Enerģija no atkritumiem. Atkritumu pārstrāde enerģijā un enerģijas iegūšana no atkritumiem. Iespējamie ar tehnoloģijām saistīti iestudējumi

Katru dienu tiek izmests tūkstošiem tonnu atkritumu, kas piesārņo mūsu planētu. Lai labotu esošo situāciju, tiek radītas dažādas atkritumu izejvielu pārstrādes tehnoloģijas. Daudzi produkti tiek nosūtīti uz otrreizējo ražošanu, kur no tiem tiek radīti jauni produkti. Šādi paņēmieni ļauj ietaupīt uz izmaksām, iegādājoties jaunas izejvielas, gūt papildu ienākumus no pārdošanas, kā arī ļauj attīrīt pasauli no atkritumiem.

Ir metodes, ar kurām var ne tikai radīt otrreiz pārstrādājamus materiālus, tās ir vērstas uz enerģijas iegūšanu no atkritumiem. Šiem nolūkiem tiek izstrādāti specializēti mehānismi, pateicoties kuriem tiek radīti siltumresursi un elektroenerģija.

Izstrādātas iekārtas, kas vienu tonnu kaitīgāko atkritumu spēj pārstrādāt 600 kW elektroenerģijas. Līdz ar to parādās 2 Gcal siltumenerģijas. Šīs vienības šobrīd ir ļoti pieprasītas, jo tiek uzskatīts, ka tas ir visrentablākais un ātrāk atmaksājies ieguldījums.

Šādi mehānismi raksturojas ar augstām izmaksām, taču ieguldītie finanšu resursi nodrošina turpmāku materiālu ietaupījumu un ievērojamus ienākumus no peļņas, pateicoties enerģijas realizācijai. Ieguldītā summa atmaksāsies daudzkārt.

Ir vairāki veidi, kā atkritumi tiek pārvērsti enerģijā.

– Sadedzināšana

To uzskata par populārāko cieto atkritumu likvidēšanas metodi, kas tiek izmantota kopš 19. gadsimta. Šī metode ļauj ne tikai samazināt atkritumu daudzumu, bet arī nodrošina papildu enerģijas resursus, ko var izmantot apkures sistēmā, kā arī elektroenerģijas ražošanā. Šai tehnoloģijai ir trūkumi, kas ietver kaitīgu komponentu izdalīšanos vidē.

Dedzinot CSN, veidojas līdz 44% pelnu ar gāzes produktiem. Oglekļa dioksīdu ar ūdens tvaikiem un visa veida piemaisījumiem var attiecināt uz gāzveida vielām. Sakarā ar to, ka degšana notiek 800-900 grādu temperatūras režīmā, izveidotajā gāzu maisījumā atrodas organiskie savienojumi.

— Termoķīmiskā tehnoloģija

Šai metodei ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar iepriekšējo versiju. Starp priekšrocībām var minēt paaugstinātu efektivitāti, ja runājam par apkārtējās atmosfēras piesārņojuma novēršanu. Tas ir saistīts ar faktu, ka šīs tehnoloģijas izmantošana nav saistīta ar bioloģiski aktīvo komponentu ražošanu, tāpēc videi netiek nodarīts kaitējums.

Iegūtie atkritumi ir apveltīti ar augstu blīvuma indeksu, kas norāda uz atkritumu masas apjoma samazināšanos, kas pēc tam tiek nosūtīta apglabāšanai speciāli šim nolūkam aprīkotos poligonos. Ir arī vērts atzīmēt, ka tehnika dod tiesības apstrādāt lielāku skaitu izejvielu šķirņu. Pateicoties tam, ir iespējams mijiedarboties ne tikai ar cietām variācijām, bet arī ar riepām, polimēru komponentiem un lietotām eļļām ar iespēju no ogļūdeņraža elementiem iegūt degvielas produktu kuģiem. Tā ir būtiska priekšrocība, jo ražotajiem naftas produktiem ir raksturīga paaugstināta likviditāte un augsta cenu zīme.

