Energía a partir de productos de desecho. Reciclaje de residuos en energía y obtención de energía a partir de residuos. Posibles producciones relacionadas con la tecnología

Cada día se tiran miles de toneladas de basura que contaminan nuestro planeta. Para corregir la situación actual, se están creando diversas tecnologías para el procesamiento de materias primas de desecho. Muchos productos se envían a producción secundaria, donde se crean nuevos productos a partir de ellos. Dichas técnicas permiten ahorrar costos al comprar nuevas materias primas, recibir ingresos adicionales de las ventas y también le permiten limpiar el mundo de componentes basura.

Existen métodos mediante los cuales no solo se pueden crear materiales reciclables, están orientados a la obtención de energía a partir de los residuos. Para estos fines, se están desarrollando mecanismos especializados, gracias a los cuales se crean recursos térmicos y electricidad.

Se han desarrollado dispositivos que pueden procesar una tonelada de los desechos más dañinos en 600 kW de electricidad. Junto a esto, aparecen 2 Gcal de energía calorífica. Actualmente, estas unidades tienen una gran demanda, ya que se cree que es la inversión más rentable y que se recupera rápidamente.

Dichos mecanismos se caracterizan por un alto costo, pero los recursos financieros invertidos proporcionan un mayor ahorro en materiales y un ingreso significativo de las ganancias por la venta de energía. La cantidad invertida dará sus frutos muchas veces.

Hay varias formas en que los residuos se convierten en energía.

– Incineración

Es considerado el método más popular para la eliminación de residuos sólidos, el cual se viene utilizando desde el siglo XIX. Este método permite no solo reducir la cantidad de basura, sino que también proporciona recursos energéticos auxiliares que pueden usarse en el sistema de calefacción, así como en la producción de electricidad. Hay desventajas de esta tecnología, que consisten en la liberación de componentes nocivos en el medio ambiente.

Cuando se queman los RSU, se forma hasta un 44 % de cenizas con productos de gas. El dióxido de carbono con vapor de agua y todo tipo de impurezas se pueden atribuir a sustancias gaseosas. Debido al hecho de que la combustión se lleva a cabo a un régimen de temperatura de 800-900 grados, los compuestos orgánicos están presentes en la mezcla de gases formados.

— Tecnología termoquímica

Este método tiene muchas ventajas en comparación con la versión anterior. Entre las ventajas se puede atribuir una mayor eficiencia, si hablamos de la prevención de la contaminación de la atmósfera circundante. Esto se debe a que el uso de esta tecnología no va acompañado de la producción de componentes biológicamente activos, por lo que no hay daño ambiental.

Los residuos resultantes están dotados de un alto índice de densidad, lo que indica una reducción en el volumen de la masa de basura, que posteriormente se envía para su disposición en vertederos especialmente acondicionados para este fin. También vale la pena señalar que la técnica da derecho a procesar un mayor número de variedades de materias primas. Debido a esto, es posible interactuar no solo con variaciones sólidas, sino también con neumáticos, componentes poliméricos y aceites usados ​​con la posibilidad de extraer un producto combustible para barcos a partir de elementos de hidrocarburos. Esta es una ventaja significativa, ya que los productos derivados del petróleo se caracterizan por una mayor liquidez y un precio alto.

Entre las cualidades negativas, están los gastos por la compra de unidades tecnológicas y mayores exigencias por los valores de calidad de los materiales reciclados. El costo de los mecanismos por los cuales es posible reciclar materiales reciclables es alto, lo que simboliza los grandes costos de equipamiento de la empresa.

— Métodos físicos y químicos

Este es otro proceso mediante el cual se obtiene energía a partir de los residuos. Gracias a esta manipulación, es posible convertir la mezcla de desecho en un producto de combustible biodiesel. Como material derivado, se acostumbra utilizar aceites vegetales de desecho y el procesamiento de diversos tipos de grasas de origen animal o vegetal.

– Métodos bioquímicos

Con su ayuda, es posible modificar los componentes de origen orgánico en energía térmica y electricidad gracias a las bacterias. La extracción y utilización del biogás, que aparece durante la descomposición de los componentes naturales de los RSU, suele realizarse directamente en el vertedero. Toda la acción se lleva a cabo en el reactor, donde existen variedades especiales de bacterias que convierten la masa orgánica en etanol con biogás.

Perdida de energia

En la feria internacional Wasma, todos los interesados ​​podrán conocer con más detalle el mundo del reciclaje y adquirir los equipos adecuados para ellos. El sitio presentará toda la gama de dispositivos que se pueden utilizar para extraer fuentes de energía de la basura.

