Prerada komunalnog čvrstog otpada za proizvodnju toplotne i električne energije. Prerada otpada u energiju i dobijanje energije iz otpada Ima li koristi, iskustva Rusije i drugih zemalja

Biogas je izvor plodnosti povrtnjaka. Nitriti i nitrati u stajnjaku koji truju vaše usjeve proizvode čisti dušik koji je biljkama potreban. Prilikom obrade stajnjaka u instalaciji, sjeme korova umire, a pri gnojidbi vrta tečnim metanom (stajnjak prerađen u instalaciji i organski otpad) potrošit ćete mnogo manje vremena na plijevljenje.

Biogas - prihod od otpada. Otpad od hrane i stajnjak koji se nakuplja na farmi su besplatne sirovine za bioplinsko postrojenje. Nakon prerade smeća dobijate zapaljivi gas, kao i visokokvalitetna đubriva (huminske kiseline), koja su glavne komponente crne zemlje.

Biogas je nezavisnost. Nećete zavisiti od dobavljača uglja i gasa. I uštedite novac na ovim vrstama goriva.

Biogas je obnovljivi izvor energije. Metan se može koristiti za potrebe seljaka i farmi: za kuvanje; za grijanje vode; za grijanje stanova (sa dovoljnim količinama sirovine - biootpad).

Koliko gasa se može dobiti iz jednog kilograma stajnjaka? Na osnovu činjenice da se za kuhanje jedne litre vode potroši 26 litara plina:

Uz pomoć jednog kilograma stočnog stajnjaka može se prokuvati 7,5-15 litara vode;

Uz pomoć jednog kilograma svinjskog stajnjaka - 19 litara vode;

Uz pomoć jednog kilograma ptičjeg izmeta - 11,5-23 litara vode;

Uz pomoć jednog kilograma slame mahunarki može se prokuhati 11,5 litara vode;

Uz pomoć jednog kilograma vrhova krompira - 17 litara vode;

Uz pomoć jednog kilograma vrhova paradajza - 27 litara vode.

Neosporna prednost bioplina je u decentraliziranoj proizvodnji električne i toplinske energije.

Proces biokonverzije, osim energije, omogućava nam da riješimo još dva problema. Prvo, fermentirani stajnjak, u poređenju sa konvencionalnom upotrebom, povećava prinose usjeva za 10-20%. To se objašnjava činjenicom da se mineralizacija i fiksacija dušika javljaju tijekom anaerobne obrade. Kod tradicionalnih metoda pripreme organskih đubriva (kompostiranjem) gubici azota su i do 30-40%. Anaerobna prerada stajnjaka povećava sadržaj amonijumskog azota četiri puta - u poređenju sa nefermentisanim stajnjakom (20-40% azota se pretvara u amonijumski oblik). Sadržaj asimilabilnog fosfora se udvostručuje i čini 50% ukupnog fosfora.

Osim toga, tijekom fermentacije, sjeme korova, koje se uvijek nalazi u stajskom gnoju, potpuno se ubija, mikrobne asocijacije, jaja helminta se uništavaju, neprijatan miris se neutralizira, tj. postiže se ekološki efekat koji je danas relevantan.

3. Energetska upotreba tretmana otpadnih voda u sprezi sa fosilnim gorivima.

Više od 20 godina zapadnoevropske zemlje aktivno su uključene u praktično rješavanje problema odlaganja otpada iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda.

Jedna od uobičajenih tehnologija odlaganja otpada je njihova upotreba u poljoprivredi kao gnojiva. Njegov udio u ukupnom iznosu WWS kreće se od 10% u Grčkoj do 58% u Francuskoj, u prosjeku 36,5%. Uprkos popularizaciji ove vrste odlaganja otpada (npr. u okviru EU regulative 86/278/EC), ona gubi na privlačnosti, jer se poljoprivrednici plaše gomilanja štetnih materija na poljima. Trenutno je u nizu zemalja upotreba otpada u poljoprivredi zabranjena, na primjer, u Holandiji od 1995. godine.

Spaljivanje tretmana otpadnih voda je na trećem mjestu po zbrinjavanju otpada (10,8%). U skladu sa predviđanjima u budućnosti, njegov udio će se povećati na 40%, uprkos relativno visokoj cijeni ove metode. Spaljivanje mulja u kotlovima će rešiti ekološki problem vezan za njegovo skladištenje, dobiti dodatnu energiju tokom njegovog sagorevanja, a samim tim i smanjiti potrebu za gorivom i energetskim resursima i investicijama. Preporučljivo je koristiti polutečni otpad za proizvodnju energije u termoelektranama kao dodatak fosilnim gorivima, poput uglja.

Postoje dvije najčešće zapadne tehnologije za spaljivanje tretmana otpadnih voda:

Odvojeno sagorevanje (sagorevanje u tečnom fluidizovanom sloju (LFB) i višestepenim pećima);

Zajedničko loženje (u postojećim CHP postrojenjima na ugalj ili cementarama i asfaltnim postrojenjima) .

Među metodama odvojenog sagorijevanja popularna je upotreba tehnologije tečnog sloja, najuspješnije se koriste peći s LCS. Takve tehnologije omogućavaju stabilno sagorijevanje goriva s visokim sadržajem mineralnih komponenti, kao i smanjenje sadržaja sumpornih oksida u dimnim plinovima vezivanjem na krečnjak ili zemnoalkalne metale sadržane u pepelu goriva tokom sagorijevanja.

