Energija iz otpadnih proizvoda. Recikliranje otpada u energiju i dobijanje energije iz otpada. Moguća proizvodnja vezana za tehnologiju

Svakodnevno se izbacuju hiljade tona smeća koje zagađuje našu planetu. Kako bi se popravilo postojeće stanje, stvaraju se različite tehnologije za preradu otpadnih sirovina. Mnogi proizvodi se šalju u sekundarnu proizvodnju, gdje se od njih stvaraju novi proizvodi. Takve tehnike omogućuju uštedu na troškovima pri kupovini novih sirovina, dodatni prihod od prodaje, a također vam omogućavaju da očistite svijet od komponenti smeća.

Postoje metode pomoću kojih ne samo da možete stvoriti materijale koji se mogu reciklirati, već su usmjereni i na dobivanje energije iz otpada. U te svrhe razvijaju se specijalizirani mehanizmi, zahvaljujući kojima se stvaraju toplinski resursi i električna energija.

Razvijeni su uređaji koji mogu preraditi jednu tonu najštetnijeg otpada u 600 kW električne energije. Uz to se pojavljuje 2 Gcal toplinske energije. Ovi uređaji su trenutno veoma traženi, jer se smatra da je ovo najisplativija investicija koja se brzo vraća.

Ovakve mehanizme karakteriše visoka cena, ali uložena finansijska sredstva omogućavaju dalju uštedu na materijalu i značajan prihod od dobiti od prodaje energije. Uloženi iznos će se višestruko isplatiti.

Postoji nekoliko načina na koje se otpad pretvara u energiju.

– Spaljivanje

Smatra se najpopularnijom metodom za eliminaciju čvrstog otpada, koja se koristi od 19. veka. Ova metoda omogućava ne samo smanjenje količine smeća, već i pruža pomoćne energetske resurse koji se mogu koristiti u sistemu grijanja, kao i u proizvodnji električne energije. Postoje nedostaci ove tehnologije, koji se sastoje u oslobađanju štetnih komponenti u okoliš.

Prilikom spaljivanja komunalnog komunalnog otpada formira se do 44% pepela sa gasovitim produktima. Ugljični dioksid s vodenom parom i svim vrstama nečistoća mogu se pripisati plinovitim tvarima. Zbog činjenice da se sagorijevanje vrši na temperaturnom režimu od 800-900 stepeni, organska jedinjenja su prisutna u formiranoj mješavini plina.

— Termohemijska tehnologija

Ova metoda ima mnogo prednosti u odnosu na prethodnu opciju. Među prednostima se može pripisati povećana efikasnost, ako govorimo o sprečavanju zagađenja okolne atmosfere. To je zbog činjenice da korištenje ove tehnologije nije praćeno proizvodnjom biološki aktivnih komponenti, tako da nema štete po okoliš.

Dobijeni otpad ima visok indeks gustine, što ukazuje na smanjenje zapremine mase smeća, koje se naknadno šalje na odlaganje u deponije posebno opremljene za tu svrhu. Također je vrijedno napomenuti da tehnika daje pravo na preradu povećanog broja vrsta sirovina. Zbog toga je moguća interakcija ne samo sa čvrstim varijacijama, već i sa gumama, polimernim komponentama i rabljenim uljima uz mogućnost ekstrakcije gorivnog produkta za brodove iz ugljikovodičnih elemenata. Ovo je značajna prednost, budući da se proizvedeni naftni derivati ​​odlikuju povećanom likvidnošću i visokom cijenom.

Među negativnim kvalitetama su troškovi nabavke tehnoloških jedinica i povećani zahtjevi za vrijednostima kvaliteta recikliranih materijala. Troškovi mehanizama zbog kojih je moguće reciklirati materijale koji se mogu reciklirati su visoki, što simbolizuje velike troškove opremanja preduzeća.

— Fizičke i hemijske metode

Ovo je još jedan proces kojim se energija dobija iz otpada. Zahvaljujući ovoj manipulaciji, moguće je pretvoriti otpadnu mješavinu u biodizelsko gorivo. Kao derivatni materijal uobičajeno je koristiti otpadna biljna ulja i preradu raznih vrsta masti životinjskog ili biljnog porijekla.