Los visitantes obtienen características únicas:

• Consigue grandes ofertas de empresas de renombre. Todas las marcas registradas tienen como objetivo la cooperación mutuamente beneficiosa y la expansión de su base de clientes.
• Familiarícese con varias modificaciones de productos al mismo tiempo, estudie sus características técnicas y compare indicadores. Si es necesario, puede obtener asesoramiento profesional sobre todos los problemas emergentes.
• Póngase en contacto con las organizaciones de servicio que se dedican a la puesta en marcha y el mantenimiento.
• Compre nuevos dispositivos o encuentre los componentes necesarios para los equipos existentes. El evento demostrará no solo el equipo, sino también todos los componentes necesarios para el funcionamiento normal.

El sitio será de interés para los visitantes de diversos campos de actividad, ya que los recursos energéticos se extraen de los desechos domésticos o industriales, los desechos agrícolas se utilizan con frecuencia, junto con productos de las industrias médica y petroquímica. Durante la combustión de dicha masa de basura, se forma biogás junto con la pirólisis. La exposición exhibirá dispositivos para tales actividades, que generalmente se denominan complejos de pirólisis.

ECONATSPROEKT Group of Companies es el representante oficial de Oschatz, un gran fabricante industrial alemán de equipos en el campo de la generación de energía y tecnología de centrales eléctricas. Una de las áreas de nuestro trabajo es la promoción de tecnologías amigables con el medio ambiente para la generación de calor y electricidad a partir de residuos de producción y consumo, para información adicional lo invitamos a familiarizarse con nuestro folleto “Generación de Energía a partir de Residuos”.

De los diversos métodos de procesamiento de residuos sólidos urbanos, el más desarrollado y utilizado con frecuencia es el procesamiento térmico. La posibilidad de utilizar este método se basa en la composición morfológica del residuo, que contiene hasta un 70% de componentes combustibles.

Las principales ventajas del procesamiento térmico son:

• reducción del volumen de residuos más de 10 veces;
• eliminación efectiva de residuos bajo la influencia de altas temperaturas (de 850 a 1250°C);
• uso asociado del potencial energético de los residuos.

Planta de cogeneración de combustible a partir de residuos, Hagenow (Alemania) se puso en funcionamiento en 2009.

Los residuos municipales mixtos contienen una cantidad significativa de humedad y componentes indeseables como metales, plásticos clorados, etc. Para el procesamiento térmico seguro de dichos desechos y la mejora de sus características térmicas, se planea preparar los desechos en combustible RDF alternativo.

Combustible alternativo - RDF.

RDF (del inglés RefuseDerivedFuel) es una mezcla deshidratada y triturada de fracciones caloríficas de residuos con un poder calorífico de hasta 18.000 KJ/kg, una nueva fuente de energía alternativa. Es ampliamente utilizado como combustible en las industrias del cemento y la energía en los países desarrollados.

Hoy en día, se utilizan diversas tecnologías para el tratamiento térmico de los residuos. Sin embargo, la tecnología más utilizada en Europa es la combustión en parrilla. Esta tecnología ha demostrado ser la mejor para la incineración de residuos después de la clasificación de desechos, es universal y la menos exigente en cuanto a la calidad del combustible. La tecnología se describe en detalle en el documento BAT "Integrating Pollution Prevention and Abatement - A Guide to Best Available Waste Incineration Technologies" de la Unión Europea.

Descripción de la tecnología

Diagrama esquemático de la tecnología de procesamiento térmico de desechos en un horno de parrilla:

Los desechos mixtos o RDF ingresan al compartimiento de recepción, donde se someten a un control primario y luego ingresan a la tolva de almacenamiento. Desde el búnker, el combustible (residuos) se dosifica en un horno de combustión en capas con parrilla, donde se quema a una temperatura de 850 - 1000 ° C (dependiendo de las propiedades de los residuos). Los residuos quemados en forma de cenizas y escorias se eliminan para su posterior eliminación. Los gases calientes resultantes calientan las paredes de la caldera de calor residual y el sistema de sobrecalentadores, que convierten el calor en vapor de agua, luego la energía del vapor de agua se convierte en energía eléctrica o se utiliza como calor. Los gases de escape se enfrían y reaccionan con lechada de cal, urea y carbón activado, mientras que los óxidos de nitrógeno y azufre, así como las dioxinas y los metales pesados, se neutralizan en la corriente de gas. Además, las partículas de ceniza y los reactivos son capturados por el sistema de filtro de mangas y eliminados para su eliminación. Así, los gases a la salida contienen impurezas nocivas dentro de los límites de las normas ambientales y sanitarias, ejemplo de ello son las plantas de aprovechamiento térmico ubicadas en ciudades europeas densamente pobladas.

