Energiaa jätetuotteista. Jätteiden kierrättäminen energiaksi ja energian saaminen jätteestä. Mahdolliset teknologiaan liittyvät tuotannot

Tuhansia tonneja jätettä heitetään ulos joka päivä, mikä saastuttaa planeettamme. Nykytilanteen korjaamiseksi ollaan luomassa erilaisia ​​jäteraaka-aineiden käsittelytekniikoita. Monet tuotteet lähetetään jälkituotantoon, jossa niistä luodaan uusia tuotteita. Tällaisten tekniikoiden avulla voit säästää kustannuksissa uusia raaka-aineita ostettaessa, saada lisätuloja myynnistä ja myös puhdistaa maailman roskakomponenteista.

On olemassa menetelmiä, joilla ei voi luoda pelkästään kierrätettäviä materiaaleja, vaan niillä pyritään saamaan energiaa jätteistä. Näitä tarkoituksia varten kehitetään erikoismekanismeja, joiden ansiosta syntyy lämpöresursseja ja sähköä.

On kehitetty laitteita, jotka pystyvät käsittelemään yhden tonnin haitallisinta jätettä 600 kW sähköksi. Tämän mukana ilmaantuu 2 Gcal lämpöenergiaa. Näillä yksiköillä on tällä hetkellä suuri kysyntä, sillä tämän uskotaan olevan kustannustehokkain ja nopeimmin takaisinmaksukykyisin investointi.

Tällaisille mekanismeille on ominaista korkeat kustannukset, mutta investoidut taloudelliset resurssit tuovat lisäsäästöjä materiaaleissa ja merkittäviä tuloja energian myynnistä johtuvista voitoista. Sijoitettu summa maksaa itsensä takaisin moninkertaisesti.

On olemassa useita tapoja, joilla jäte muunnetaan energiaksi.

– Poltto

Sitä pidetään suosituimpana menetelmänä kiinteiden jätteiden poistamiseksi, jota on käytetty 1800-luvulta lähtien. Tämän menetelmän avulla ei vain vähennetä roskien määrää, vaan se tarjoaa myös ylimääräisiä energiaresursseja, joita voidaan käyttää lämmitysjärjestelmässä sekä virransyötön alalla. Tällä tekniikalla on haittoja, jotka koostuvat haitallisten komponenttien vapautumisesta ympäristöön.

Kun MSW:tä poltetaan, muodostuu jopa 44 % tuhkaa kaasutuotteiden kanssa. Hiilidioksidi, jossa on vesihöyryä ja kaikenlaisia ​​epäpuhtauksia, voidaan katsoa kaasumaisille aineille. Koska poltto tapahtuu 800-900 asteen lämpötilassa, muodostuneessa kaasuseoksessa on orgaanisia yhdisteitä.

— Termokemiallinen tekniikka

Tällä menetelmällä on paljon etuja edelliseen vaihtoehtoon verrattuna. Etujen joukossa voidaan katsoa lisääntyneen tehokkuuden, jos puhumme ympäröivän ilmakehän saastumisen ehkäisystä. Tämä johtuu siitä, että tämän tekniikan käyttöön ei liity biologisesti aktiivisten komponenttien tuotantoa, joten ympäristölle ei aiheudu haittaa.

Tuloksena olevalla jätteellä on korkea tiheysindeksi, joka osoittaa jätemassan määrän vähenemistä, joka lähetetään myöhemmin hävitettäväksi tähän tarkoitukseen erityisesti varustetuille kaatopaikoille. On myös syytä huomata, että tekniikka antaa oikeuden käsitellä lisääntynyt määrä erilaisia ​​raaka-aineita. Sen ansiosta on mahdollista olla vuorovaikutuksessa paitsi kiinteiden muunnelmien, myös renkaiden, polymeerikomponenttien ja käytettyjen öljyjen kanssa, jolloin on mahdollista uuttaa laivojen polttoainetuotteita hiilivetyelementeistä. Tämä on merkittävä etu, koska valmistetuille öljytuotteille on ominaista lisääntynyt likviditeetti ja korkea hintalappu.

Negatiivisten ominaisuuksien joukossa ovat kustannukset teknisten yksiköiden ostosta ja lisääntyneet vaatimukset kierrätysmateriaalien laatuarvoille. Kierrätysmateriaalien kierrättämistä mahdollistavien mekanismien kustannukset ovat korkeat, mikä symboloi yrityksen suuria varustelukustannuksia.

— Fysikaaliset ja kemialliset menetelmät

Tämä on toinen prosessi, jolla energiaa saadaan jätteistä. Tämän manipuloinnin ansiosta on mahdollista muuttaa jäteseos biodieselpolttoainetuotteeksi. Johdannaisena on tapana käyttää jätekasviöljyjä ja erilaisten eläin- tai kasviperäisten rasvojen käsittelyä.

– Biokemialliset menetelmät

Niiden avulla on mahdollista muuttaa orgaanista alkuperää olevia komponentteja lämpöenergiaksi ja sähköksi bakteerien ansiosta. MSW:n luonnollisten aineosien hajoamisen yhteydessä ilmenevän biokaasun talteenotto ja hyödyntäminen suoritetaan useimmiten suoraan kaatopaikalla. Kaikki toimet suoritetaan reaktorissa, jossa on erityisiä bakteereita, jotka muuttavat orgaanisen massan etanoliksi biokaasulla.

Jätettä energiaksi

Kansainvälisessä Wasma-näyttelyssä kaikki kiinnostuneet pääsevät tutustumaan kierrätyksen maailmaan tarkemmin ja hankkimaan itselleen sopivat välineet. Sivusto esittelee koko valikoiman laitteita, joilla voidaan ottaa energialähteitä roskista.