– Biohemijske metode

Uz njihovu pomoć moguće je modificirati komponente organskog porijekla u toplotnu energiju i električnu energiju zahvaljujući bakterijama. Ekstrakcija i korišćenje biogasa, koji nastaje prilikom razgradnje prirodnih komponenti komunalnog komunalnog otpada, najčešće se obavlja direktno na deponiji. Sve radnje se odvijaju u reaktoru, gdje postoje posebne vrste bakterija koje pretvaraju organsku masu u etanol uz pomoć bioplina.

Otpad u energiju

Na međunarodnoj izložbi Wasma svi zainteresirani moći će detaljnije upoznati svijet reciklaže i nabaviti odgovarajuću opremu za sebe. Na stranici će biti predstavljen čitav niz uređaja koji se mogu koristiti za izdvajanje izvora energije iz smeća.

Posjetioci dobijaju jedinstvene karakteristike:

• Nabavite odlične ponude od renomiranih kompanija. Sve robne marke imaju za cilj obostrano korisnu saradnju i širenje baze klijenata.
• Upoznajte se sa nekoliko modifikacija proizvoda odjednom, proučite njihove tehničke karakteristike i uporedite indikatore. Ako je potrebno, možete dobiti stručne savjete o svim novonastalim pitanjima.
• Obratite se servisnim organizacijama koje se bave puštanjem u rad i održavanjem.
• Kupite nove uređaje ili pronađite potrebne komponente za postojeću opremu. Događaj će demonstrirati ne samo opremu, već i sve potrebne komponente za normalan rad.

Lokacija će biti zanimljiva gostima iz različitih oblasti djelatnosti, budući da se energenti izvlače iz kućnog ili industrijskog otpada, često se koriste i poljoprivredni otpad, uz proizvode medicinske i petrohemijske industrije. Prilikom sagorijevanja takve mase smeća, zajedno s pirolizom nastaje biogas. Na izložbi će biti izloženi uređaji za takve aktivnosti, koji se obično nazivaju piroliznim kompleksima.

Grupa kompanija ECONATSPROEKT je zvanični zastupnik Oschatz-a, velikog njemačkog industrijskog proizvođača opreme u oblasti proizvodnje energije i tehnologije elektrana. Jedna od oblasti našeg rada je promocija ekološki prihvatljivih tehnologija za proizvodnju toplotne i električne energije iz otpada proizvodnje i potrošnje, a za dodatne informacije pozivamo Vas da se upoznate sa našom brošurom „Proizvodnja energije iz otpada“.

Od različitih metoda prerade čvrstog komunalnog otpada, najrazvijenija i najčešće korištena je termička obrada. Mogućnost korištenja ove metode zasniva se na morfološkom sastavu otpada koji sadrži do 70% zapaljivih komponenti.

Glavne prednosti termičke obrade su:

• smanjenje količine otpada preko 10 puta;
• efikasno odlaganje otpada pod uticajem visokih temperatura (od 850 do 1250°C);
• povezano korištenje energetskog potencijala otpada.

CHP postrojenje na gorivo iz otpada, Hagenow (Njemačka) pušteno je u rad 2009. godine.

Mješoviti komunalni otpad sadrži značajnu količinu vlage i nepoželjnih komponenti kao što su metali, klorirana plastika itd. Za sigurnu termičku obradu takvog otpada i poboljšanje njihovih termičkih karakteristika, planira se priprema otpada u alternativno RDF – gorivo.

Alternativno gorivo - RDF.

RDF (od engleskog RefuseDerivedFuel) je dehidrirana i usitnjena mješavina kaloričnih frakcija otpada sa kalorijskom vrijednošću do 18.000 KJ/kg, novi alternativni izvor energije. Široko se koristi kao gorivo u cementnoj i energetskoj industriji u razvijenim zemljama.

Danas se za termičku obradu otpada koriste različite tehnologije. Međutim, najraširenija tehnologija u Europi je sagorijevanje na rešetki. Ova tehnologija se pokazala kao najbolja za spaljivanje ostataka nakon sortiranja otpada, univerzalna je i najmanje zahtjevna za kvalitetu goriva. Tehnologija je detaljno opisana u BAT dokumentu "Integracija prevencije i smanjenja zagađenja - Vodič za najbolje dostupne tehnologije spaljivanja otpada" Evropske unije.