Proučili smo sedam alternativnih opcija za odlaganje kanalizacionog mulja, zasnovanih kako na novim netradicionalnim tehnologijama razvijenim na osnovu ruskog ili evropskog iskustva i koje nemaju praktičnu upotrebu, tako i na gotovim tehnologijama „ključ u ruke“:

1. Spaljivanje u ciklonskoj peći na bazi postojećih, a ne korišćenih bubanj peći za sušenje postrojenja za tretman (ruska tehnologija - Tekenergohimprom, Berdsk);

2. Spaljivanje u ciklonskoj peći na bazi postojećih, ali nekorišćenih bubnjastih kotlova postrojenja za tretman (ruska tehnologija - Sibtehenergo, Novosibirsk i Biyskenergomash, Barnaul);

3. Odvojeno sagorevanje u novom tipu višestepenih peći (zapadna tehnologija - NESA, Belgija);

4. Odvojeno sagorevanje u novom tipu peći sa fluidizovanim slojem (zapadna tehnologija - "Segher" (Belgija);

5. Odvojeno sagorevanje u novoj ciklonskoj peći (zapadna tehnologija - Steinmuller (Njemačka);

6. Zajedničko loženje u postojećoj CHP elektrani na ugalj; skladištenje osušenog otpada u skladištu.

Opcija 7 pretpostavlja da je, nakon sušenja do 10% sadržaja vlage i termičke obrade, 130.000 tona otpada od prečišćavanja otpadnih voda godišnje biološki bezbedno i da će se skladištiti u zonama pored postrojenja za prečišćavanje. Time je uzeto u obzir stvaranje zatvorenog sistema za prečišćavanje vode na postrojenju za prečišćavanje vode sa mogućnošću njegovog proširenja povećanjem obima prerađenog otpada, kao i potreba za izgradnjom sistema za snabdevanje otpadom. Troškovi ove opcije su uporedivi sa opcijama spaljivanja otpada.

ZAKLJUČAK

Jedan od glavnih zadataka razvijenih zemalja je racionalno i ekonomično korišćenje energije. To se posebno odnosi na našu državu u kojoj je teško stanje sa energentima. Zbog visokih cijena i ograničenih rezervi nafte, gasa i uglja, javlja se problem pronalaženja dodatnih energetskih resursa.

Jedan od najefikasnijih načina za proizvodnju energije u budućnosti može biti korištenje čvrstog komunalnog otpada kao goriva. Za proizvodnju električne energije predviđeno je korištenje topline dobivene sagorijevanjem čvrstog komunalnog otpada.

Među obnovljivim izvorima energije na bazi poljoprivrednog otpada, biomasa je jedna od perspektivnih i ekološki prihvatljivih zamjena za mineralna goriva u proizvodnji energije. Bioplin dobijen anaerobnom preradom stajnjaka i otpada u bioplinskim postrojenjima može se koristiti za grijanje stočnih objekata, stambenih zgrada, plastenika, za dobivanje energije za kuhanje, sušenje poljoprivrednih proizvoda toplim zrakom, zagrijavanje vode i proizvodnju električne energije korištenjem generatori gasa. Ukupni energetski potencijal korišćenja stočnog otpada na bazi proizvodnje biogasa je veoma visok i omogućava zadovoljavanje godišnjih potreba poljoprivrede za toplotnom energijom.

Polutečni otpad od prečišćavanja vode svrsishodno je koristiti za proizvodnju energije u termoelektranama kao dodatak fosilnim gorivima, kao što je ugalj.

BIBLIOGRAFIJA

1. Bobovich B.B., Ryvkin M.D. Biogas tehnologija za preradu životinjskog otpada / Bilten Moskovskog državnog industrijskog univerziteta. br. 1, 1999.

2. Shen M. Compogas - metoda fermentacije biootpada / “Metronom”, br. 1-2, 1994, str.41.

3. Procena energetskog potencijala upravljanja otpadom u Novosibirskom regionu: Institut za energetsku efikasnost. - http://www.rdiee.msk.ru.

4. Fedorov L., Mayakin A. Termoelektrana na kućni otpad / "Nove tehnologije", br. 6 (70), jun 2006.

Primanje energije od živih bića kod mnogih izaziva primitivne asocijacije - s konjem koji nosi teret ili hrčkom koji vrti mali dinamo kroz točak. Neko drugi će se setiti školskog iskustva sa elektrodama zabodenim u pomorandžu, formirajući svojevrsnu „živu bateriju“... Međutim, rad naše mnogo manje „braće“ – bakterija je u tom pogledu mnogo efikasniji!

„Problem smeća“ na globalnom nivou mnogo je značajniji nego što se laiku može činiti, uprkos činjenici da nije toliko očigledan kao drugi ekološki užasi o kojima ljudi vole da pričaju u svakojakim „skandalima-senzacijama-istragama“. ”. 26 miliona tona godišnje je samo Moskva i samo kućni otpad! A čak i ako sve marljivo sortiramo, a zatim prerađujemo, količina organskog otpada se od toga neće smanjiti, jer oni čine oko 70% ukupnog smeća koje proizvodi čovječanstvo. A što je privreda zemlje razvijenija, to je više organskog otpada iz domaćinstva. Ova zastrašujuća masa ne može se pobijediti nikakvom obradom. Ali pored kućnog otpada, postoje ogromne količine industrijskog otpada - kanalizacija, otpad od proizvodnje hrane. Takođe imaju značajnu količinu organske materije.

Obećavajući pravac u borbi protiv organskog otpada koji puni planetu je mikrobiologija. Ono što ljudi ne pojedu, poješće mikrobi. Sam princip je odavno poznat. Međutim, danas je problem u njegovoj efikasnoj upotrebi i naučnici nastavljaju da rade na tome. “Nahraniti” napola pojedeni hamburger mikrobima u tegli je jednostavno! Ali ovo nije dovoljno. Potrebna nam je tehnologija koja će omogućiti bakterijama da brzo i efikasno prerade hiljade i milione tona smeća bez dodatnih troškova, bez skupih struktura i katalizatora, koji svojom cijenom poništavaju konačnu efikasnost ovog procesa. Nažalost, većina tehnologija koje koriste bakterije za preradu otpada danas su ili neisplative, ili neproduktivne, ili ih je teško proširiti.

Na primjer, jedna od dobro poznatih i uhodanih tehnologija za preradu otpada uz pomoć bakterija je metoda proizvodnje bioplina poznata mnogim stranim poljoprivrednicima. Stočni stajnjak truli pomoću mikroba koji oslobađaju metan, koji se skuplja u ogromnu vreću s mjehurićima. Sistem radi i proizvodi plin pogodan za grijanje iste farme putem električne energije koju proizvodi plinski turbinski generator ili direktno sagorijevanjem. Ali takav kompleks se ne može skalirati čisto tehnološki. Pogodno za farmu ili selo, nije za veliki grad. Osim toga, u gradskom otpadu, za razliku od stajnjaka, ima puno toksičnih komponenti. Ove otrovne tvari završavaju u plinovitoj fazi na isti način kao i korisni metan, a konačna “mješavina” se ispostavi da je jako zagađena.

