chemical energy of biomass and municipal waste into various forms of final energy (electricity, heat, cooling, new fuels) as important in the pursuit of a low-carbon economy, especially for energy and transport sector. The work continues to focus mainly on gasification as a process of energy valorization of the initial form of biomass or waste, which does not imply that other methods of biomass energy use are not considered or used. Furthermore, the article presents a general technological flowchart of gasification with a gas purification process developed by Investeko S.A. in the framework of Lifecogeneration.pl. In addition, selected properties of the municipal waste residual fraction are described, which are of key importance when selecting the technology for its energy recovery. Significant quality parameters were identified, which have a significant impact on the production and quality of syngas, hydrogen production and electricity generation capacity in SOFC cells. On the basis of the research on the waste stream, a preliminary qualitative assessment was made in the context of the possibility of using the waste gasification technology, syngas production with a significant share of hydrogen and in combination with the technology of energy production in oxide-ceramic SOFC cells. The article presents configurations of energy systems with a fuel cell, with particular emphasis on oxide fuel cells and their integration with waste gasification process. An important part of the content of the article is also the environmental protection requirements for the proposed solution.