Parrilla para combustión estratificada

La parrilla de la marca Oschatz es un desarrollo posterior de la tecnología de parrillas horizontales de DanishEnergySystems que ha estado en funcionamiento durante varias décadas. La parrilla Oshatz incorpora características de combustible residual, como valor calorífico inferior (LCV), alto contenido de cenizas y contenido de humedad.

Esquema del dispositivo del horno de combustión estratificada Oschatz.

Configuración y funcionalidad de la red. Para controlar el proceso de combustión, la parrilla se divide en varias secciones. La velocidad y la longitud de carrera de la parrilla se pueden ajustar individualmente. Asimismo, la parrilla está dividida en varias zonas de aire para adaptar el aire primario a las características de combustión del combustible. El combustible se alimenta continuamente a la parrilla mediante un alimentador diseñado a medida. Las parrillas fijadas en serie sobre la parrilla están fabricadas con una aleación de acero especial resistente al calor y al desgaste con un alto contenido en cromo, silicio y níquel. El aire primario se suministra a la parrilla desde abajo junto con la recirculación de gases de combustión. El aire secundario se suministra al espacio sobre la parrilla del horno y proporciona el oxígeno necesario para una poscombustión óptima del combustible.

En combustión estratificada, residuos, RDF o biomasa, detrás del horno se ubica una caldera de calor residual con un sistema de sobrecalentadores, seguido de un sistema de neutralización de impurezas nocivas, sistemas de limpieza de polvo y gases, así como una unidad generadora de calor y energía. EKONATSPROEKT ofrece calderas acuotubulares conceptuales diseñadas por Oschatz utilizando los últimos logros modernos en disposición vertical, horizontal o combinada.

Suministramos tanto unidades individuales como el desarrollo y construcción de plantas completas llave en mano.

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Obtener electricidad de los residuos es una de las formas de proteger el medio ambiente.

A continuación, nos familiarizaremos con diferentes formas de obtener energía a partir de residuos. Como ya se ha señalado, el reciclaje es una de las formas de proteger el medio ambiente. Al implementar el proceso de reciclaje, es posible no solo ahorrar en el consumo de muchos recursos naturales, sino también reducir el nivel de contaminación del agua, el aire y el suelo. Hoy, los programas de protección ambiental de los países incluyen la producción de combustible a partir de la basura. Hoy queremos considerar este tema.

como se dijo "el camino de la civilización está pavimentado con montañas de basura" . Si los residuos se reciclan, será posible pasar al reciclaje, y si permanecen intactos y enterrados, seguirán siendo contaminantes ambientales. Según una investigación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), ignorar la recolección y eliminación de desechos puede causar al menos 32 problemas ambientales. Esta es la razón por la que muchos países se toman en serio el reciclaje en la actualidad. Una de las formas más nuevas de reducir el impacto negativo que tiene un vertedero (MSW) en el medio ambiente es el procesamiento de basura en combustible. El reciclaje de residuos a combustible es un proceso en el que los residuos inútiles se convierten en energía térmica prácticamente gratuita que puede utilizarse como electricidad o calor. Esta práctica se ha llevado a cabo de forma tradicional en muchos países del mundo desde la antigüedad. Por ejemplo, hace 400 años en Irán, el científico iraní Sheikh Baha'i creó una casa de baños que funcionaba con gas emitido por las aguas residuales. En India también, algunas personas recogieron desechos animales en contenedores cerrados y los quemaron durante 9 meses. Este proceso se utiliza en la tecnología moderna en varias ciudades del mundo. En particular, se presta atención al uso de gas obtenido de los centros de eliminación de residuos en algunas ciudades del mundo.

El metano, que constituye alrededor del 55% de todo el gas emitido en los vertederos, es uno de los gases de efecto invernadero que, en términos de potencial de efecto invernadero, es igual al dióxido de carbono e incluso superior, por lo que la concentración de metano en la atmósfera aumentará. en un 0,6 por ciento anual. La concentración de otros gases de efecto invernadero en la atmósfera, incluido el dióxido de carbono, aumenta solo un 0,4%. El metano, si no se controla adecuadamente, puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas. Por lo tanto, la recuperación y el uso adecuado del metano pueden desempeñar un papel importante en la protección del medio ambiente.