Vierailijat saavat ainutlaatuisia ominaisuuksia:

• Hanki hyviä tarjouksia arvostetuilta yrityksiltä. Kaikki tavaramerkit tähtäävät molempia osapuolia hyödyttävään yhteistyöhön ja asiakaskunnan laajentamiseen.
• Tutustu useisiin tuotteiden muunnelmiin samanaikaisesti, tutki niiden teknisiä ominaisuuksia ja vertaile indikaattoreita. Tarvittaessa saat ammattitaitoista neuvontaa kaikkiin esiin nouseviin kysymyksiin.
• Ota yhteyttä käyttöönotosta ja kunnossapidosta vastaaviin huoltoorganisaatioihin.
• Osta uusia laitteita tai etsi tarvittavat komponentit olemassa oleviin laitteisiin. Tapahtumassa esitellään laitteiden lisäksi myös kaikki normaaliin toimintaan tarvittavat komponentit.

Kohde kiinnostaa vieraita eri toimialoilta, sillä energialähteitä otetaan kotitalous- tai teollisuusjätteistä, käytetään usein maatalouden jätetuotteita sekä lääketieteen ja petrokemian teollisuuden tuotteita. Tällaisen jätemassan palamisen aikana pyrolyysin mukana muodostuu biokaasua. Näyttelyssä on esillä laitteita tällaisiin toimintoihin, joita yleensä kutsutaan pyrolyysikomplekseiksi.

EKONATSPROJECT Group of Companies on Oschatzin, suuren saksalaisen energiantuotannon ja voimalaitosteknologian alan laitevalmistajan, virallinen edustaja. Yksi työmme osa-alueista on ympäristöystävällisten teknologioiden edistäminen lämmön ja sähkön tuottamiseksi tuotanto- ja kulutusjätteistä, lisätiedon saamiseksi pyydämme tutustumaan esitteeseemme "Energiatuotanto jätteestä".

Erilaisista kiinteän yhdyskuntajätteen käsittelymenetelmistä kehittynein ja eniten käytetty on lämpökäsittely. Mahdollisuus käyttää tätä menetelmää perustuu jätteen morfologiseen koostumukseen, joka sisältää jopa 70 % palavia komponentteja.

Lämpökäsittelyn tärkeimmät edut ovat:

• jätemäärän vähentäminen yli 10 kertaa;
• tehokas jätteiden hävittäminen korkeiden lämpötilojen (850 - 1250 °C) vaikutuksesta;
• jätteen energiapotentiaalin käyttö.

Jätepolttoainetta käyttävä CHP-laitos Hagenowissa (Saksa) otettiin käyttöön vuonna 2009.

Yhdyskuntajätteet sisältävät huomattavan määrän kosteutta ja ei-toivottuja komponentteja, kuten metalleja, kloorattuja muoveja jne. Tällaisten jätteiden turvallisen lämpökäsittelyn ja lämpöominaisuuksien parantamiseksi jätteet suunnitellaan valmistelemaan vaihtoehtoiseksi RDF-polttoaineeksi.

Vaihtoehtoinen polttoaine - RDF.

RDF (englanniksi RefuseDerivedFuel) on dehydratoitu ja murskattu seos lämpöarvoisista jätefraktioista, joiden lämpöarvo on jopa 18 000 KJ/kg, uusi vaihtoehtoinen energialähde. Sitä käytetään laajalti polttoaineena sementti- ja sähköteollisuudessa kehittyneissä maissa.

Nykyään jätteiden lämpökäsittelyyn käytetään erilaisia ​​tekniikoita. Euroopassa yleisimmin käytetty tekniikka on kuitenkin arinapoltto. Tämä tekniikka on osoittautunut parhaaksi jätteenpolttoon jätteiden lajittelun jälkeen, on universaali ja vähiten polttoaineen laatua vaativa. Tekniikka on kuvattu yksityiskohtaisesti Euroopan unionin BAT-asiakirjassa "Integrating Pollution Prevention and Abatement - A Guide to Best Available Waste Inceration Technologies".

Tekniikan kuvaus

Kaaviokaavio jätteiden lämpökäsittelytekniikasta arinauunissa:

Sekajäte tai RDF saapuu vastaanottoosastoon, jossa se käy läpi ensisijaisen valvonnan ja menee sitten varastosäiliöön. Bunkkerista polttoaine (jäte) annostellaan arinalla varustettuun kerrospolttouuniin, jossa se palaa 850 - 1000 °C:n lämpötilassa (jätteen ominaisuuksista riippuen). Palaneet jäännökset tuhkan ja kuonan muodossa poistetaan jatkokäsittelyä varten. Syntyvät kuumat kaasut lämmittävät hukkalämpökattilan seinämiä ja tulistinjärjestelmää, jotka muuttavat lämmön vesihöyryksi, jonka jälkeen vesihöyryn energia muunnetaan sähköenergiaksi tai käytetään lämmönä. Pakokaasut jäähdytetään ja reagoivat kalkkimaidon, urean ja aktiivihiilen kanssa, kun taas typen ja rikin oksidit sekä dioksiinit ja raskasmetallit neutraloituvat kaasuvirrassa. Lisäksi tuhkahiukkaset ja reagenssit vangitaan pussisuodatinjärjestelmään ja poistetaan hävitettäväksi. Siten ulostulon kaasut sisältävät haitallisia epäpuhtauksia ympäristö- ja hygieniastandardien rajoissa, esimerkkinä tästä ovat Euroopan tiheästi asutuissa kaupungeissa sijaitsevat lämpökäyttölaitokset.