Opis tehnologije

Šematski dijagram tehnologije termičke obrade otpada u rešetkastoj peći:

Mješoviti otpad ili RDF ulazi u prihvatni odjeljak, gdje prolazi primarnu kontrolu, a zatim ulazi u spremnik za skladištenje. Iz bunkera se gorivo (otpad) dozira u slojevitu peć za sagorevanje sa rešetkom, gde sagoreva na temperaturi od 850 - 1000°C (u zavisnosti od svojstava otpada). Izgorjeli ostaci u obliku pepela i šljake se uklanjaju radi daljeg odlaganja. Nastali vrući plinovi zagrijavaju zidove kotla za otpadnu toplinu i sistem pregrijača, koji pretvaraju toplinu u vodenu paru, zatim se energija vodene pare pretvara u električnu energiju ili koristi kao toplota. Izduvni plinovi se hlade i reagiraju s krečnim mlijekom, ureom i aktivnim ugljem, dok se oksidi dušika i sumpora, kao i dioksini i teški metali neutraliziraju u struji plina. Nadalje, čestice pepela i reagensi se hvataju sistemom vrećastog filtera i uklanjaju radi odlaganja. Dakle, gasovi na izlazu sadrže štetne nečistoće u granicama ekoloških i sanitarnih standarda, primjer za to su termo iskorišćena postrojenja koja se nalaze u gusto naseljenim evropskim gradovima.

Rešetka za slojevito sagorevanje

Oschatz brendirana rešetka je daljnji razvoj tehnologije horizontalnih rešetki DanishEnergySystems koja je u funkciji već nekoliko desetljeća. Oshatz rešetka uključuje karakteristike otpadnog goriva kao što su niža toplotna vrijednost (LCV), visok sadržaj pepela i sadržaj vlage.

Shema uređaja Oschatz stratificirane peći za sagorijevanje.

Mrežna konfiguracija i funkcionalnost. Za kontrolu procesa sagorijevanja, rešetka je podijeljena na nekoliko dijelova. Brzina i dužina hoda rešetke mogu se podesiti pojedinačno. Slično, rešetka je podijeljena na nekoliko zračnih zona kako bi se primarni zrak prilagodio karakteristikama sagorijevanja goriva. Gorivo se kontinuirano dovodi do rešetke preko posebno dizajniranog dodavača. Rešetke pričvršćene serijski na rešetku izrađene su od specijalnog legiranog čelika otpornog na toplinu i habanje s visokim sadržajem kroma, silicija i nikla. Primarni vazduh se dovodi do rešetke odozdo zajedno sa recirkulacijom dimnih gasova. Sekundarni vazduh se dovodi u prostor iznad rešetke peći i obezbeđuje neophodan kiseonik za optimalno naknadno sagorevanje goriva.

Kod slojevitog sagorevanja, otpada, RDF-a ili biomase, iza peći se nalazi kotao otpadne toplote sa sistemom pregrejača, zatim sistem za neutralizaciju štetnih nečistoća, sistemi za čišćenje prašine i gasa, kao i agregat toplote i energije. EKONATSPROEKT isporučuje konceptualne vodocijevne kotlove dizajnirane od strane Oschatz-a koristeći najnovija moderna dostignuća u vertikalnom, horizontalnom ili kombinovanom rasporedu.

Snabdijevamo kako pojedinačne jedinice tako i razvoj i izgradnju cijelih pogona po sistemu ključ u ruke.

Za katalog proizvoda i dodatne informacije pozovite:

Dobivanje električne energije iz otpada jedan je od načina zaštite okoliša.

Zatim ćemo se upoznati sa različitim načinima dobijanja energije iz otpada. Kao što je već napomenuto, recikliranje je jedan od načina zaštite okoliša. Provođenjem procesa reciklaže moguće je ne samo uštedjeti u potrošnji mnogih prirodnih resursa, već i smanjiti nivo zagađenja vode, zraka i tla. Danas programi zaštite životne sredine zemalja uključuju proizvodnju goriva iz smeća. Danas želimo da razmotrimo ovo pitanje.