De cada tonelada de residuos sólidos brutos se pueden obtener entre 5 y 20 metros cúbicos de gas al año, cantidad que puede incrementarse mediante un adecuado desarrollo y manejo de los recursos. Algunas personas comunes creen que debido a que este gas se obtiene de los desechos, es peligroso y contaminante, y su combustión no es confiable. Sin embargo, los científicos creen que es todo lo contrario, y que el gas obtenido del vertedero es menos contaminante, y dado que la temperatura de la llama es baja, la cantidad de contaminación será un 60% menor que cuando se quema gas natural. Por eso, según los ecologistas, la contención del gas obtenido de la basura es obligatoria. En los últimos años, cuando los precios de la energía han subido, se ha prestado más atención a este tipo de combustible. Según las estadísticas, ahora hay cientos de vertederos en el mundo donde el gas emitido se utiliza para generar electricidad e incluso venderlo a otros compradores.

La recogida de este tipo de gas en el centro del vertedero es bastante sencilla. Para hacer esto, debe cavar pozos verticales alrededor del vertedero. Estos pozos están conectados a través de una red de tuberías diseñadas para recolectar gas. Por supuesto, para aumentar el rendimiento del sistema, puede colocar capas de piedra triturada, hormigón y arena en su camino. Además, todos estos pozos están conectados al embalse central. El colector se puede conectar a un compresor o soplador. Aproximadamente cada 0,4 hectárea de área de vertedero requiere un pozo de recolección de gas. Al final, es posible inyectar el gas en la antorcha o liberarlo para cualquier otro consumo, o incluso purificarlo y mejorar su calidad. Así, en la producción conjunta de calor y electricidad se puede observar una fuerte reducción de las emisiones de dióxido de carbono y un aumento de la eficiencia del combustible. La alta eficiencia global de esta tecnología en comparación con la producción de electricidad y calor por métodos convencionales ha contribuido a que este tipo de tecnología haya sido muy valorada en los últimos años en Europa. La planta de biogás más grande de Europa se encuentra en Viena, Austria, y utiliza gas de vertedero para producir 8 MW de electricidad. La puesta en marcha de plantas de cogeneración se está extendiendo a la velocidad de la luz por toda la Unión Europea, ya que los sectores público y privado han apreciado la tecnología de cogeneración como una fuente de energía rentable con distintas capacidades.

Uno de los proyectos exitosos en esta área se está llevando a cabo en la ciudad canadiense de Edmonton. La empresa eléctrica de Edmonton ha logrado poner en marcha una gran planta de energía utilizando metano del vertedero de Clover Bar. La puesta en marcha de este proyecto en 1992 contribuyó a que la emisión atmosférica de dióxido de carbono se redujera en unas 662 mil toneladas. Solo en 1996, este proyecto contribuyó a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en 182.000 toneladas, y en el período de 1992 a 1996 se generaron alrededor de 208 gigavatios-hora de electricidad. Incluso el gas obtenido por este método se vendía a un precio más bajo que el gas natural, por lo que resultó ser más económico. En Asia, la capital de Corea del Sur, Seúl, es una de las ciudades que proporciona parcialmente energía térmica a partir de la incineración de residuos. En esta ciudad se tira mucha basura. Según los informes publicados, Seúl ha utilizado 730.000 toneladas de 1,1 millones de toneladas de desechos domésticos combustibles en los últimos años como combustible para la producción de energía. Se dice que esto es equivalente a la demanda anual de calefacción de 190.000 hogares urbanos. Corea del Sur planea satisfacer más del 10% de sus necesidades energéticas a partir de fuentes renovables para 2030 para ingresar a los cinco principales países del mundo con "economía verde" .

Además de generar energía a partir de los residuos, otra forma de reciclar los residuos es convertirlos en compost fertilizante. El compostaje es un método de neutralización de residuos sólidos domésticos, agrícolas y algunos industriales, basado en la descomposición de materia orgánica por microorganismos aeróbicos. El compost resultante es similar al humus y se utiliza como fertilizante. Este es quizás el método de reciclaje más antiguo. El proceso de compostaje es muy sencillo, realizado por profesionales experimentados ya sea en las propias casas de los agricultores o en sus tierras, o industrialmente. Estos fertilizantes se consideran uno de los mejores fertilizantes para fines agrícolas y pueden ser útiles para el cultivo de flores. El resultado de la presencia de magnesio y fosfato en los fertilizantes será la formación de aluviones y la rápida absorción de nutrientes en el suelo. El compost también se considera un pesticida natural del suelo. El uso de compost puede ahorrar hasta un 70% en el consumo de fertilizantes químicos. Cada habitante de la ciudad tira más de medio kilogramo de basura al día, un tercio de la cual es compostable. Si asumimos una ciudad con una población de 30 millones de personas, la ciudad produce 15 millones de kg de desechos por día, 5 millones de los cuales se pueden convertir en compost.