Ritilä kerrospolttoa varten

Oschatz-merkkinen arina on DanishEnergySystemsin vaakasuuntaisen arinatekniikan jatkokehitys, joka on ollut käytössä useita vuosikymmeniä. Oshatz-arina sisältää jätepolttoaineominaisuuksia, kuten alhaisemman lämpöarvon (LCV), korkean tuhka- ja kosteuspitoisuuden.

Oschatzin kerrostetun polttouunin laitteen kaavio.

Verkkokokoonpano ja toiminnallisuus. Palamisprosessin ohjaamiseksi arina on jaettu useisiin osiin. Arinan nopeutta ja iskunpituutta voidaan säätää yksilöllisesti. Vastaavasti arina on jaettu useisiin ilmavyöhykkeisiin primääriilman mukauttamiseksi polttoaineen palamisominaisuuksiin. Polttoainetta syötetään jatkuvasti arinalle mittatilaustyönä suunnitellulla syöttölaitteella. Ritilälle sarjaan kiinnitetyt ritilät on valmistettu erityisestä kuumuutta ja kulutusta kestävästä seosteräksestä, jossa on runsaasti kromia, piitä ja nikkeliä. Primääriilma syötetään arinalle alhaalta savukaasujen kierrätyksen mukana. Uunin arinan yläpuolella olevaan tilaan syötetään toisioilmaa ja se tarjoaa tarvittavan hapen polttoaineen optimaaliseen jälkipoltoon.

Kerrospoltossa, jätteessä, RDF:ssä tai biomassassa tulistinjärjestelmällä varustettu hukkalämpökattila sijaitsee tulipesän takana, jota seuraa haitallisten epäpuhtauksien, pölyn ja kaasun puhdistusjärjestelmien neutralointijärjestelmä sekä lämmön- ja sähköntuottoyksikkö. EKONATSPROEKT toimittaa Oschatzin suunnittelemia konseptuaalisia vesiputkikattiloita käyttämällä uusimpia nykyaikaisia ​​saavutuksia pysty-, vaaka- tai yhdistetyssä järjestelyssä.

Toimitamme sekä yksittäisiä yksiköitä että kokonaisten avaimet käteen -tehtaiden kehittämistä ja rakentamista.

Tuoteluettelon ja lisätietoja saat soittamalla:

Sähkön saaminen jätteistä on yksi tavoista suojella ympäristöä.

Seuraavaksi tutustutaan erilaisiin tapoihin saada energiaa jätteistä. Kuten jo todettiin, kierrätys on yksi tavoista suojella ympäristöä. Kierrätysprosessia toteutettaessa on mahdollista paitsi säästää monien luonnonvarojen kulutuksessa, myös vähentää veden, ilman ja maaperän saastumista. Nykyään maiden ympäristönsuojeluohjelmiin kuuluu polttoaineen tuotanto roskista. Tänään haluamme pohtia tätä asiaa.

Kuten sanottiin "sivilisaation tie on kivetty roskavuorilla" . Jos jäte kierrätetään, se on mahdollista siirtyä kierrätykseen, ja jos se säilyy ehjänä ja hautautuneena, se pysyy ympäristön saastuttavina. Maailman terveysjärjestön (WHO) tutkimuksen mukaan jätteiden keräämisen ja hävittämisen huomiotta jättäminen voi aiheuttaa ainakin 32 ympäristöongelmaa. Tästä syystä monissa maissa kierrätys otetaan nykyään vakavasti. Yksi uusimmista tavoista vähentää kaatopaikan kielteisiä vaikutuksia ympäristöön on jätteiden käsittely polttoaineeksi. Kierrätys jätteestä polttoaineeksi on prosessi, jossa hyödytön jäte muunnetaan käytännössä ilmaiseksi lämpöenergiaksi, jota voidaan käyttää sähkönä tai lämmönä. Tätä käytäntöä on harjoitettu perinteisellä tavalla monissa maailman maissa muinaisista ajoista lähtien. Esimerkiksi Iranissa 400 vuotta sitten iranilainen tiedemies Sheikh Baha'i loi kylpyhuoneen, joka käytti sähköä jätevedestä tulevasta kaasusta. Myös Intiassa jotkut keräsivät eläinjätteitä suljettuihin astioihin ja polttivat sitä 9 kuukauden ajan. Tätä prosessia käytetään modernissa tekniikassa useissa kaupungeissa ympäri maailmaa. Erityisesti kiinnitetään huomiota joidenkin kaupunkien jätteenkäsittelykeskuksista saatavan kaasun käyttöön.

Metaani, joka muodostaa noin 55 % kaikista kaatopaikkojen kaasupäästöistä, on kasvihuonekaasuja, joka kasvihuoneilmiöpotentiaaliltaan on yhtä suuri kuin hiilidioksidi ja jopa korkeampi, joten ilmakehän metaanin pitoisuus kasvaa. 0,6 prosenttia vuodessa. Muiden kasvihuonekaasujen, mukaan lukien hiilidioksidin, pitoisuus ilmakehässä kasvaa vain 0,4 %. Metaani voi johtaa pohjaveden saastumiseen, jos sitä ei valvota kunnolla. Siten metaanin talteenotolla ja asianmukaisella käytöllä voi olla merkittävä rooli ympäristönsuojelussa.