Starp negatīvajām īpašībām ir tehnoloģisko vienību iegādes izdevumi un paaugstinātas prasības pēc pārstrādāto materiālu kvalitātes vērtībām. Mehānismu izmaksas, kuru dēļ ir iespējams pārstrādāt otrreizējos materiālus, ir augstas, kas simbolizē lielās uzņēmuma aprīkojuma izmaksas.

— Fizikālās un ķīmiskās metodes

Šis ir vēl viens process, kurā enerģija tiek iegūta no atkritumiem. Pateicoties šai manipulācijai, ir iespējams pārvērst atkritumu maisījumu biodīzeļdegvielas produktā. Kā atvasinātu materiālu ir ierasts izmantot augu eļļas un dažādu veidu dzīvnieku vai augu izcelsmes tauku pārstrādi.

– Bioķīmiskās metodes

Ar to palīdzību, pateicoties baktērijām, ir iespējams pārveidot organiskās izcelsmes sastāvdaļas siltumenerģijā un elektrībā. Biogāzes ieguve un izmantošana, kas rodas CSN dabisko komponentu sadalīšanās laikā, visbiežāk tiek veikta tieši poligonā. Visas darbības tiek veiktas reaktorā, kur ir īpašas baktēriju šķirnes, kas ar biogāzi organisko masu pārvērš etanolā.

Atkritumi-enerģija

Starptautiskajā izstādē Wasma visi interesenti varēs sīkāk iepazīt otrreizējās pārstrādes pasauli un iegādāties sev atbilstošu aprīkojumu. Vietnē tiks prezentēts viss ierīču klāsts, ko var izmantot enerģijas avotu iegūšanai no atkritumiem.

Apmeklētāji iegūst unikālas iespējas:

• Saņemiet lieliskus piedāvājumus no cienījamiem uzņēmumiem. Visas preču zīmes ir vērstas uz abpusēji izdevīgu sadarbību un klientu bāzes paplašināšanu.
• Iepazīstieties ar vairākām produktu modifikācijām vienlaikus, izpētiet to tehniskos parametrus un salīdziniet rādītājus. Ja nepieciešams, varat saņemt profesionālu padomu par visiem aktuālajiem jautājumiem.
• Sazinieties ar servisa organizācijām, kas nodarbojas ar nodošanu ekspluatācijā un apkopi.
• Iegādājieties jaunas ierīces vai atrodiet nepieciešamās sastāvdaļas esošajam aprīkojumam. Pasākumā tiks demonstrēts ne tikai aprīkojums, bet arī visas normālai darbībai nepieciešamās sastāvdaļas.

Vietne būs interesanta viesiem no dažādām darbības jomām, jo ​​energoresursi tiek iegūti no sadzīves vai rūpniecības atkritumiem, bieži tiek izmantoti lauksaimniecības atkritumi, kā arī medicīnas un naftas ķīmijas rūpniecības produkti. Šādas atkritumu masas sadegšanas laikā kopā ar pirolīzi veidojas biogāze. Izstādē būs eksponētas šādām aktivitātēm paredzētās ierīces, kuras parasti dēvē par pirolīzes kompleksiem.

EKONATSPROJECT uzņēmumu grupa ir Oschatz, liela Vācijas rūpnieciskā iekārtu ražotāja enerģijas ražošanas un spēkstaciju tehnoloģiju jomā, oficiālais pārstāvis. Viena no mūsu darba jomām ir videi draudzīgu tehnoloģiju popularizēšana siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošanai no ražošanas un patēriņa atkritumiem, papildus informācijai aicinām iepazīties ar mūsu brošūru "Enerģijas ražošana no atkritumiem".

No dažādajām cieto sadzīves atkritumu pārstrādes metodēm visattīstītākā un biežāk izmantotā ir termiskā apstrāde. Šīs metodes izmantošanas iespēja ir balstīta uz atkritumu morfoloģisko sastāvu, kas satur līdz 70% degošu komponentu.

Galvenās termiskās apstrādes priekšrocības ir:

• atkritumu apjoma samazināšana vairāk nekā 10 reizes;
• efektīva atkritumu apglabāšana augstas temperatūras (no 850 līdz 1250°C) ietekmē;
• atkritumu enerģijas potenciāla izmantošana.

Koģenerācijas stacija ar kurināmo no atkritumiem, Hagenow (Vācija) tika nodota ekspluatācijā 2009. gadā.