Así, el hombre moderno, luego de la amarga experiencia del siglo pasado, decidió que debía valorar las bendiciones de Dios y cuidar el medio ambiente, ya que de sus esfuerzos actuales depende precisamente la existencia de la futura generación humana y del mundo.

Recibir energía de los seres vivos evoca asociaciones primitivas para muchos: con un caballo que lleva una carga o un hámster que hace girar una pequeña dínamo a través de su rueda. Alguien más recordará la experiencia escolar con electrodos clavados en una naranja, formando una especie de "batería viviente" ... Sin embargo, el trabajo de nuestros "hermanos" mucho más pequeños: ¡las bacterias son mucho más efectivos en este sentido!

El “problema de la basura” a escala planetaria es mucho más significativo de lo que pueda parecer al profano, a pesar de que no es tan evidente como otros horrores ambientales de los que les gusta hablar en diversos tipos de “escándalos-sensaciones-investigaciones”. ”. ¡26 millones de toneladas por año son solo Moscú y solo desechos domésticos! E incluso si clasificamos diligentemente y luego procesamos todo, la cantidad de desechos orgánicos no disminuirá, ya que representan aproximadamente el 70% de toda la basura producida por la humanidad. Y cuanto más desarrollada es la economía del país, más residuos domésticos orgánicos. Esta masa aterradora no puede ser derrotada por ningún procesamiento. Pero además de los desechos domésticos, hay grandes volúmenes de desechos industriales: aguas residuales, desechos de la producción de alimentos. También tienen una cantidad importante de materia orgánica.

Una dirección prometedora en la lucha contra los desechos orgánicos que llenan el planeta es la microbiología. Lo que la gente no come, los microbios se lo comen. El principio en sí se conoce desde hace mucho tiempo. Sin embargo, a día de hoy el problema radica en su uso efectivo, y los científicos siguen trabajando en ello. ¡“Alimentar” a los microbios en un frasco con una hamburguesa a medio comer es fácil! Pero esto no es suficiente. Necesitamos una tecnología que permita a las bacterias procesar rápida y eficientemente miles y millones de toneladas de basura sin costo extra, sin costosas estructuras y catalizadores, que por su costo anulan la eficiencia final de este proceso. Por desgracia, la mayoría de las tecnologías que utilizan bacterias para procesar desechos hoy en día no son rentables, son improductivas o difíciles de escalar.

Por ejemplo, una de las tecnologías bien conocidas y bien establecidas para el procesamiento de desechos con la ayuda de bacterias es un método de producción de biogás familiar para muchos agricultores extranjeros. El estiércol del ganado se pudre gracias a los microbios que liberan metano, que se recoge en una enorme bolsa de burbujas. El sistema funciona y produce gas apto para calentar la misma finca a través de la electricidad generada por un generador de turbina de gas, o directamente por combustión. Pero tal complejo no se puede escalar puramente tecnológicamente. Adecuado para una granja o un pueblo, no para una gran ciudad. Además, en los residuos urbanos, a diferencia del estiércol, hay muchos componentes tóxicos. Estas sustancias tóxicas acaban en fase gaseosa al igual que el metano útil, y la “mezcla” final resulta estar muy contaminada.

Sin embargo, la ciencia no se detiene: una de las tecnologías más prometedoras que ahora interesan a los científicos de todo el mundo (incluidos, probablemente, los notorios británicos) es el uso de las llamadas "bacterias electrónicas", que son uno de los mejores comedores de residuos, al mismo tiempo productor de este proceso, desagradable desde el punto de vista humano, es la electricidad. En la superficie de la membrana celular de dicha bacteria hay una proteína de citocromo, en la que se forma una carga eléctrica. En el proceso de metabolismo, la bacteria "descarga" un electrón en la superficie de su célula y genera el siguiente, y así sucesivamente una y otra vez. Los microorganismos con tales propiedades (por ejemplo, geobacter) se conocen desde hace mucho tiempo, pero sus capacidades eléctricas no se han utilizado en la práctica.

¿Qué hacen los microbiólogos? Andrey Shestakov, investigador del Departamento de Microbiología de la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú y jefe del laboratorio de biotecnología microbiana, le dijo a Computerra sobre esto:

“Tomamos un electrodo de ánodo, cubrimos su superficie con células de microorganismos de electroformación, colocamos en lugar de hidrógeno en un medio nutritivo que necesitamos reciclar (basura, “solución de basura”; prescindiremos de los detalles por simplicidad), y durante el metabolismo de estas células, de cada una de ellas recibiremos electrones y protones.