Kao što je rečeno "put civilizacije je popločan planinama smeća" . Ako se otpad reciklira, moći će se preći na reciklažu, a ako ostane netaknut i zakopan, ostat će zagađivač okoliša. Prema istraživanju Svjetske zdravstvene organizacije (WHO), zanemarivanje prikupljanja i odlaganja otpada može uzrokovati najmanje 32 ekološka problema. Zbog toga mnoge zemlje danas ozbiljno shvataju recikliranje. Jedan od najnovijih načina da se smanji negativan uticaj koji deponija (MSW) ima na životnu sredinu je prerada smeća u gorivo. Recikliranje otpada u gorivo je proces u kojem se beskorisni otpad pretvara u gotovo besplatnu toplinsku energiju koja se može koristiti kao električna ili toplinska energija. Ova praksa se na tradicionalan način provodi u mnogim zemljama svijeta od davnina. Na primjer, prije 400 godina u Iranu, iranski naučnik Sheikh Baha'i stvorio je kupatilo koje je pokretano gasom koji se emituje iz kanalizacije. I u Indiji su neki ljudi sakupljali životinjski otpad u zatvorenim kontejnerima i spaljivali ga 9 mjeseci. Ovaj proces se koristi u modernoj tehnologiji u raznim gradovima širom svijeta. Posebno je pažnja posvećena upotrebi gasa dobijenog iz centara za odlaganje otpada u nekim gradovima širom sveta.

Metan, koji čini oko 55% svih gasova koji se emituju na deponijama, jedan je od gasova staklene bašte koji je po potencijalu efekta staklene bašte jednak ugljen-dioksidu, pa čak i veći, tako da će se koncentracija metana u atmosferi povećati. za 0,6 posto godišnje. Koncentracija ostalih stakleničkih plinova u atmosferi, uključujući i ugljični dioksid, raste za samo 0,4%. Metan, ako nije pravilno kontroliran, može dovesti do zagađenja podzemnih voda. Stoga, oporavak i pravilna upotreba metana mogu igrati značajnu ulogu u zaštiti okoliša.

Iz svake tone sirovog čvrstog otpada može se dobiti između 5 i 20 kubnih metara gasa godišnje, a ta količina se može povećati pravilnim razvojem i upravljanjem resursima. Neki obični ljudi vjeruju da je zbog toga što se ovaj plin dobiva iz otpada opasan i zagađuje, a njegovo sagorijevanje je nepouzdano. Međutim, naučnici smatraju da je upravo suprotno, a gas koji se dobija sa deponije manje zagađuje, a kako je temperatura plamena niska, količina zagađenja će biti 60% manja nego pri sagorevanju prirodnog gasa. Zbog toga je, kažu ekolozi, obavezno ograničavanje gasa dobijenog iz smeća. Posljednjih godina, kada su cijene energenata porasle, ovoj vrsti goriva se poklanja veća pažnja. Prema statistikama, sada u svijetu postoje stotine deponija na kojima se ispušteni plin koristi za proizvodnju električne energije, pa čak i za prodaju drugim kupcima.

Sakupljanje ove vrste gasa u centru deponije je prilično jednostavno. Da biste to učinili, oko deponije morate iskopati vertikalne bunare. Ovi bunari su povezani mrežom cijevi dizajniranih za prikupljanje plina. Naravno, da biste poboljšali performanse sistema, možete staviti slojeve lomljenog kamena, betona i peska na njihov put. Osim toga, svi ovi bunari su povezani sa centralnim rezervoarom. Razdjelnik se može spojiti na kompresor ili ventilator. Otprilike za svakih 0,4 hektara površine deponije potreban je bunar za sakupljanje gasa. Na kraju, moguće je ubrizgati plin u baklju ili ga pustiti za bilo koju drugu potrošnju, ili ga čak prečistiti i poboljšati njegovu kvalitetu. Tako se u zajedničkoj proizvodnji toplotne i električne energije može uočiti naglo smanjenje emisije ugljičnog dioksida i povećanje efikasnosti goriva. Visoka ukupna efikasnost ove tehnologije u poređenju sa proizvodnjom električne i toplotne energije konvencionalnim metodama doprinela je tome da je ova vrsta tehnologije poslednjih godina veoma cenjena u Evropi. Najveće europsko postrojenje za biogas nalazi se u Beču, Austrija, i koristi deponijski plin za proizvodnju 8 MW električne energije. Puštanje u rad CHP elektrana širi se brzinom munje diljem Europske unije jer su privatni i javni sektor cijenili CHP tehnologiju kao isplativ izvor energije različitih kapaciteta.