Međutim, nauka ne miruje - jedna od najperspektivnijih tehnologija koje sada zanimaju naučnike širom svijeta (uključujući, vjerovatno, i ozloglašene britanske) je korištenje takozvanih "elektronskih bakterija", koje su jedna od od najboljih žderača otpada, koji istovremeno proizvode ovaj proces, s ljudske tačke gledišta neugodan, je električna energija. Na površini stanične membrane takve bakterije nalazi se protein citokrom, na kojem se formira električni naboj. U procesu metabolizma, bakterija "izbacuje" elektron na površinu svoje ćelije i stvara sljedeći - i tako iznova i iznova. Mikroorganizmi s takvim svojstvima (na primjer, geobacter) poznati su dugo vremena, ali njihove električne sposobnosti nisu korištene u praksi.

Šta rade mikrobiolozi? Andrey Shestakov, istraživač na Odsjeku za mikrobiologiju Biološkog fakulteta Moskovskog državnog univerziteta i šef laboratorije mikrobne biotehnologije, rekao je za Computerra:

“Uzmemo anodnu elektrodu, prekrijemo njenu površinu ćelijama elektroformirajućih mikroorganizama, stavimo umjesto vodonika u hranljivi medij koji treba da recikliramo (smeće, “rastvor smeća” – radi jednostavnosti ćemo bez detalja), a tokom metabolizma od ovih ćelija, mi ćemo iz svake od njih primiti elektrone i protone.

Dalje, sve je isto kao u konvencionalnoj gorivnoj ćeliji - ćelija odustaje od elektrona i protona, protoni se šalju kroz membranu za izmjenu protona u katodnu komoru do druge elektrode ove baterije, dodajući kisik iz zraka " na auspuhu” dobijamo vodu, a struju odvodimo u vanjsko kolo. Zove se "Mikrobna gorivna ćelija", MFC, Mikrobna gorivna ćelija."

Ne bi bilo suvišno prisjetiti se kako je uređena i funkcionira klasična vodonik-kiseonička gorivna ćelija. Dvije elektrode, anoda i katoda (na primjer, ugljenik i prekrivene katalizatorom - platinom), nalaze se u određenom spremniku, podijeljene na dva dijela membranom za izmjenu protona. Anodu dovodimo vodonikom iz vanjskog izvora, koji se disocira na platini i donira elektrone i protone. Membrana ne dozvoljava elektronima da prođu, ali je sposobna da prođe protone koji se kreću do druge elektrode - katode. Također dobavljamo kisik (ili jednostavno zrak) iz vanjskog izvora do katode, a ona proizvodi reakcijski otpad - čistu vodu. Električna energija se uklanja sa katode i anode i koristi za svoju namjenu. Uz razne varijacije, ovaj dizajn se koristi i u električnim vozilima, pa čak i u prijenosnim napravama za punjenje pametnih telefona daleko od utičnice (takve, na primjer, proizvodi švedska kompanija Powertrekk).

U maloj posudi u hranjivom mediju nalazi se anoda s mikrobima. Od katode je odvojen membranom za izmjenu protona od Nafiona - pod takvim imenom ovaj materijal proizvodi BASF, ne tako davno svima poznat po svojim audio kasetama. Evo ga - struja, zapravo stvorena od živih mikroba! U laboratorijskom prototipu, jedna LED dioda svijetli iz njega kroz impulsni pretvarač, jer LED dioda zahtijeva 2-3 volta za paljenje - manje nego što daje MFC. Iako je potrebno dosta vremena da se kroz prašnjave i divlje hodnike dođe do laboratorije mikrobne biotehnologije Moskovskog državnog univerziteta u dubokom podrumu, ona uopće nije spremnik za pretpotopnu sovjetsku naučnu opremu, kao što je slučaj sa velikom većinom ruske nauke danas, ali je dobro opremljen savremenom uvoznom opremom.

Kao i svako gorivo ili galvanska ćelija, MFC proizvodi mali napon - oko jedan volt. Struja direktno ovisi o njegovim dimenzijama - što je veća, to je veća. Stoga se u industrijskim razmjerima pretpostavljaju instalacije prilično velikih dimenzija spojene u seriju u baterije.

Prema Šestakovu, razvoj u ovoj oblasti počeo je pre oko pola veka:

„Mikrobni generatori“ počeli su se ozbiljno proučavati u NASA-i šezdesetih godina, ne toliko kao tehnologija za proizvodnju energije, već kao efikasan princip za preradu otpadnih proizvoda u skučenom prostoru svemirske letjelice (čak i tada, koliko god je to moguće, pokušali su zaštititi svemir od krhotina, besramno nastavljajući zagađivati ​​Zemlju...!) Ali tehnologija je rođena i nakon toga je, zapravo, dugi niz godina bila u komi, malo je ljudi to trebalo u stvarnosti. Međutim, prije 4-5 godina dobio je drugi vjetar - budući da je za njim postojala značajna potreba u svjetlu miliona tona smeća koje pune našu planetu, kao i u svjetlu razvoja raznih srodnih tehnologije, koje navodno omogućavaju da mikrobne gorivne ćelije ne budu laboratorijski egzotični "desktop format", već pravi industrijski sistemi koji omogućavaju preradu značajnih količina organskog otpada.

Danas su ruski razvoji u oblasti MFC rezultat zajedničkih napora Biološkog fakulteta Moskovskog državnog univerziteta i M-Power World, rezidentne kompanije Skolkovo, koja je dobila grant za takva istraživanja i prepustila mikrobiološke razvoje specijalizovanim stručnjacima, odnosno nama. Naš sistem već funkcioniše i proizvodi stvarnu struju – zadatak trenutnog istraživanja je da se izabere najefikasnija kombinacija bakterija i uslova u kojima bi se MTC mogao uspešno proširiti u industrijskim uslovima i početi da se primenjuje u industriji prerade i reciklaže otpada. ”

Za sada nema govora o tome da bi MFC stanice bile u rangu sa već dokazanim tradicionalnim izvorima energije. Sada je naučnicima na prvom mjestu zadatak efikasne obrade biootpada, a ne dobijanja energije. Jednostavno se „desilo” da su bakterije koje stvaraju elektroformu „najproždrljivije”, a samim tim i najefikasnije. A električna energija koju proizvode dok rade je zapravo nusproizvod. Potrebno ga je odvojiti od bakterija i "spaliti", obaviti neki koristan posao kako bi bioproces tekao što intenzivnije. Prema proračunima, pokazalo se da će postrojenjima za preradu otpada na bazi mikrobnih gorivnih ćelija biti dovoljno da bez vanjskih izvora energije.