Además, todo es igual que en una celda de combustible convencional: la celda cede un electrón y un protón, los protones se envían a través de la membrana de intercambio de protones a la cámara del cátodo al segundo electrodo de esta batería, agregando oxígeno del aire " en el escape “obtenemos agua, y sacamos electricidad a un circuito externo. Se llama "Microbial Fuel Cell", MFC, Microbial Fuel Cell".

No estaría de más recordar cómo se organiza y funciona una pila de combustible de hidrógeno-oxígeno clásica. Dos electrodos, un ánodo y un cátodo (por ejemplo, carbono y recubierto con un catalizador, platino), se encuentran en un recipiente determinado, dividido en dos partes por una membrana de intercambio de protones. Suministramos hidrógeno al ánodo desde una fuente externa, que se disocia en platino y dona electrones y protones. La membrana no permite el paso de electrones, pero es capaz de pasar protones que se mueven a otro electrodo: el cátodo. También suministramos oxígeno (o simplemente aire) desde una fuente externa al cátodo, y produce residuos de reacción: agua pura. La electricidad se extrae del cátodo y el ánodo y se utiliza para el fin previsto. Con diversas variaciones, este diseño también se usa en vehículos eléctricos, e incluso en dispositivos portátiles para cargar teléfonos inteligentes lejos de la toma de corriente (como, por ejemplo, los produce la empresa sueca Powertrekk).

En un recipiente pequeño en un medio nutritivo hay un ánodo con microbios. Está separado del cátodo por una membrana de intercambio de protones hecha de Nafion; bajo esa marca, este material es producido por BASF, no hace mucho conocido por todos por sus casetes de audio. Aquí está: ¡electricidad, en realidad creada por microbios vivos! En el prototipo de laboratorio, un solo LED se enciende a través de un convertidor de pulso, porque el LED requiere 2-3 voltios para encenderse, menos de lo que da el MFC. Aunque lleva bastante tiempo llegar al laboratorio de biotecnología microbiana de la Universidad Estatal de Moscú en un profundo sótano a través de polvorientos y salvajes pasillos, no es en absoluto un receptáculo para el equipo científico soviético antediluviano, como es el caso de la gran mayoría. de la ciencia rusa hoy en día, pero está bien equipado con modernos equipos importados.

Como cualquier celda galvánica o de combustible, el MFC produce un voltaje pequeño, alrededor de un voltio. La corriente depende directamente de sus dimensiones: cuanto más grande, más alta. Por lo tanto, a escala industrial, se suponen instalaciones de tamaño bastante grande conectadas en serie en baterías.

Según Shestakov, los desarrollos en esta área comenzaron hace aproximadamente medio siglo:

Los “generadores microbianos” comenzaron a estudiarse seriamente en la NASA en los años sesenta, no tanto como una tecnología para generar energía, sino como un principio efectivo para procesar productos de desecho en el espacio confinado de una nave espacial (incluso entonces, en la medida de lo posible, intentaron proteger el espacio de los escombros, ¡continuando descaradamente contaminando la Tierra ...!) Pero nació la tecnología y después de eso, de hecho, durante muchos años estuvo en coma, pocas personas la necesitaban en realidad. Sin embargo, hace 4 o 5 años, recibió un segundo impulso, ya que había una gran necesidad de él a la luz de los millones de toneladas de basura que llenan nuestro planeta, así como a la luz del desarrollo de varios relacionados. tecnologías, supuestamente haciendo posible que las celdas de combustible microbianas no sean un exótico "formato de escritorio" de laboratorio, sino verdaderos sistemas industriales que permitan procesar volúmenes significativos de desechos orgánicos.

Hoy en día, los desarrollos rusos en el campo de MFC son el resultado de los esfuerzos conjuntos de la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú y M-Power World, una empresa residente en Skolkovo, que recibió una subvención para dicha investigación y subcontrató desarrollos microbiológicos a especialistas especializados. es decir, a nosotros. Nuestro sistema ya está funcionando y produciendo corriente real: la tarea de la investigación actual es seleccionar la combinación más efectiva de bacterias y condiciones en las que el MTC podría ampliarse con éxito en condiciones industriales y comenzar a aplicarse en la industria del procesamiento y reciclaje de desechos. ”

Hasta ahora, no se habla de que las estaciones MFC estén a la par con las fuentes de energía tradicionales ya probadas. Ahora, los científicos, en primer lugar, tienen la tarea de procesar de manera eficiente los desechos biológicos y no obtener energía. Simplemente "dio la casualidad" de que son las bacterias de electroformación las más "glotonas" y, por lo tanto, efectivas. Y la electricidad que producen mientras funcionan es en realidad un subproducto. Debe ser quitado de las bacterias y "quemado", haciendo un trabajo útil para que el bioproceso proceda de la manera más intensa posible. Según los cálculos, resulta que bastará con que las plantas de tratamiento de residuos basadas en pilas de combustible microbianas prescindan de fuentes de energía externas.

