The Digital City of Zajecar - GIS Smart specialization for waste management, electrical mobility, product recycling, and further application

Digital City of Zajecar - GIS Smart specialization for waste management, electrical mobility, product recycling and further application.

GIS-based development City Zajecar strategy
Sustainable examples and suggestions of technological innovations was presented through the GIS Waste Management Model, electrical mobility, IoT technology in the transport system, and examples of a Circular economy. 

EcoTimOK:
Darko Milosevic, Jugoslav Protic, Miroslav Piljusic, 
Ivana Zivic, Anital Lazarevic, Marina Jovanovic
Contact details: Darko Milosevic, Ph.D.; +381645558581; darkomi.de@gmail.com

The potential for better implementing adequate waste management in urban settlements
In recent years the generation of waste in urban areas of municipalities has increased, accompanying the increase in living standards and urbanization. A shift towards a circular economy, producing less or even no waste, could be the alternative. 

GIS-based development City Zajecar strategy
Sustainable examples and suggestions of technological innovations was presented through the GIS Waste Management Model, electrical mobility, IoT technology in the transport system, and examples of a Circular economy. 

Solution context

The assessment of smart and sustainable cities, however, is a major challenge due to complex, complicated, and chaotic nature of our cities. This makes the available monitoring and evaluation tools difficult to adopt and apply in different urban contexts to support urban planning and governance and foster evidence-based policymaking. In order to address this issue, the paper brings together GIS-based development concept with smart and sustainable cities. GIS-based development is a vision that considers data as the central structuring element of a development strategy.

GIS Nis example

The best way to respond to the waste management challenge for the city of Zajecar is through the process of entrepreneurial discovery. We presented a draft of the Regional Waste Management Plan, given recommendations related to the private-public partnership for the establishment of a Regional Recycling Waste Collection Center. Sustainable examples and suggestions of technological innovations was presented through the GIS Waste Management Model, electrical mobility, IoT technology in the transport system, and examples of a Circular economy. The patented technology converts organic wastes into a biogas that closes the circular economy loop.

Solution description

Smart City Zajecar team solutions include:

• Mapping in GIS, use of drones, video bases and images
• Full digitization (for example, Wildfire location, main landfills, hydrology, geology, annual temperature, agriculture landfill ...).
• Ecological and efficient electric vehicles that enable quick and accurate waste collection.
• Self-contained mobile garbage cans, with a solar panel.

GIS 1: #Zajecar Mapping waste landfill

GIS 2: #Zaječar - Sakupljanje otpada - GIS Mobility koncept

GIS 3: #Zaječar - GIS sistem za sakupljanje otpada

Multi-criteria decision-making approach (MCDM)

Smart integrated multi-modal transport system and waste management platform: collection and disposal of waste. Multi-criteria decision-making approach (MCDM) involves the development of a conceptual framework, the attribution of weights by a panel of experts and the application of the model. The model is composed of 16 sustainability indicators grouped into seven impact areas, including air, energy, soil, water, buildings, transportation, and waste.

Through partnership and access from the bottom to the top, smart specialization brings together local authorities, the academic community, the business sphere, and civil society in their efforts to implement long-term growth strategies. It can significantly contribute to the integrated approach on which macro-regional strategies are based. This process could be coordinated at the local level by accredited regional development agencies from East Serbia, in close cooperation with local economic development offices (LER).

Application documentation GIS Project Zajecar:

Javni poziv grad Zajecar za uvođenje i razvoj geografskih informacionih sistema

Rok za prijavu: nedelja, 30. decembar 2018. 24:00

Reference Darko Milosevic. PhD:

– Digital competence – Creating and deploying Software as a service (SaaS) in various industries (telecom, hotel management, online sales, transport), for the last 9 years.
– Learning to learn – Can achieve a high level of expert knowledge in the company for just a few months. Research and development, operational plan, AIDA concept of re-engineering, reorganization, software development, training.
– A sense of initiative and Entrepreneurship. For the last 20 years, I worked in the family business and successfully ran my own company.
– Disruptive innovation industry. In the period from 2005 to 2011, I led a successful Online Booking system for hotels and competed with companies such as Booking.com, Tripadvisor.com, and Yahoo.com, until Google.com entrance to the marketplace.
– Cultural awareness and expression. Studied in France, Italy, Serbia, plan to continue post-PhD studies in Germany. Also, 5 years a member of the Slovenian Cultural Association “Ivan Cankar”, understand and speak Bulgarian and Polish.
– Successfully combine mathematical and interpersonal skills in the knowledge-based economies

THE PLASMA CONVERTER SYSTEM

THE PLASMA CONVERTER SYSTEM (PCS -- Waste to Energy)

The PCS is an electrochemical system powered by electricity that produces an intense field of radiant energy (plasma) that causes the dissociation (breaking apart) of the molecular bonds of solid, liquid and gaseous compounds or materials of both hazardous and nonhazardous wastes (feedstock) organic and inorganic. Within the PCS, the molecules of the waste material are separated into their elemental components (atoms), and then reformed into recoverable nonhazardous commodity products ready for commercial use. The PCS process is not a burning process, and it should not be confused with an incinerator. The PCS is a system whose principal feedstock is hazardous and nonhazardous waste. The heart of the PCS is "the plasma chamber." This vessel is equipped with a plasma torch that produces an intense field of radiant energy. Feed materials enter through an airlock system into the vessel where they are subjected to the intense energy of the plasma field. Materials undergo molecular dissociation and decompose into their elemental components...their atoms. 