Međutim, u Šestakovovoj laboratoriji ne ide se samo na „smeće“ pravac, već i na drugi – čisto energetski. Biogenerator malo drugačijeg tipa naziva se "bioreaktorska gorivna ćelija" - izgrađen je na drugim principima osim MFC-a, ali opća ideologija dobivanja struje iz živih organizama, naravno, ostaje. A sada je već usmjeren prvenstveno na proizvodnju energije, kao takve.

Zanimljivo, ako mnogi naučnici širom svijeta sada rade na mikrobnim gorivnim ćelijama kao sredstvu za uništavanje smeća, onda su gorive ćelije samo u Rusiji. Stoga se nemojte iznenaditi ako jednog dana žice iz vaše kućne utičnice ne vode do uobičajenih hidroelektričnih turbina, već do bioreaktora za smeće.

Problem smeća poznat je iz prve ruke svakom stanovniku velikog grada. Grad pokušava da se riješi nepotrebnog otpada tako što ga odlaže na posebne površine. Deponije se povećavaju i već napreduju u pojedinim mikropodručjima. U Rusiji se godišnje akumulira najmanje 40 miliona tona čvrstog komunalnog otpada (MSW). Istovremeno, postrojenja za spaljivanje otpada mogu se koristiti kao dodatni izvor električne energije.

Prva generacija MSZ

Britanija krajem 19. veka. Izgrađeno je prvo postrojenje za spaljivanje otpada (MSZ). U početku su se spalionice koristile za smanjenje količine ostataka otpada koji se pohranjuju na deponijama i za njihovu dekontaminaciju. Kasnije je ustanovljeno da se toplina koju proizvodi MSZ može uporediti sa ogrjevnom vrijednošću mrkog uglja visokog pepela, a MSW se može koristiti kao gorivo za termoelektrane (TE).

Prve jedinice za spaljivanje otpada umnogome su ponavljale kotlovske jedinice termoelektrana: komunalni otpad se spaljivao na rešetkama energetskih kotlova, a toplina dobivena spaljivanjem otpada korištena je za proizvodnju pare, a potom i električne energije.

Treba napomenuti da je bum u izgradnji spalionica pao na period energetske krize 1970-ih. U razvijenim zemljama izgrađene su stotine spalionica. Činilo se da je problem odlaganja komunalnog otpada riješen. Ali spalionice tog vremena nisu imale pouzdana sredstva za čišćenje izduvnih gasova koji se ispuštaju u atmosferu.

Mnogi stručnjaci počeli su primjećivati ​​da ova tehnologija ima velike nedostatke. Dioksini nastaju prilikom spaljivanja, postrojenja za spaljivanje otpada su takođe jedan od glavnih izvora emisije žive i teških metala.

Stoga su se prilično jednostavne konstrukcije i relativno jeftine spalionice prve generacije morale zatvoriti ili rekonstruirati, poboljšati i, shodno tome, povećati cijenu sustava za čišćenje plinova koji se emituju u atmosferu.

Druga generacija MSZ

Od druge polovine 1990-ih. U Evropi je počela izgradnja spalionice druge generacije. Troškovi ovih preduzeća iznose oko 40% troškova modernih efikasnih postrojenja za tretman gasa. Ali suština procesa spaljivanja komunalnog otpada još uvijek se nije promijenila.

Tradicionalne spalionice spaljuju neosušeni otpad. Prirodna vlažnost komunalnog otpada obično se kreće od 30-40%. Stoga se značajna količina topline koja se oslobađa prilikom spaljivanja otpada troši na isparavanje vlage, a temperatura u zoni sagorijevanja obično se ne može podići iznad 1.000°C.

Šljake nastale od mineralne komponente komunalnog komunalnog otpada na takvim temperaturama dobijaju se u čvrstom stanju u obliku porozne, lomljive mase sa razvijenom površinom, sposobne da adsorbuju veliku količinu štetnih nečistoća tokom spaljivanja otpada i relativno lako oslobađaju štetne elemente. kada se skladišti na deponijama i deponijama. Korekcija sastava i svojstava formirane troske je nemoguća.

Moskva planira instalirati spalionice druge generacije

U svim okruzima Moskve, osim u Centralnom okrugu, u narednim godinama biće izgrađena i rekonstruisana postrojenja za preradu i spaljivanje otpada. Očekuje se izgradnja spalionica druge generacije.

To se navodi u nacrtu uredbe gradske vlade, odobrenoj 11. marta 2008. Za 80 milijardi rubalja do 2012. biće izgrađeno šest novih postrojenja za spaljivanje otpada (MSZ), rekonstruisano sedam kompleksa za preradu otpada i postrojenje za termo biće pokrenuto odlaganje opasnog medicinskog otpada. Zemljišne parcele za biljke su već određene.

Sada su resursi regionalnih deponija praktično iscrpljeni. „Za pet godina, ako ne izgradimo sopstvene pogone za reciklažu, Moskva će se utopiti u smeću“, kaže Adam Gonopolski, član najvišeg saveta Državne dume za zaštitu životne sredine. U uslovima kada su deponije zatvorene, a preduzeća za preradu otpada ne mogu da se grade iz ekoloških razloga, jedini izlaz, po njegovom mišljenju, su spalionice.

Dok Moskovljani štrajkuju protiv izgradnje novih postrojenja za spaljivanje otpada, gradske vlasti razmatraju mogućnost izgradnje postrojenja za spaljivanje otpada ne samo u Moskvi, već i u Podmoskovlju. Jurij Lužkov je o tome govorio na sastanku sa poslanicima Moskovske gradske dume u junu 2009.

„Zašto se ne možemo dogovoriti sa Moskovskom regijom o postavljanju takvih postrojenja i povećanju broja deponija za skladištenje otpada“, upitao je Jurij Lužkov. Rekao je i da smatra primjerenim izraditi gradski zakon prema kojem se svo smeće mora razvrstati prije odlaganja. “Ovakav zakon će smanjiti količinu otpada koji se šalje u spalionice i deponije sa 5 miliona tona na 1,5-2 miliona tona godišnje”, rekao je gradonačelnik.