Sin embargo, en el laboratorio de Shestakov, no solo se persigue la dirección de "basura", sino también otra: puramente energética. Un biogenerador de un tipo ligeramente diferente se llama "celda de combustible de biorreactor": se basa en otros principios que el MFC, pero la ideología general de obtener corriente de organismos vivos, por supuesto, permanece. Y ahora ya se dirige principalmente a la producción de energía, como tal.

Curiosamente, si muchos científicos de todo el mundo ahora están trabajando en celdas de combustible microbianas como un medio para destruir la basura, entonces las celdas de combustible solo existen en Rusia. Así que no se sorprenda si algún día los cables del enchufe de su casa no conducen a las turbinas hidroeléctricas habituales, sino a un biorreactor de basura.

El biogás es la fuente de fertilidad de los huertos. Los nitritos y nitratos en el estiércol que envenenan sus cultivos producen el nitrógeno puro que necesitan las plantas. Al procesar estiércol en la planta, las semillas de malas hierbas mueren, y al fertilizar el jardín con metano fluido (estiércol procesado en la planta y desechos orgánicos), pasarás mucho menos tiempo desherbando.

Biogás - ingresos de los residuos. Los residuos de alimentos y el estiércol que se acumulan en la explotación son materias primas gratuitas para la planta de biogás. Después de procesar la basura, se obtiene gas combustible, así como fertilizantes de alta calidad (ácidos húmicos), que son los componentes principales de la tierra negra.

El biogás es independencia. No dependerá de los proveedores de carbón y gas. Y ahorre dinero en este tipo de combustible.

El biogás es una fuente de energía renovable. El metano se puede utilizar para las necesidades de los campesinos y las granjas: para cocinar; para calentar agua; para calentar viviendas (con cantidades suficientes de materia prima - biorresiduos).

¿Cuánto gas se puede obtener de un kilogramo de estiércol? Basado en el hecho de que se consumen 26 litros de gas para hervir un litro de agua:

Con la ayuda de un kilogramo de estiércol de ganado, se pueden hervir de 7,5 a 15 litros de agua;

Con la ayuda de un kilogramo de estiércol de cerdo - 19 litros de agua;

Con la ayuda de un kilogramo de excrementos de aves: 11,5-23 litros de agua;

Con la ayuda de un kilogramo de paja de leguminosas se pueden hervir 11,5 litros de agua;

Con la ayuda de un kilogramo de tapas de papa - 17 litros de agua;

Con la ayuda de un kilogramo de tapas de tomate - 27 litros de agua.

La ventaja innegable del biogás está en la producción descentralizada de electricidad y calor.

El proceso de bioconversión, además de energía, nos permite resolver dos problemas más. En primer lugar, el estiércol fermentado, en comparación con el uso convencional, aumenta el rendimiento de los cultivos entre un 10 y un 20 %. Esto se explica por el hecho de que la mineralización y la fijación de nitrógeno ocurren durante el procesamiento anaeróbico. Con los métodos tradicionales de preparación de abonos orgánicos (por compostaje), las pérdidas de nitrógeno llegan hasta un 30-40%. El procesamiento anaeróbico del estiércol aumenta cuatro veces el contenido de nitrógeno amónico, en comparación con el estiércol no fermentado (20-40 % del nitrógeno se convierte en forma de amonio). El contenido de fósforo asimilable se duplica y constituye el 50% del fósforo total.

Además, durante la fermentación, las semillas de malas hierbas, que siempre están contenidas en el estiércol, se eliminan por completo, se destruyen las asociaciones microbianas, los huevos de helmintos, se neutraliza un olor desagradable, es decir. se logra el efecto ambiental que es relevante hoy en día.

3. Uso energético del tratamiento de aguas residuales en conjunto con combustibles fósiles.

Durante más de 20 años, los países de Europa Occidental han participado activamente en la solución práctica del problema de la eliminación de desechos de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Una de las tecnologías comunes de eliminación de desechos es su uso en la agricultura como fertilizantes. Su participación en la cantidad total de WWS oscila entre el 10 % en Grecia y el 58 % en Francia, con una media del 36,5 %. A pesar de la popularización de este tipo de eliminación de residuos (por ejemplo, en el marco del reglamento de la UE 86/278/CE), está perdiendo atractivo, ya que los agricultores temen la acumulación de sustancias nocivas en los campos. Actualmente, en varios países está prohibido el uso de residuos en la agricultura, por ejemplo, en los Países Bajos desde 1995.