Oslo Waste to Energy Plan (OV) Short documentary produced for science program "TM Wissen" for the Austrian channel ServusTV/Red Bull TV.

Plazma rasplinjavanje

Plazma rasplinjavanje je proces koji je izmislio Ethan Dodson, a radi na principu pretvorbe anorganskog i organskog materijala, najčešće otpada, u sintetski plin, izdvojene metale i trosku koristeći tehnologiju plazme. Električni luk stvara se tzv. plazma-bakljom koji ionizira inertni plin te „razbija” kemijske veze organske materije stvarajući sintetski plin. Anorganski dio sirovine odvaja se na dnu peći kao rastaljeni metali i troska koja „pliva” iznad rastaljenih metala. Najčešće se koristi u grani gospodarenja otpadom, no svoju primjeni pronalazi i u rasplinjavanju biomase i krutih ugljikovodika kao što je to ugljen. ^[1]

Sadržaj

• 1Postupak primjene u gospodarenju otpadom
• 2Konačnim postupkom rasplinjavanja otpada plazmom:
• 3Prednosti
• 4Nedostaci
• 5Usporedba spaljivanja i rasplinjavanja otpada
• 6Izvori

Postupak primjene u gospodarenju otpadom

Proces započinje sakupljanjem i pripremom otpada. U procesu se može koristiti bilo koja vrsta otpada koja ima neku ogrjevnu vrijednost koja će rezultirati dobivanjem sintetskog plina. Također kao sirovina može se koristiti i medicinski otpad te kemijski kontaminiran otpad, no ne i radioaktivni otpad. Otpad koji u većini sadrži anorgansku sirovinu rezultirati će većom količinom rastaljenog metala i troske, te smanjiti proizvodnju sintetskog plina. Prednost troske je da nije kemijski reaktivna te se može lako koristiti u danjoj obradi, najčešće kao građevinski materijal. Otpad se ne mora usitnjavati prije obrade, no njegovim usitnjavanjem osiguravamo bolji prijenos topline i brži postupak rasplinjavanja. ^[2]
Otpad se dovodi standardnim komunalnim vozilima i istresa se u reaktor. Reaktor je zapravo postrojenje slično visokoj peći gdje donji dio završava kao krnji stožac u kojem su postavljene plazma-baklje. Broj plazma-baklji ovisi o kapacitetu postrojenja, no broj varira od 2 do 6 baklji. Cijeli reaktor je u stanju podtlaka kako bi se spriječilo izgaranje, stvaranje pepela te curenje plinova izvan reaktora. ^[3]
Plazma-baklja najčešće kao radni plin koristi inertni plin argon. Elektrode mogu biti od bakra, volframa, hafnija, cirkonija ili posebnih legura. Jaka struja pod velikim naponom prolazi između dvije elektrode kreirajući električni luk. Inertni plin pod tlakom prolazi preko električnog luka i biva ioniziran stvarajući plazmu.^[4] Plazma se zna promatrati kao 4. agregatno stanje tvari, te zapravo predstavlja plin sa slobodnim elektronima koji su izašli iz valentne ljuske dovođenjem određenog iznosa energije (električni luk) te mogu slobodno provoditi struju i generirati magnetsko polje.^[5] Temperatura baklje dostiže visoke temperature koje variraju od 2,200 do 13,900 °C, no za potrebe rada s komunalnim otpadom dovoljna je temperatura u rasponu od 2,700 do 4,300 °C. Zbog visokih temperatura veliki značaj se doprinosi sistemu hlađenja plazma-baklji. ^[6]

Poprečni presjek DC plazma baklje kod koje se električni luk stvara unutar same baklje (zbog položaja katode i anode). Vidljiva je šiljasta katoda i prstenasta anoda. Ulaz i izlaz rashladne vode je naznačen na crtežu te je vrlo bitan zbog visokih temperatura koje baklja postiže. Električni luk prikazan je samo kao ilustracija.