Jokaisesta raakajätteen tonnista saadaan 5-20 kuutiometriä kaasua vuodessa, ja tätä määrää voidaan lisätä asianmukaisella resurssien kehittämisellä ja hallinnan avulla. Jotkut tavalliset ihmiset uskovat, että koska tämä kaasu saadaan jätteistä, se on vaarallista ja saastuttavaa, ja sen palaminen on epäluotettavaa. Tiedemiehet uskovat kuitenkin, että asia on juuri päinvastoin, ja kaatopaikalta saatu kaasu on vähemmän saastuttavaa, ja koska liekin lämpötila on alhainen, saastumisen määrä on 60% pienempi kuin maakaasua poltettaessa. Siksi ympäristönsuojelijoiden mukaan roskista saadun kaasun hillitseminen on pakollista. Viime vuosina, kun energian hinnat ovat nousseet, tähän polttoaineeseen on kiinnitetty enemmän huomiota. Tilastojen mukaan maailmassa on nyt satoja kaatopaikkoja, joissa päästöistä kaasua käytetään sähkön tuotantoon ja jopa myydään muille ostajille.

Tämäntyyppisen kaasun kerääminen kaatopaikan keskelle on melko helppoa. Tätä varten sinun on kaivettava pystysuuntaisia ​​kaivoja kaatopaikan ympärille. Nämä kaivot on yhdistetty kaasun keräämiseen suunniteltujen putkien kautta. Tietysti järjestelmän suorituskyvyn parantamiseksi voit laittaa niiden tielle kerroksia murskattua kiveä, betonia ja hiekkaa. Lisäksi kaikki nämä kaivot on yhdistetty keskussäiliöön. Jakotukki voidaan liittää kompressoriin tai puhaltimeen. Noin jokaista 0,4 hehtaaria kaatopaikka-aluetta kohden tarvitaan kaasunkeräyskaivo. Lopulta kaasua voidaan ruiskuttaa soihdutukseen tai vapauttaa muuhun kulutukseen tai jopa puhdistaa ja parantaa sen laatua. Lämmön ja sähkön yhteistuotannossa on siis havaittavissa hiilidioksidipäästöjen voimakas väheneminen ja polttoainetehokkuuden lisääntyminen. Tämän tekniikan korkea kokonaishyötysuhde verrattuna sähkön ja lämmön tuotantoon perinteisillä menetelmillä on osaltaan vaikuttanut siihen, että tämän tyyppistä tekniikkaa on arvostettu viime vuosina Euroopassa korkealle. Euroopan suurin biokaasulaitos sijaitsee Wienissä, Itävallassa, ja se tuottaa kaatopaikkakaasulla 8 MW sähköä. CHP-laitosten käynnistyminen leviää salamannopeasti kaikkialla Euroopan unionissa, kun yksityinen ja julkinen sektori ovat arvostaneet CHP-teknologiaa kustannustehokkaana energianlähteenä vaihtelevalla teholla.

Yksi tämän alueen onnistuneista hankkeista on käynnissä Kanadan Edmontonin kaupungissa. Edmontonin sähkölaitos on onnistunut käynnistämään suuren voimalaitoksen käyttämällä Clover Barin kaatopaikan metaania. Tämän projektin käynnistäminen vuonna 1992 vaikutti siihen, että hiilidioksidipäästöt ilmakehään vähenivät noin 662 tuhatta tonnia. Pelkästään vuonna 1996 tämä hanke auttoi vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä 182 000 tonnilla, ja vuosina 1992-1996 tuotettiin noin 208 gigawattituntia sähköä. Jopa tällä menetelmällä saatu kaasu myytiin halvemmalla kuin maakaasu, joten se osoittautui edullisemmaksi. Aasiassa Etelä-Korean pääkaupunki Soul on yksi kaupungeista, joka tuottaa osittain lämpöenergiaa jätteenpoltosta. Tässä kaupungissa heitetään paljon jätettä. Julkaistujen raporttien perusteella Soul on käyttänyt viime vuosina 730 000 tonnia 1,1 miljoonaa tonnia palavaa kotitalousjätettä energiantuotannon polttoaineena. Tämän sanotaan vastaavan 190 000 kaupunkitalouden vuotuista lämmöntarvetta. Etelä-Korea aikoo kattaa yli 10 prosenttia energiantarpeestaan ​​uusiutuvista lähteistä vuoteen 2030 mennessä päästäkseen maailman viiden suurimman maan joukkoon. "vihreä talous" .

Jätteistä energian tuottamisen lisäksi toinen tapa kierrättää jäte on muuttaa se kompostilannoitteeksi. Kompostointi on menetelmä kotitalous-, maatalous- ja joidenkin teollisuuden kiinteiden jätteiden neutraloimiseksi, joka perustuu orgaanisten aineiden hajoamiseen aerobisten mikro-organismien toimesta. Tuloksena oleva komposti on samanlainen kuin humus ja sitä käytetään lannoitteena. Tämä on ehkä vanhin kierrätysmenetelmä. Kompostointiprosessi on hyvin yksinkertainen, ja sen tekevät kokeneet ammattilaiset joko viljelijöiden omissa kodeissa tai mailla tai teollisesti. Näitä lannoitteita pidetään yhtenä parhaista lannoitteista maataloustarkoituksiin, ja niistä voi olla hyötyä kukkien viljelyssä. Magnesiumin ja fosfaatin läsnäolon seurauksena lannoitteissa on tulvan muodostumista ja ravinteiden nopeaa imeytymistä maaperään. Kompostia pidetään myös luonnollisena maaperän torjunta-aineena. Kompostilla voidaan säästää jopa 70 % kemiallisten lannoitteiden kulutuksessa. Jokainen kaupungissa asuva heittää roskiin yli puoli kiloa päivässä, josta kolmannes on kompostoitavaa. Jos oletetaan, että kaupungin väkiluku on 30 miljoonaa ihmistä, kaupunki tuottaa päivittäin 15 miljoonaa kiloa jätettä, josta 5 miljoonaa voidaan muuttaa kompostiksi.