Razvrstavanje otpada može biti korisno i za druge alternativne tehnologije obrade otpada. Ali i ovo pitanje treba riješiti zakonom.

Nove energetske mogućnosti za MSZ: Evropsko iskustvo

U Evropi je to već riješeno. Otpad koji je razvrstan sastavni je dio snabdijevanja stanovništva električnom i toplotnom energijom. Konkretno, u Danskoj su spalionice integrisane od ranih 1990-ih. 3% električne energije i 18% toplotne energije obezbjeđuje se u sistem snabdijevanja električnom energijom i toplotom gradova.

U Holandiji se samo oko 3% otpada odvozi na deponije, jer od 1995. godine u zemlji postoji poseban porez na otpad koji se odvozi na posebne deponije. To je 85 eura za 1 tonu otpada i čini deponije ekonomski neefikasnim. Stoga se najveći dio otpada reciklira, a dio pretvara u električnu i toplinsku energiju.

Za Njemačku se smatra najefikasnijom izgradnjom od strane industrijskih poduzeća vlastitih termoelektrana koristeći otpad iz vlastite proizvodnje. Ovaj pristup je najtipičniji za hemijsku, papirnu i prehrambenu industriju.

Evropljani su se dugo pridržavali preliminarnog odvajanja otpada. Svako dvorište ima posebne kontejnere za različite vrste otpada. Ovaj proces je legalizovan još 2005. godine.

U Njemačkoj se godišnje proizvede do 8 miliona tona otpada koji se može koristiti za proizvodnju električne i toplinske energije. Međutim, samo 3 miliona tona od ove količine pronalazi upotrebu, ali bi do 2010. povećanje puštenih kapaciteta elektrana koje rade na otpad trebalo promijeniti ovu situaciju.

Trgovina emisijama tjera Evropljane da pristupe zbrinjavanju otpada, posebno spaljivanjem, sa potpuno različitih pozicija. Već govorimo o troškovima smanjenja emisije ugljika.

U Njemačkoj za spalionice vrijede sljedeći standardi - trošak izbjegavanja emisije 1 mg ugljičnog dioksida pri korištenju komunalnog otpada za proizvodnju električne energije iznosi 40-45 eura, a za proizvodnju toplotne energije 20-30 eura. Dok isti troškovi za proizvodnju električne energije solarnim panelima iznose 1 hiljadu eura. Efikasnost spalionica, koje mogu proizvoditi električnu i toplotnu energiju, opipljiva je u poređenju sa nekim drugim alternativnim izvorima energije.

Njemački energetski koncern E.ON planira postati vodeća evropska kompanija za proizvodnju energije iz otpada. Cilj kompanije je da preuzme 15-25% udjela na odgovarajućim tržištima Holandije, Luksemburga, Poljske, Turske i Velike Britanije. Štaviše, E.ON smatra Poljsku glavnim pravcem, jer se u ovoj zemlji (kao iu Rusiji) smeće uglavnom odlaže na deponije. A propisi EU predviđaju srednjoročnu zabranu takvih deponija u zemljama zajednice.

Do 2015. godine promet njemačkog energetskog koncerna u oblasti energetske reciklaže otpada trebao bi premašiti milijardu eura. Danas je učinak ovog jednog od vodećih njemačkih energetskih koncerna znatno skromniji i iznosi 260 miliona eura. Ali čak i na ovom nivou, E.ON se već smatra vodećim nemačkim odlagačem otpada, ispred kompanija kao što su Remondis i MVV Energie. Dosadašnji udio je 20%, a upravlja s devet spalionica otpada koje proizvode 840 GWh električne energije i 660 GWh topline. Čak i veći konkurenti u Evropi nalaze se u Francuskoj.

Treba napomenuti da se u Njemačkoj situacija sa odlaganjem otpada radikalno promijenila tek 2005. godine, kada su doneseni zakoni koji zabranjuju nekontrolisano odlaganje otpada. Tek nakon toga posao sa smećem je postao profitabilan. Trenutno je u Njemačkoj potrebno preraditi oko 25 miliona tona otpada svake godine, a dostupno je samo 70 postrojenja kapaciteta 18,5 miliona tona.

ruska rješenja

Rusija također predstavlja zanimljiva rješenja za proizvodnju dodatne električne energije iz otpada. Industrijska kompanija Tehnologiya Metallov (Čeljabinsk), zajedno sa CJSC NPO Gidropress (Podolsk) i NP CJSC AKONT (Čeljabinsk), razvila je projekat ekonomične, višenamenske jedinice za kontinuirano topljenje MAGMA (APM) MAGMA"). Ova tehnologija je već testirana u pilot industrijskim uslovima, tehnološkim šemama za njenu upotrebu.

U odnosu na tradicionalno korištene spalionice komunalnog otpada, MAGMA jedinica i tehnologija visokotemperaturnog i bezotpadnog odlaganja otpada imaju niz prednosti koje omogućavaju smanjenje kapitalnih troškova za izgradnju MLT-a za odlaganje nerazvrstanog otpada. To uključuje:

Mogućnost reciklaže komunalnog otpada sa prirodnom vlagom, prethodnog sušenja prije utovara, čime se podiže temperatura sagorijevanja komunalnog otpada i povećava količina proizvedene električne energije po toni spaljenog otpada do svjetskih standarda;

Mogućnost spaljivanja komunalnog otpada u atmosferi kiseonika na površini pregrejane taline šljake formirane od mineralne komponente komunalnog otpada, dostižući temperaturu gasne faze u insineratoru od 1800-1900°C, i temperaturu rastopljene troske od 1500- 1650°C i smanjenje ukupne količine emitovanih gasova i oksida azota u njima;

Mogućnost dobijanja tečne kisele šljake iz mineralne komponente komunalnog otpada, povremenog odvodnjavanja iz peći. Ova šljaka je jaka i gusta, ne emituje štetne materije tokom skladištenja, a može se koristiti za proizvodnju lomljenog kamena, livenja šljake i drugih građevinskih materijala.

Prašina zarobljena u jedinici za pročišćavanje gasa se uduvava nazad u komoru za topljenje, u taljenje šljake pomoću specijalnih injektora i potpuno se asimiluje šljakom.