Jedan od uspješnih projekata u ovoj oblasti realizuje se u kanadskom gradu Edmontonu. Elektroprivreda Edmonton uspjela je pokrenuti veliku elektranu koja koristi metan sa deponije Clover Bar. Pokretanje ovog projekta 1992. godine doprinijelo je tome da je emisija ugljičnog dioksida u atmosferu smanjena za oko 662 hiljade tona. Samo 1996. godine ovaj projekat je doprinio smanjenju emisije stakleničkih plinova za 182.000 tona, a u periodu od 1992. do 1996. godine proizvedeno je oko 208 gigavat-sati električne energije. Čak se i plin dobiven ovom metodom prodavao po nižoj cijeni od prirodnog plina, pa se ispostavilo da je ekonomičniji. U Aziji, glavni grad Južne Koreje, Seul, jedan je od gradova koji djelimično obezbjeđuje toplotnu energiju iz spaljivanja otpada. U ovom gradu se baca mnogo otpada. Na osnovu objavljenih izvještaja, 730.000 tona od 1,1 milion tona zapaljivog komunalnog otpada korišteno je kao gorivo za proizvodnju energije u Seulu posljednjih godina. Rečeno je da je ovo ekvivalentno godišnjoj potražnji za grijanjem 190.000 urbanih domaćinstava. Južna Koreja planira zadovoljiti više od 10% svojih potreba za energijom iz obnovljivih izvora do 2030. godine kako bi ušla u prvih pet zemalja svijeta sa "zelena ekonomija" .

Osim stvaranja energije iz otpada, drugi način za recikliranje otpada je pretvaranje u kompostno gnojivo. Kompostiranje je metoda neutralizacije kućnog, poljoprivrednog i nekog industrijskog otpada, zasnovana na razgradnji organske materije aerobnim mikroorganizmima. Dobijeni kompost je sličan humusu i koristi se kao gnojivo. Ovo je možda najstarija metoda recikliranja. Proces kompostiranja je vrlo jednostavan, rade ga iskusni profesionalci u vlastitim domovima farmera ili na njihovoj zemlji, ili industrijski. Ova gnojiva se smatraju jednim od najboljih gnojiva za poljoprivredne svrhe, a mogu biti korisna i za uzgoj cvijeća. Rezultat prisustva magnezijuma i fosfata u gnojivima bit će stvaranje aluvija i brza apsorpcija hranjivih tvari u tlu. Kompost se također smatra prirodnim pesticidom tla. Korištenjem komposta možete uštedjeti do 70% u potrošnji hemijskih gnojiva. Svaki čovjek koji živi u gradu dnevno baci više od pola kilograma smeća, od čega se jedna trećina može kompostirati. Ako pretpostavimo da grad ima 30 miliona stanovnika, onda grad proizvede 15 miliona kg otpada dnevno, od čega se 5 miliona može pretvoriti u kompost.

Tako je savremeni čovjek, nakon gorkog iskustva prošlog vijeka, odlučio da treba cijeniti Božije blagoslove i brinuti se o okolišu, budući da egzistencija budućeg ljudskog naraštaja i svijeta zavisi upravo od njegovih trenutnih napora.

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 neku vrstu „žive baterije“... Međutim, rad naše mnogo manje „braće“ – bakterija je u tom pogledu mnogo efikasniji!

“Problem smeća” na planetarnim razmjerima mnogo je značajniji nego što se laiku može činiti, iako nije tako očigledan kao o drugim ekološkim užasima o kojima rado pričaju u raznim vrstama “skandala-senzacija-istraga”. ”. 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 ga odvaja protonska izmjenjivačka membrana od Nafiona - pod ovom robnom markom 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.

Biogas je izvor plodnosti povrtnjaka. Nitriti i nitrati u stajnjaku koji truju vaše usjeve proizvode čisti dušik koji je biljkama potreban. Prilikom prerade stajnjaka u postrojenju, sjeme korova umire, a pri gnojidbi vrta tečnim metanom (stajnjak prerađen u biljci 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 za 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 velik i može zadovoljiti godišnje potrebe 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.