Niinpä nykyihminen on viime vuosisadan katkeran kokemuksen jälkeen päättänyt, että hänen on arvostettava Jumalan siunauksia ja huolehdittava ympäristöstä, sillä tulevan ihmissukupolven ja maailman olemassaolo riippuu juuri hänen nykyisistä ponnisteluistaan.

Energian saaminen eläviltä olennoilta herättää monissa primitiivisiä assosiaatioita - kuormaa kantavan hevosen tai pientä dynamoa pyörittävän hamsterin kanssa. Joku muu muistaa koulukokemuksen oranssiin kiinnitetyistä elektrodeista, jotka muodostavat eräänlaisen "elävän akun" ... Kuitenkin paljon pienempien "veljemme" - bakteerit - työ on paljon tehokkaampaa tässä suhteessa!

"Roskaongelma" planeetan mittakaavassa on paljon merkittävämpi kuin mitä maallikolle saattaa näyttää, vaikka se ei ole niin ilmeinen kuin muut ympäristökauhut, joista he haluavat puhua kaikenlaisissa "skandaaleissa-sensaatioissa-tutkimuksissa". ”. 26 miljoonaa tonnia vuodessa on vain Moskovaa ja vain kotitalousjätettä! Ja vaikka ahkerasti lajittelemme ja sitten käsittelemme kaiken, orgaanisen jätteen määrä ei tästä vähennä, sillä niitä on noin 70 % kaikesta ihmiskunnan tuottamasta jätteestä. Ja mitä kehittyneempi maan talous, sitä enemmän orgaanista kotitalousjätettä. Tätä pelottavaa massaa ei voi voittaa millään käsittelyllä. Mutta kotitalousjätteen lisäksi on valtava määrä teollisuusjätettä - jätevettä, elintarviketuotannon jätettä. Niissä on myös huomattava määrä orgaanista ainesta.

Mikrobiologia on lupaava suunta planeetan täyttävän orgaanisen jätteen torjunnassa. Mitä ihmiset eivät syö, sen mikrobit syövät.. Periaate sinänsä on ollut tiedossa jo kauan. Nykyään ongelma on kuitenkin sen tehokkaassa käytössä, ja tutkijat jatkavat sen parissa työskentelemistä. Puoliksi syödyn hampurilaisen "ruokkiminen" mikrobeille purkissa on helppoa! Mutta tämä ei riitä. Tarvitsemme teknologian, jonka avulla bakteerit voivat nopeasti ja tehokkaasti käsitellä tuhansia ja miljoonia tonneja jätettä ilman lisäkustannuksia ilman kalliita rakenteita ja katalyyttejä, jotka kustannuksillaan mitätöivät tämän prosessin lopullisen tehokkuuden. Valitettavasti suurin osa tekniikoista, jotka käyttävät bakteereja jätteiden käsittelyyn, ovat joko kannattamattomia, tuottamattomia tai vaikeita mitoittaa.

Esimerkiksi yksi tunnetuista ja vakiintuneista jätteiden käsittelytekniikoista bakteerien avulla on monille ulkomaisille viljelijöille tuttu menetelmä biokaasun tuotantoon. Karjanlanta mätää mikrobien avulla, jotka vapauttavat metaania, joka kerätään valtavaan kuplapussiin. Järjestelmä toimii ja tuottaa saman tilan lämmittämiseen soveltuvaa kaasua kaasuturbiinigeneraattorilla tuotetulla sähköllä tai suoraan polttamalla. Mutta tällaista kompleksia ei voida skaalata puhtaasti teknologisesti. Sopii maatilalle tai kylään, ei suurkaupunkiin. Lisäksi kaupunkijätteessä, toisin kuin lannassa, on paljon myrkyllisiä komponentteja. Nämä myrkylliset aineet päätyvät kaasufaasiin samalla tavalla kuin hyödyllinen metaani, ja lopullinen "seos" osoittautuu erittäin saastuneeksi.

Tiede ei kuitenkaan pysähdy paikallaan - yksi lupaavimmista teknologioista, jotka kiinnostavat nyt tutkijoita ympäri maailmaa (mukaan lukien luultavasti pahamaineiset brittiläiset), on niin kutsuttujen "elektronisten bakteerien" käyttö. parhaista jätteensyöjistä, joka tuottaa samanaikaisesti tämän ihmisen kannalta epämiellyttävän prosessin, on sähkö. Tällaisen bakteerin solukalvon pinnalla on sytokromiproteiini, johon muodostuu sähkövaraus. Aineenvaihduntaprosessissa bakteeri "kaataa" elektronin solunsa pinnalle ja synnyttää seuraavan - ja niin edelleen yhä uudelleen ja uudelleen. Mikro-organismit, joilla on tällaisia ​​ominaisuuksia (esim. geobakteeri), on tunnettu jo pitkään, mutta niiden sähköisiä kykyjä ei ole käytetty käytännössä.

Mitä mikrobiologit tekevät? Moskovan valtionyliopiston biologian tiedekunnan mikrobiologian laitoksen tutkija Andrey Shestakov ja mikrobibiotekniikan laboratorion johtaja kertoi Computerralle tästä:

"Otamme anodielektrodin, peitämme sen pinnan sähköä muodostavien mikro-organismien soluilla, asetamme vedyn sijasta ravinneväliaineeseen, jota meidän on käsiteltävä (roskat, "roskaluos" - emme yksinkertaisuuden vuoksi yksityiskohtia) ja aineenvaihdunnan aikana Näistä soluista me jokaisesta saamme elektroneja ja protoneja.