Prema ostalim pokazateljima, WIP opremljen MAGMA jedinicom nije inferioran u odnosu na postojeći WIP, dok je količina štetnih materija koje se emituju sa gasovima usklađena sa standardima EU i manja je nego kod sagorevanja komunalnog otpada u tradicionalno korišćenim jedinicama. Dakle, upotreba APM „MAGMA“ omogućava tehnologiju bezotpadnog odlaganja nesortiranog komunalnog otpada, bez štetnog uticaja na životnu sredinu. Jedinica se može uspješno koristiti i za rekultivaciju postojećih deponija smeća, efikasno i bezbedno odlaganje medicinskog otpada, kao i za odlaganje polovnih automobilskih guma.

Prilikom termičke obrade 1 tone komunalnog otpada sa prirodnom vlagom do 40% dobiće se sljedeća količina tržišnih proizvoda: električna energija - 0,45-0,55 MW/h; liveno gvožđe - 7-30 kg; građevinski materijal ili proizvodi - 250-270 kg. Kapitalni troškovi za izgradnju postrojenja za spaljivanje kapaciteta do 600 hiljada tona godišnje nesortiranog otpada u uslovima grada Čeljabinska iznosiće procenjenih 120 miliona evra. Period povrata ulaganja je od 6 do 7,5 godina.

Projekat MAGMA za preradu čvrstog industrijskog otpada 2007. godine podržan je odlukom Odbora za ekologiju Državne dume Ruske Federacije.

Publikacije

Kakva će biti naša država, grad, planeta za nekoliko decenija. Hoće li sve to postati kultivirano zemljište ili će sve veća deponija stići do naših domova i tremova? U razvijenim zemljama reciklaža kućnog otpada se koristi više od 40 godina, ali za Rusiju je i dalje novina.

O najsavremenijim tehnologijama prerade otpada ne znamo praktički ništa. Na pitanja odgovara Andrej Lopatukhin, konsultant kompanije ALECON, koja se bavi implementacijom sistema za hidroseparaciju čvrstog komunalnog otpada (MSW) u ZND.

Šta je tehnologija hidroseparacije komunalnog otpada?

Proces hidroseparacije se provodi na sljedeći način: nesortirano smeće se ubacuje na pokretnu pokretnu traku. Pojas se kreće pod veoma jakim magnetom na koji se lepi metalni otpad, nakon čega otpad završava u bubnju sa rupama različitih prečnika, a otpad se sortira po veličini. Male i velike frakcije se šalju duž različitih traka, koje se spuštaju u rezervoar napunjen vodom. Tada na površinu izranjaju lakši krhotine, pa se uz pomoć ventilatora vreće razvrstavaju u jedan kontejner, a boce u drugi. Zatim se ovaj dio smeća priprema za sekundarnu fazu prerade, a od smeća koje je potonulo na dno – organskih ostataka – u bioreaktoru se proizvodi biogas.

Energija dobijena sagorevanjem biogasa zadovoljava potrebe postrojenja, 60-70% energije se prodaje. 80-85% ukupnog otpada se reciklira. Postrojenje ima modularni dizajn od 300 tona smeća dnevno, moguće je povećati produktivnost do 2000 tona dnevno i više. Od otpada - dobijamo prihod! Bioplin i zelena struja se proizvode iz organskog otpada!

Koliki je godišnji energetski potencijal komunalnog komunalnog otpada u Rusiji, gdje je koncentrisan? Može li reciklaža komunalnog otpada riješiti energetske probleme?

Ne uzimajući u obzir brojne spontane deponije, samo u Središnjem federalnom okrugu potencijal akumuliranog čvrstog komunalnog otpada godišnje se izjednačava sa 250.000 tona.Najveće deponije za današnje tehnološke projekte vađenja metana su prioritet. Koncentrisani su u Centralnom federalnom okrugu - 4 deponije, u Tuli - 1, u Moskovskoj oblasti - 3, u Južnom federalnom okrugu - 1, u severozapadnom - 2, u Uralskom federalnom okrugu - 2, u Volga - 6 deponija, na Dalekom istoku - 1 i u Sibirskom federalnom okrugu - 3 deponije.

Može li reciklaža komunalnog otpada doprinijeti rješavanju energetskih problema?

Bez sumnje! Proračuni su pokazali da se na uličnim deponijama proizvodi metan u količini od 858 miliona tona godišnje, biogas - 1715 miliona tona.

Kolika je vrijednost organskog dijela u otpadu? Šta se dešava sa neorganskim dijelom u predloženoj hidroseparativnoj tehnologiji?

Otpad sadrži i neorganske i organske materije, koje imaju različit stepen razgradnje. Sadržaj organske materije u otpadu iznosi 35-60% po masi ukupne količine smeća. Tokom obrade, neorganski resursi dobijaju drugi život. Na primjer, obojeni i crni metali se tope, staklo se koristi u građevinarstvu, a mnogi korisni predmeti za kućanstvo se prave od plastike.

Koje su prednosti metode hidroseparacije čvrstog komunalnog otpada u odnosu na druge metode plazma pirolize i preklapanja deponija komunalnog otpada sa proizvodnjom energije na bazi deponijskog gasa? Koja je njegova tržišna niša?

Glavna prednost tehnologije hidroseparacije komunalnog otpada u poređenju sa drugim metodama plazma pirolize je veća efikasnost i brza isplativost preduzeća, zatvoreni tehnološki ciklus i ekološka prihvatljivost. Za opremanje pogona potrebna je površina od 2 hektara i relativno mala ulaganja koja će se isplatiti za pet godina.

Od biogasa primiti električni energije, od kojih dio ide za vlastite potrebe, a dio - za prodaju. Organska masa, koja se nakon obrade u bioreaktoru pretvara u kompost, odlično je ekološki prihvatljivo gnojivo za uzgoj zelenila i povrća u plastenicima.

S obzirom da je za korištenje plazma pirolize potrebno mnogo električne energije, po troškovima je izjednačena sa metodom spaljivanja komunalnog komunalnog otpada. Sva postrojenja koja rade po tehnologiji pirolize ne pružaju potrebno rješenje problema čvrstog otpada iz sljedećih razloga:

Veliki procenat sekundarnog otpada koji zagađuje životnu sredinu;

Niske performanse. U cijelom svijetu postoji vrlo malo postrojenja sa kapacitetom većim od 300 tona dnevno;

Niskoenergetski povrat otpada;

Visoki troškovi izgradnje fabrika i operativni troškovi u preradi.