La incineración de tratamiento de aguas residuales ocupa el tercer lugar en términos de eliminación de residuos (10,8%). De acuerdo con el pronóstico en el futuro, su participación aumentará al 40%, a pesar del costo relativamente alto de este método. La incineración de lodos en calderas resolverá el problema ambiental asociado a su almacenamiento, obtendrá energía adicional durante su combustión y, en consecuencia, reducirá la necesidad de recursos e inversiones en combustibles y energía. Es recomendable utilizar residuos semilíquidos para generar energía en las centrales térmicas como aditivo a los combustibles fósiles, como el carbón.

Hay dos tecnologías occidentales más comunes para la incineración del tratamiento de aguas residuales:

Combustión separada (combustión en lecho fluidizado líquido (LFB) y hornos de varias etapas);

Co-combustión (en plantas de cogeneración de carbón existentes o plantas de cemento y asfalto) .

Entre los métodos de combustión separada, el uso de tecnología de capa líquida es popular; los hornos con LCS son los más exitosos. Dichas tecnologías permiten garantizar una combustión estable de combustibles con un alto contenido de componentes minerales, así como reducir el contenido de óxidos de azufre en los gases de combustión uniéndolos a la piedra caliza o metales alcalinotérreos contenidos en las cenizas del combustible durante la combustión.

Hemos estudiado siete opciones alternativas para la eliminación de lodos de depuradora, basadas tanto en nuevas tecnologías no tradicionales desarrolladas sobre la base de la experiencia rusa o europea y que no tienen un uso práctico, como en tecnologías completas llave en mano:

1. Incineración en un horno de ciclón basado en hornos de secado de tambor existentes pero no utilizados de instalaciones de tratamiento (tecnología rusa - Tehenergokhimprom, Berdsk);

2. Incineración en un horno de ciclón basado en calderas de tambor existentes pero no utilizadas de instalaciones de tratamiento (tecnología rusa - Sibtekhenergo, Novosibirsk y Biyskenergomash, Barnaul);

3. Combustión separada en un nuevo tipo de horno de etapas múltiples (tecnología occidental - NESA, Bélgica);

4. Combustión separada en un nuevo tipo de horno de lecho fluidizado (tecnología occidental - "Segher" (Bélgica);

5. Combustión separada en un nuevo horno ciclónico (tecnología occidental - Steinmuller (Alemania);

6. Co-combustión en una planta CHP de carbón existente; almacenamiento de residuos secos en el almacenamiento.

La opción 7 supone que, después de secar hasta un 10 % de contenido de humedad y tratamiento térmico, 130 000 toneladas de desechos del tratamiento de aguas residuales por año son biológicamente seguros y se almacenarán en áreas adyacentes a la planta de tratamiento. Para ello se tuvo en cuenta la creación de un sistema cerrado de tratamiento de agua en la planta potabilizadora con la posibilidad de ampliarlo con un aumento del volumen de residuos procesados, así como la necesidad de construir un sistema de abastecimiento de residuos. Los costos de esta opción son comparables a las opciones de incineración de desechos.

CONCLUSIÓN

Una de las principales tareas de los países desarrollados es el uso racional y económico de la energía. Esto es especialmente cierto en nuestro estado, donde existe una situación difícil con los recursos de combustible y energía. Debido a los altos precios y las reservas limitadas de petróleo, gas y carbón, surge el problema de encontrar recursos energéticos adicionales.

Una de las formas más efectivas de generar energía en el futuro puede ser el uso de residuos sólidos urbanos como combustible. Se prevé el aprovechamiento del calor obtenido de la combustión de los residuos sólidos urbanos para la generación de energía eléctrica.

Entre las fuentes de energía renovables basadas en residuos agrícolas, la biomasa es uno de los sustitutos prometedores y respetuosos con el medio ambiente de los combustibles minerales en la producción de energía. El biogás obtenido como resultado del procesamiento anaeróbico de estiércol y residuos en plantas de biogás se puede utilizar para calentar edificios ganaderos, edificios residenciales, invernaderos, obtener energía para cocinar, secar productos agrícolas con aire caliente, calentar agua y generar electricidad utilizando generadores de gas El potencial energético total del aprovechamiento de los residuos ganaderos a partir de la producción de biogás es muy elevado y permite cubrir la necesidad anual de energía térmica de la agricultura.

Es conveniente utilizar residuos semilíquidos del tratamiento de aguas para la producción de energía en centrales térmicas como aditivo a los combustibles fósiles, como el carbón.

BIBLIOGRAFÍA

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