Lisäksi kaikki on sama kuin tavanomaisessa polttokennossa - kenno luovuttaa elektronin ja protonin, protonit lähetetään protoninvaihtokalvon kautta katodikammioon tämän akun toiselle elektrodille lisäämällä happea ilmasta " pakoputkessa" saamme vettä ja poistamme sähkön ulkoiseen piiriin. Sitä kutsutaan nimellä "Microbial Fuel Cell", MFC, Microbial Fuel Cell.

Ei olisi tarpeetonta muistaa, kuinka klassinen vety-happipolttokenno on järjestetty ja toimii. Kaksi elektrodia, anodi ja katodi (esimerkiksi hiili ja peitetty katalyytillä - platina), ovat tietyssä säiliössä, jaettuna kahteen osaan protoninvaihtokalvolla. Toimitamme anodille vetyä ulkoisesta lähteestä, joka dissosioituu platinalle ja luovuttaa elektroneja ja protoneja. Kalvo ei päästä elektroneja läpi, mutta pystyy kuljettamaan protoneja, jotka siirtyvät toiselle elektrodille - katodille. Toimitamme myös happea (tai yksinkertaisesti ilmaa) ulkoisesta lähteestä katodille, ja se tuottaa reaktiojätettä - puhdasta vettä. Sähkö poistetaan katodista ja anodista ja käytetään aiottuun tarkoitukseen. Eri muunnelmilla tätä mallia käytetään myös sähköajoneuvoissa ja jopa kannettavissa laitteissa älypuhelimien lataamiseen pois pistorasiasta (sellaisia ​​valmistaa esimerkiksi ruotsalainen Powertrekk).

Pienessä säiliössä ravinneväliaineessa on anodi mikrobeilla. Se on erotettu katodista Nafionista valmistetulla protoninvaihtokalvolla - tällä tuotenimellä tämän materiaalin tuottaa BASF, joka ei niin kauan sitten tunnettu kaikille äänikasetteistaan. Tässä se on – elävien mikrobien luoma sähkö! Laboratorioprototyypissä siitä syttyy yksi LED pulssimuuntimen kautta, koska LED vaatii sytytykseen 2-3 volttia - vähemmän kuin MFC antaa. Vaikka Moskovan valtionyliopiston mikrobibiotekniikan laboratorioon pääseminen syvään kellariin pölyisten ja villiin käytävien kautta kestää melko kauan, se ei ole lainkaan vedenpaisumusta edeltävän Neuvostoliiton tieteellisen laitteiston säiliö, kuten valtaosa. Venäjän tiedettä nykyään, mutta se on hyvin varustettu nykyaikaisilla tuontilaitteilla.

Kuten mikä tahansa polttoaine- tai galvaaninen kenno, MFC tuottaa pienen jännitteen - noin yhden voltin. Virta riippuu suoraan sen mitoista - mitä suurempi, sitä suurempi. Siksi teollisessa mittakaavassa oletetaan olevan melko suurikokoisia akkuihin sarjaan kytkettyjä asennuksia.

Shestakovin mukaan kehitys tällä alueella alkoi noin puoli vuosisataa sitten:

"Mikrobigeneraattoreita" alettiin tutkia vakavasti NASA:ssa 60-luvulla, ei niinkään energiantuotantoteknologiana, vaan tehokkaana periaatteena jätetuotteiden käsittelyssä avaruusaluksen suljetussa tilassa (jo silloin, mikäli mahdollista, he yrittivät suojella avaruutta roskilta jatkaen häpeämättömästi maapallon saastuttamista ...!) Mutta tekniikka syntyi ja sen jälkeen itse asiassa se oli monta vuotta koomassa, harvat ihmiset tarvitsivat sitä todellisuudessa. Kuitenkin 4-5 vuotta sitten se sai toisen tuulen - koska sille oli merkittävä tarve planeettamme täyttävien miljoonien tonnejen roskaa sekä erilaisten siihen liittyvien jätteiden kehityksen valossa. tekniikoita, joiden oletetaan mahdollistavan mikrobipolttokennojen tekemisen ei laboratoriossa eksoottisia "työpöytämuotoja", vaan todellisia teollisia järjestelmiä, jotka mahdollistavat merkittävien määrien orgaanisen jätteen käsittelyn.

Nykyään venäläinen MFC-alan kehitys on tulosta Moskovan valtionyliopiston biologian tiedekunnan ja M-Power Worldin, Skolkovossa asuvan yrityksen, yhteisistä ponnisteluista, jotka saivat apurahan tällaiseen tutkimukseen ja ulkoisti mikrobiologisen kehityksen erikoistuneille asiantuntijoille, eli meille. Järjestelmämme toimii jo ja tuottaa todellista virtaa - nykyisen tutkimuksen tehtävänä on valita tehokkain yhdistelmä bakteereja ja olosuhteita, joissa MTC voitaisiin onnistuneesti skaalata teollisissa olosuhteissa ja alkaa käyttää jätteenkäsittely- ja kierrätysteollisuudessa. ”

Toistaiseksi ei ole puhuttu siitä, että MFC-asemat olisivat samassa tasossa jo hyväksi havaittujen perinteisten energialähteiden kanssa. Nyt tiedemiesten tehtävänä on ensisijaisesti käsitellä biojätettä tehokkaasti, eikä saada energiaa. "Juuri niin sattui", että sähköä muodostavat bakteerit ovat "ahmattivimpia" ja siksi tehokkaimpia. Ja sähkö, jota he tuottavat työssään, on itse asiassa sivutuote. Se on otettava pois bakteereista ja "poltettava" tehden hyödyllistä työtä, jotta bioprosessi etenee mahdollisimman intensiivisesti. Laskelmien mukaan käy ilmi, että mikrobipolttokennoihin perustuvat jätteenkäsittelylaitokset pärjäävät ilman ulkoisia energialähteitä.