Da bi se osigurala ekološka čistoća tehnološkog ciklusa, potrebno je ugraditi skupe filtere za plin i dimovode.

Tehnologiju proizvodnje deponijskog gasa sa preklapanjem deponija čvrstog otpada karakterišu mnogi pokazatelji zagađenja životne sredine. Toksična tekućina "filtrat", nakupljajući se u crijevima, završava u podzemnim vodama i rezervoarima, trujući ih. Osim toga, na ovakvim deponijama usporava se proces razgradnje otpada zbog nedostatka vazduha, a niko ne zna koliko će decenija biti potrebno da se sve to potpuno razgradi.

Osim toga, ova tehnologija zahtijeva značajne površine zemljišta i operativne troškove.

Tehnologija hidroseparacije otpadnog otpada na tržištu prijedloga za odlaganje otpada zauzima dostojnu nišu kao ekonomski najispravnija i ekološki najprihvatljivija tehnologija.

Koje proizvode kompanije za reciklažu komunalnog otpada nude tržištu: toplotu, struju, gas? Ko je kupac ovih resursa?

Uz one proizvode koji se recikliraju (staklo, metal, plastika, karton i papir), preduzeća koja prerađuju čvrsti otpad u potpunosti zadovoljavaju sopstvene potrebe za električnom energijom i svojim proizvodima snabdevaju tržišta toplotne, električne energije i gasa. Od biootpada se proizvodi visokokvalitetni kompost za poljoprivredne potrebe.

Moguća je varijanta opšteg kompleksa za preradu čvrstog otpada uz uzgoj zelenila, povrća ili cvijeća u plastenicima.

Da li Rusija ima iskustva u organizovanju preduzeća za preradu čvrstog otpada koja obezbeđuju resurse za proizvodnju energije? S kojim su se problemima suočili?

Potencijal čvrstog otpada u Rusiji je oko 60 miliona tona godišnje. Samo u moskovskoj oblasti godišnje se oko 6 miliona tona komunalnog otpada zakopa na deponijama. Nakon razgradnje organskog dijela otpada, biogas se proizvodi na deponijama. Ključne komponente biogasa su gasovi staklene bašte: ugljen dioksid (30-45%) i metan (40-70%).

Prema procenama stručnjaka, na deponiji, čija je površina oko 12 hektara, sa zapreminom zakopavanja od 2 miliona m 3 komunalnog komunalnog otpada, moguće je dobiti približno 150-250 miliona m 3 biogasa godišnje i dobiti približno 150-300 hiljada MW električne energije. Ova deponija može se koristiti nekoliko godina bez promjene opreme i bez ulaganja dodatnih finansijskih sredstava. Nažalost, nismo upoznati sa realiziranim projektima na ovoj tehnologiji u Ruskoj Federaciji.

Jedan od razloga zašto u Rusiji još uvek nema inovativnih tehnologija za preradu čvrstog otpada je nekorišćenje Kjoto protokola. U Izraelu, na primjer, za sakupljanje gasova staklene bašte na deponiji zapremine 2 miliona m 3 moguće je privući 5-10 miliona eura godišnje kroz Kjoto mehanizam. Gotovo da ne koristimo postojeće deponije i deponije, ali smeće razvrstavamo nakon što se prikupi. Organski otpad recikliramo kako bismo dobili biogas i kompost odmah nakon kanti za smeće. Na ovaj način sprječavamo nepotrebno sahranjivanje.

Većina uobičajenih izvora energije su neobnovljivi (nafta, plin). Dobivanje energije iz poljoprivrednog otpada nam omogućava da riješimo dva problema odjednom - da se riješimo dijela smeća i rasteretimo ekstraktivnu industriju.

Otpad za proizvodnju energije može se podijeliti u nekoliko vrsta.

1. : stajnjak i stajnjak sa stočarskih farmi, pileći gnoj. Energetski intenzitet stajnjaka je na istom nivou kao i treseta (21,0 MJ/kg) i znatno je veći od mrkog uglja i drveta (14,7 i 18,7 MJ/kg, respektivno).
2. Otpad od usjeva:
   • poljski otpad: slama, žitarice, stabljike suncokreta i kukuruza, vrhovi povrća itd.;
   • otpad od prerade: ljuska, pljeva itd.
3. Nusproizvodi industrijske prerade poljoprivrednih proizvoda: bagas dobijen u industriji šećera, pogača od proizvodnje ulja, otpad iz prehrambene industrije.

Postoji mogućnost direktnog spaljivanja takvog otpada i recikliranja kao đubriva ili za sekundarne potrebe u preduzećima (npr. slamna podloga u stočarstvu). Međutim, oni se također koriste kao sirovine za stvaranje biogoriva, koja se obično dijele u tri grupe:

1. Tečnost - biodizel (u proizvodnji se koristi otpad koji sadrži masnoće) i bioetanol (može se koristiti pšenična i pirinčana slama, bagasa šećerne trske).
2. Čvrsta - biomasa, gorivi peleti i briketi od raznih vrsta otpada (kukuruzna zrna, slama, mekinje, ljuske suncokretovog sjemena, ljuske heljde, pileće gnojivo, stajnjak).
3. gasoviti. Biogas se može proizvesti iz stajnjaka, ptičjeg izmeta i drugog sličnog poljoprivrednog otpada.

Primanje energije iz otpada se u velikoj mjeri svodi na proizvodnju toplinske energije. Ona se, pak, pretvara u druge vrste energije - mehaničku i električnu.

Gorivi briketi i druga čvrsta biomasa se sagorevaju, kalorijska vrednost briketa se kreće od 19 do 20,5 MJ/kg. Biodizel je gorivo za motore sa unutrašnjim sagorevanjem, bioetanol je motorno gorivo, a biogas se koristi u razne svrhe: za proizvodnju električne energije, toplote, pare, a takođe i kao gorivo za vozila.

u Danskoj 1970-ih. došlo je do naftne krize, nakon koje su farmeri po prvi put počeli da koriste slamu kao gorivo. Od 1995. godine država vlasnicima kotlova na slamu snage do 200-400 kW nadoknađuje 30% troškova opreme, ako njihova efikasnost i nivo oslobađanja štetnih materija zadovoljavaju zahtjeve. U Danskoj trenutno na slami radi više od 55 kotlova za daljinsko grijanje, više od 10.000 termo kotlova, kao i nekoliko CHP i elektrana koje osim slame koriste i druge vrste otpada.