Ubacivanjem sirovine u rektor započinje proces rasplinjavanja. Zbog vrlo visoke temperature koju kreira plazma-baklja, dolazi do razlaganja organskih molekula na osnovne atome i molekule koji tvore sintetski plin (većinom kreiran od vodika i ugljikovog monoksida). Proces razlaganja naziva se piroliza. Nastali sintetski plin izlazi iz reaktora pri temperaturi od otprilike 1000 °C te ga je potrebno ohladiti do otprilike 600 °C kako bi se spriječilo stvaranje štetnih spojeva na višim temperaturama. Hlađenjem plina dolazi do pregrijavanja i stvaranja vodene pare u izmjenjivaču topline, te se para preusmjerava na parnu turbinu stvarajući, posredstvom generatora, električnu energiju koja gotovo zadovoljava potrebe procesa za električnom energijom. Nakon ohlađivanja sintetskog plina potrebno ga je očistiti od raznih nečistoća te se koristi metoda cikličkog separatora gdje teže čestice padaju na dno separatora, a pročišćeni plin djelovanjem uzgona prolazi na daljnje čišćenje. Prolaskom kroz filtere u sintetskom plinu zaostaju dušikovi oksidi koji se pročišćavaju prolaskom kroz niz katalitičkih pretvornika koji razdvajaju dušikove okside na kisik i dušik. Daljnjim kemijskim pročišćavanjem odstranjuju se ostaci žive, sumpora i klorovodika. Kao rezultat dobiva se maksimalno pročišćen sintetski plin koji se vodi do plinske turbine gdje prisutstvom generatora stvara električnu struju koju koristi postrojenje, a višak se prodaje i šalje preko dalekovoda u električnu mrežu. Također pročišćeni plin se može komprimirati u spremnike i koristiti u proizvodnji metanola i ostalih sintetičkih goriva. ^[7]
Na dnu reaktora, u procesu rasplinjavanja, dolazi do odvajanja anorganskih tvari koje se rastapaju i na izlasku iz reaktora hlade i skrućuju. Pri hlađenju metali se odvajaju, a anorganska troska ostaje kao kamen staklaste strukture koji se koristi kao tehnički kamen. Teški metali zaostali u troski ne mogu se izlučiti. ^[8]

Proces zbrinjavanja otpada primjenjujući tehnologiju plazma rasplinjavanja. Ubacivanjem sirovine u reaktor započinje proces rasplinjavanja. U reaktoru se zbog velike temperature sirovina razdvaja na sintetski plin, metale i trosku staklaste strukture. Metali i troska se odvajaju na dnu reaktora, a sintetski plin se dodatno pročišćava. Plin se pri izlasku iz reaktora hladi te pregrijava paru u izmjenjivaču topline koja se odvodi na parnu turbinu. Para se prolaskom kroz turbinu kondenzira i pročišćuje te se kao krajnji produkt dobiva destilirana voda. Iz sintetskog plina se izdvaja klorovodik i sumpor te se pročišćeni plin odvodi na plinsku turbinu gdje zajedno sa parnom turbinom, uz prisutstvo generatora, generira električnu struju koja se koristi u procesu, a višak prodaje u električnu mrežu.

Konačnim postupkom rasplinjavanja otpada plazmom:

• rješavamo problem otpada
• generiramo električnu energiju za pokretanje plazma-baklje, a višak prodajemo
• dobivamo odbačene metale iz otpada koji se recikliraju i ponovo koriste
• dobivamo krutu trosku kao građevinski materijal
• dobivamo klorovodik iz klora
• dobivamo natrijev bisulfit iz odvojenog sumpora

uz minimalne emisije stakleničkih plinova.

Prednosti

Prednosti korištenja tehnologije rasplinjavanja plazmom u rješavanju problema otpada:

• Čisto zbrinjavanje kemijsko kontaminiranog otpada
• Sprječavanje kontaminacije tla kod zbrinjavanja otpada zakopavanjem
• Nema emisija štetnih plinova
• Proizvodnja kemijski ne reaktivne troske koja se koristi kao građevinski materijal
• Proizvodnja sintetskog plina za proizvodnju električne energije iz organskog otpada
• Izvlačenje korisnih metala iz otpada
• Manje emisije stakleničkih plinova u usporedbi sa spaljivanjem otpada

Nedostaci

Glavni nedostaci korištenja tehnologije plazme u rješavanju problema otpada:

• Veliki investicijski trošak u usporedbi sa procesom zakopavanja otpada
• Plamen plazme uzrokuje smanjenje promjera otvora za uzimanje uzoraka što zahtjeva povremeno održavanje

Usporedba spaljivanja i rasplinjavanja otpada

Rasplinjavanje na osnovi plazme	Spaljivanje
potpuno razlaganje	nepotpuno razlaganje
nema katrana, dioksina i furana	velike količine katrana i furana
nema pepela	30% pepela
sve vrste otpada*	samo ogranskih otpad
nije potrebno sortiranje	sortiranje se zahtjeva
veliki kapacitet	veiliki kapacitet
vrlo male emisije	visoke emisije
vlaga nema utjecaj na proces	vlaga utječe na proces
komadi i do veličine od 1m3	maksimalna veličina komada 30 cm3

'*' osim jako radioaktivnog otpada

Izvori

1. Jump up ↑ https://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_gasification
2. Jump up ↑ https://http://hrcak.srce.hr/16461
3. Jump up ↑ https://http://hrcak.srce.hr/16461
4. Jump up ↑ https://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_gasification
5. Jump up ↑ http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/plasma-converter.htm
6. Jump up ↑ https://http://hrcak.srce.hr/16461
7. Jump up ↑ https://http://hrcak.srce.hr/16461
8. Jump up ↑ https://http://hrcak.srce.hr/16461