Shestakovin laboratoriossa ei kuitenkaan pyritä vain "roskan" suuntaan, vaan myös toiseen - puhtaasti energiaan. Hieman erilaista biogeneraattoria kutsutaan "bioreaktorin polttokennoksi" - se on rakennettu muille periaatteille kuin MFC, mutta yleinen ideologia virran saamiseksi elävistä organismeista säilyy tietysti. Ja nyt se on jo suunnattu ensisijaisesti energian tuotantoon sellaisenaan.

Mielenkiintoista on, että jos monet tutkijat ympäri maailmaa työskentelevät nyt mikrobien polttokennojen parissa roskien tuhoamiseksi, polttokennot ovat vain Venäjällä. Älä siis ihmettele, jos jonain päivänä kotisi pistorasian johdot eivät johda tavallisiin vesivoimaturbiineihin, vaan roskabioreaktoriin.

Biokaasu on kasvitarhan hedelmällisyyden lähde. Lannan sisältämät nitriitit ja nitraatit, jotka myrkyttävät kasvejasi, tuottavat puhdasta typpeä, jota kasvit tarvitsevat. Kun käsittelet lantaa laitoksessa, rikkakasvien siemenet kuolevat, ja kun lannoitat puutarhaa metaanifluentilla (laitoksessa käsitelty lanta ja orgaaninen jäte), käytät paljon vähemmän aikaa kitkemiseen.

Biokaasu - tulot jätteistä. Tilalle kertyvät ruokajätteet ja lanta ovat ilmaisia ​​biokaasulaitoksen raaka-aineita. Jätteiden käsittelyn jälkeen saat palavaa kaasua sekä korkealaatuisia lannoitteita (humushappoja), jotka ovat mustan maan pääkomponentteja.

Biokaasu on itsenäisyyttä. Et ole riippuvainen hiilen ja kaasun toimittajista. Ja säästä rahaa tällaisissa polttoaineissa.

Biokaasu on uusiutuva energialähde. Metaania voidaan käyttää talonpoikien ja maatilojen tarpeisiin: ruoanlaittoon; veden lämmitykseen; asuntojen lämmitykseen (riittävä määrä raaka-ainetta - biojäte).

Kuinka paljon kaasua saadaan yhdestä kilogrammasta lantaa? Perustuen siihen, että yhden litran vettä keittämiseen kuluu 26 litraa kaasua:

Yhden kilogramman karjanlannan avulla voidaan keittää 7,5-15 litraa vettä;

Yhden kilogramman sianlannan avulla - 19 litraa vettä;

Yhden kilogramman lintujätteiden avulla - 11,5-23 litraa vettä;

Yhden kilogramman palkokasvien olkien avulla voidaan keittää 11,5 litraa vettä;

Yhden kilogramman perunoiden avulla - 17 litraa vettä;

Yhden kilogramman tomaattien avulla - 27 litraa vettä.

Biokaasun kiistaton etu on sähkön ja lämmön hajautettu tuotanto.

Biokonversioprosessi antaa energian lisäksi ratkaista kaksi muuta ongelmaa. Ensinnäkin fermentoitu lanta nostaa satoa 10-20 % verrattuna tavanomaiseen käyttöön. Tämä selittyy sillä, että anaerobisen käsittelyn aikana tapahtuu mineralisaatiota ja typen sitoutumista. Perinteisillä orgaanisten lannoitteiden valmistusmenetelmillä (kompostoimalla) typpihäviöt ovat jopa 30-40 %. Lannan anaerobinen käsittely lisää ammoniumtyppipitoisuutta neljä kertaa - verrattuna käymättömään lantaa (20-40 % typestä muuttuu ammoniumimuotoon). Assimiloituvan fosforin pitoisuus kaksinkertaistuu ja muodostaa 50 % kokonaisfosforista.

Lisäksi käymisen aikana lannan sisältämät rikkakasvien siemenet kuolevat kokonaan, mikrobiyhdistykset, helmintin munat tuhoutuvat, epämiellyttävä haju neutraloituu, ts. saavutetaan nykyinen ympäristövaikutus.

3. Jätevesien käsittelyn energiankäyttö fossiilisten polttoaineiden yhteydessä.

Yli 20 vuoden ajan Länsi-Euroopan maat ovat olleet aktiivisesti mukana jätevedenpuhdistamoiden jätteiden hävittämisongelman käytännön ratkaisussa.

Yksi yleisimmistä jätehuoltotekniikoista on niiden käyttö maataloudessa lannoitteina. Sen osuus WWS:n kokonaismäärästä vaihtelee Kreikan 10 %:sta Ranskan 58 %:iin, keskimäärin 36,5 %. Huolimatta tämän tyyppisen jätteenkäsittelyn yleistymisestä (esimerkiksi EU-asetuksen 86/278/EY puitteissa), se on menettämässä vetovoimaansa, koska viljelijät pelkäävät haitallisten aineiden kerääntymistä pelloille. Tällä hetkellä jätteiden käyttö maataloudessa on kielletty useissa maissa, esimerkiksi Alankomaissa vuodesta 1995 lähtien.

Jätevedenkäsittelyn poltto on kolmannella sijalla jätehuollon osalta (10,8 %). Tulevaisuuden ennusteen mukaisesti sen osuus nousee 40 prosenttiin huolimatta menetelmän suhteellisen korkeista kustannuksista. Lietteen polttaminen kattiloissa ratkaisee sen varastointiin liittyvän ympäristöongelman, saa lisäenergiaa sen palamisen aikana ja siten vähentää polttoaine- ja energiaresurssien ja investointien tarvetta. Puolinestemäistä jätettä on suositeltavaa käyttää energian tuottamiseen lämpövoimalaitoksissa fossiilisten polttoaineiden, kuten kivihiilen, lisänä.