Šta to zahtijeva

Mnogi poduzetnici koji se bave industrijom recikliranja guma ili plastike zanimaju se može li se biogas dobiti sagorijevanjem poljoprivrednog otpada, ali ova vrsta goriva se dobija drugačijom tehnologijom. Proizvodi se fermentacijom vodika ili metana. Sirovina se pumpa ili učitava u reaktor, gdje se miješa, a bakterije u aparatu prerađuju proizvode i proizvode gorivo. Gotovi biogas se diže u rezervoar za gas, zatim se čisti i isporučuje potrošaču.

Bioetanol iz otpada se dobija fermentacijom slame ili drugog otpada koji sadrži celulozu. Ova tehnologija nije jako popularna u svijetu, ali u SSSR-u je bila prilično razvijena, au Rusiji se također koristi. Za početak se sirovina hidrolizira kako bi se dobila mješavina pentoza i heksoza, a zatim se ta masa podvrgava alkoholnoj fermentaciji.

Za proizvodnju biodizela iz poljoprivrednog otpada koji sadrži masnoće bit će potrebno postrojenje za preradu, pumpe, priključni vodovi (crijeva, cijevi) i kontejneri za istrošeno gorivo. Biodizel u postrojenju se interesuje iz triglicerida u reakciji sa monohidričnim alkoholima, a zatim se podvrgava raznim vrstama prečišćavanja (od metanola i proizvoda saponifikacije) i dehidrogenacije (voda može dovesti do rđe).

Opcioni filteri se mogu kupiti za kvalitetniji proizvod ili generator koji omogućava da sistem radi na proizvedeno gorivo. Da biste opremili malu radionicu za obradu, potrebno vam je najmanje 15 kvadratnih metara površine. Cijene instalacija zavise od produktivnosti i snage - od nekoliko desetina hiljada rubalja do nekoliko miliona.

Čvrsto gorivo u briketima zahtijeva različitu opremu. Prije svega - presa koja će dati oblik masi smeća. Ovisno o vrsti sirovine, možda će vam trebati i sušilica, mlin i tvari koje povećavaju viskozitet sirovine, neka vrsta ljepila.

Uz velike količine proizvodnje, ima smisla ugraditi trakasti transporter (transporter). Prosječna cijena opreme za malu radionicu je 1,5-2 miliona rubalja, plus troškovi energije, osoblja i prostora. Ukoliko sirovina ide proizvođaču besplatno, ili ako doplate njen izvoz, proizvodnja će se isplatiti za oko šest meseci.

Za proizvodnju peleta, poljoprivredni otpad se drobi i komprimira u granulatorskoj preši: lignin sadržan u sirovini lijepi ih ​​u male granule pod utjecajem visoke temperature.

Bitan! Razvoj sfere energetski intenzivnog korišćenja u poljoprivredi zahteva prilično velike državne izdatke i naknade, sponzorstvo naučnih projekata – jednom rečju, finansijsku podršku. Stoga mnoge države kreiraju programe za podršku i razvoj ove oblasti.

Program zemalja EU Horizont 2020, na primjer, zasniva se na nizu prioriteta, od kojih je jedan, „Društveni izazovi“ (budžet – 31,7 milijardi eura), uključuje podršku projektima u sektoru poljoprivrede i bioekonomije, a samim tim i energetski intenzivna reciklaža.

Ima li koristi, iskustva Rusije i drugih zemalja

Pitanje prednosti korištenja energije iz otpada nije jednoznačno. Mnoge vrste poljoprivrednog otpada koriste se kao resursi za rješavanje drugih problema unutar industrije (đubriva, posteljina, itd.), drugim riječima, energija prilikom odlaganja se možda neće isplatiti, na primjer, gubici usjeva, za to su potrebni kompetentni proračuni. Osim toga, pitanje ekološke izvodljivosti recikliranja još uvijek nije zatvoreno.

Ipak, dobijanje energije iz poljoprivrednog otpada može biti prilično obećavajući pravac.

Čvrsta biogoriva su veoma tražena: države kao što su Holandija, Velika Britanija, Belgija, Švedska, Danska stalno uključuju programe finansijske podrške za potrošače peleta. Za ovu vrstu proizvoda iz drugih zemalja uvode se novi standardi kvaliteta, što ukazuje na planove za povećanje uvoza.

Rusija, između ostalih država, takođe može postati dobavljač za ove zemlje, skandinavske zemlje su najpogodnije tržište prodaje. Ali da bi to postalo moguće, domaće tržište zemlje mora se promijeniti. Godišnje se u Rusiji proizvede 440 miliona tona otpada od lignocelulozne biomase, veliki dio preduzeća je poljoprivredni. Ovaj otpad se obično ne reciklira.

Proizvodnja biogasa je relativno skupo preduzeće, minimalna cijena jedne jedinice je 800 hiljada eura, iako u posljednje vrijeme postoje trendovi jeftinije proizvodnje. U modernoj Evropi državna naknada za korišćenje ovakvih instalacija dostiže 90%.

Međutim, takvi troškovi su u velikoj mjeri opravdani rezultirajućom energetskom autonomijom preduzeća. Osim toga, poduzetnik koji koristi biogas za proizvodnju električne energije u Europi ga prodaje po premium stopi, što je vrlo isplativo. To doprinosi povećanju broja preduzeća koja koriste biogas.

Kućna bioplinska postrojenja popularna su u mnogim evropskim zemljama. Takva proizvodnja može biti od koristi za farme, gdje su sirovine za preradu pri ruci i ne treba ih negdje kupovati.

U našoj zemlji, koja se prilično kasno uključila u razvoj energetski intenzivnog korištenja, biogasno gorivo nije previše rasprostranjeno, uključujući i nedostatak podrške savezne države. Međutim, postoje regionalne inicijative, na primjer, projekat u regiji Belgorod, i one dovode do dobrih rezultata.

Energetski intenzivna reciklaža u poljoprivredi je neophodna, može pomoći u rješavanju svjetskih problema, kako ekonomskih tako i ekoloških. Međutim, da bi se postigli pozitivni rezultati u ovoj oblasti, preduzetnici i država treba da pravilno izračunaju rizike.