Jäteveden käsittelyyn on olemassa kaksi yleisintä länsimaista teknologiaa:

Erillinen poltto (poltto nestemäisessä leijukerroksessa (LFB) ja monivaiheisissa uuneissa);

Rinnakkaispoltto (olemassa olevissa hiilivoimaloissa CHP-laitoksissa tai sementti- ja asfalttilaitoksissa) .

Erillisten polttomenetelmien joukossa nestekerrosteknologian käyttö on suosittua, LCS:llä varustetut uunit toimivat menestyksekkäimmin. Tällaiset tekniikat mahdollistavat korkean mineraalikomponenttipitoisuuden omaavien polttoaineiden vakaan palamisen sekä savukaasujen rikkioksidipitoisuuden vähentämisen sitomalla ne polttotuhkan sisältämiin kalkkikiveen tai maa-alkalimetalleihin palamisen aikana.

Olemme tutkineet seitsemää vaihtoehtoista jätevesilietteen loppusijoitusvaihtoehtoa, jotka perustuvat sekä uusiin, venäläisen tai eurooppalaisen kokemuksen perusteella kehitettyihin epäperinteisiin teknologioihin, joilla ei ole käytännön käyttöä, että valmiisiin avaimet käteen -tekniikoihin:

1. Poltto sykloniuunissa, joka perustuu olemassa oleviin, mutta käyttämättömiin käsittelylaitosten rumpukuivausuuneihin (venäläinen tekniikka - Tekhenergokhimprom, Berdsk);

2. Poltto sykloniuunissa, joka perustuu olemassa oleviin, mutta käyttämättömiin käsittelylaitosten rumpukattiloihin (venäläinen tekniikka - Sibtekhenergo, Novosibirsk ja Biyskenergomash, Barnaul);

3. Erillinen poltto uudentyyppisessä monivaiheisessa uunissa (länsimainen tekniikka - NESA, Belgia);

4. Erillinen poltto uudentyyppisessä leijukerrosuunissa (länsimainen tekniikka - "Segher" (Belgia);

5. Erillinen poltto uudessa sykloniuunissa (länsimainen tekniikka - Steinmuller (Saksa);

6. Rinnakkaispoltto olemassa olevassa hiilivoimalaitoksessa; kuivatun jätteen varastointi varastoon.

Vaihtoehdossa 7 oletetaan, että 10 % kosteuspitoisuuteen kuivaamisen ja lämpökäsittelyn jälkeen jätevedenkäsittelyjätettä 130 000 tonnia vuodessa on biologisesti turvallista ja varastoidaan puhdistamon viereisille alueille. Tässä otettiin huomioon suljetun vedenkäsittelyjärjestelmän luominen vedenkäsittelylaitokselle ja mahdollisuus laajentaa sitä käsitellyn jätteen määrän lisäämisellä sekä tarve rakentaa jätehuoltojärjestelmä. Tämän vaihtoehdon kustannukset ovat verrattavissa jätteenpolttovaihtoehtoihin.

PÄÄTELMÄ

Yksi kehittyneiden maiden päätehtävistä on energian järkevä ja taloudellinen käyttö. Tämä koskee erityisesti valtiotamme, jossa polttoaine- ja energiaresurssit ovat vaikeassa tilanteessa. Korkeiden hintojen ja rajallisten öljy-, kaasu- ja hiilivarantojen vuoksi syntyy ongelma lisäenergiaresurssien löytämisessä.

Yksi tehokkaimmista tavoista tuottaa energiaa tulevaisuudessa voi olla kiinteän yhdyskuntajätteen käyttö polttoaineena. Kiinteiden yhdyskuntajätteiden polttamisesta saatavan lämmön käyttö on tarkoitettu sähkön tuotantoon.

Maatalousjätteisiin perustuvista uusiutuvista energialähteistä biomassa on yksi lupaavista ja ympäristöystävällisistä mineraalipolttoaineiden korvikkeista energiantuotannossa. Biokaasulaitoksissa lannan ja jätteen anaerobisen käsittelyn tuloksena saatua biokaasua voidaan käyttää karjarakennusten, asuinrakennusten, kasvihuoneiden lämmittämiseen, energian saamiseksi ruoanlaittoon, maataloustuotteiden kuivaamiseen kuumalla ilmalla, veden lämmittämiseen ja sähkön tuottamiseen. kaasugeneraattorit. Biokaasun tuotantoon perustuvan kotieläinjätteen käytön kokonaisenergiapotentiaali on erittäin suuri ja sillä voidaan tyydyttää maatalouden vuotuinen lämpöenergian tarve.

Puolinestemäistä vedenkäsittelyjätettä on tarkoituksenmukaista käyttää lämpövoimalaitosten energiantuotantoon fossiilisten polttoaineiden, kuten kivihiilen, lisäaineena.

KIRJASTUS

1. Bobovich B.B., Ryvkin M.D. Biokaasuteknologia eläinjätteiden käsittelyyn / Moskovan valtion teollisuusyliopiston tiedote. Nro 1, 1999.

2. Shen M. Compogas - menetelmä biojätteen käymiseen / "Metronom", nro 1-2, 1994, s. 41.

3. Novosibirskin alueen jätehuollon energiapotentiaalin arviointi: Energy Efficiency Institute. - http://www.rdee.msk.ru.

4. Fedorov L., Majakin A. Kotitalousjätteen lämpövoimala / "New Technologies", nro 6 (70), kesäkuu 2006