Jauktie sadzīves atkritumi satur ievērojamu daudzumu mitruma un nevēlamas sastāvdaļas, piemēram, metālus, hlorplastmasas u.c. Šādu atkritumu drošai termiskai apstrādei un to termisko īpašību uzlabošanai paredzēts atkritumus sagatavot alternatīvā RDF – kurināmā.

Alternatīvā degviela - RDF.

RDF (no angļu valodas RefuseDerivedFuel) ir dehidrēts un sasmalcināts siltumietilpīgu atkritumu frakciju maisījums ar siltumspēju līdz 18 000 KJ/kg, jauns alternatīvs enerģijas avots. To plaši izmanto kā degvielu cementa un enerģētikas rūpniecībā attīstītajās valstīs.

Mūsdienās atkritumu termiskai apstrādei tiek izmantotas dažādas tehnoloģijas. Tomēr Eiropā visplašāk izmantotā tehnoloģija ir režģu dedzināšana. Šī tehnoloģija ir sevi pierādījusi kā vislabāko atlieku sadedzināšanai pēc atkritumu šķirošanas, ir universāla un vismazāk prasīga pret degvielas kvalitāti. Tehnoloģija ir detalizēti aprakstīta Eiropas Savienības LPTP dokumentā "Piesārņojuma novēršanas un samazināšanas integrēšana – labāko pieejamo atkritumu sadedzināšanas tehnoloģiju ceļvedis".

Tehnoloģijas apraksts

Atkritumu termiskās apstrādes tehnoloģijas shematiskā diagramma režģa krāsnī:

Jauktie atkritumi vai RDF nonāk pieņemšanas nodalījumā, kur tie tiek pakļauti primārajai kontrolei, pēc tam nonāk uzglabāšanas tvertnē. No bunkura degviela (atkritumi) tiek dozēta slāņveida sadedzināšanas krāsnī ar restēm, kur tā deg 850 - 1000 ° C temperatūrā (atkarībā no atkritumu īpašībām). Sadegušās atliekas pelnu un izdedžu veidā tiek noņemtas tālākai iznīcināšanai. Iegūtās karstās gāzes silda siltuma pārkaršanas katla sienas un pārkarsētāju sistēmu, kas pārvērš siltumu ūdens tvaikos, pēc tam ūdens tvaiku enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā vai izmantota kā siltums. Izplūdes gāzes tiek atdzesētas un reaģē ar kaļķa pienu, urīnvielu un aktīvo ogli, savukārt slāpekļa un sēra oksīdi, kā arī dioksīni un smagie metāli tiek neitralizēti gāzes plūsmā. Turklāt pelnu daļiņas un reaģentus uztver maisu filtru sistēma un noņem iznīcināšanai. Tādējādi gāzes izplūdes atverē satur kaitīgus piemaisījumus vides un sanitāro standartu robežās, kā piemērs tam ir termiskās utilizācijas iekārtas, kas atrodas blīvi apdzīvotās Eiropas pilsētās.

Režģis stratificētai degšanai

Oschatz zīmola restes ir DanishEnergySystems horizontālo režģu tehnoloģijas tālāka attīstība, kas darbojas jau vairākus gadu desmitus. Oshatz režģi ietver atkritumu degvielas funkcijas, piemēram, zemāku sildīšanas vērtību (LCV), augstu pelnu saturu un mitruma saturu.

Oschatz stratificētās sadedzināšanas krāsns ierīces shēma.

Režģa konfigurācija un funkcionalitāte. Lai kontrolētu degšanas procesu, režģis ir sadalīts vairākās sekcijās. Režģa ātrumu un gājiena garumu var regulēt individuāli. Līdzīgi režģis ir sadalīts vairākās gaisa zonās, lai primāro gaisu pielāgotu degvielas sadegšanas īpašībām. Degvielu uz režģi nepārtraukti padod pēc pasūtījuma izstrādāta padevēja. Sērijveidā uz režģa piestiprinātās restes ir izgatavotas no īpaša karstumizturīga un nodilumizturīga leģēta tērauda ar augstu hroma, silīcija un niķeļa saturu. Primārais gaiss tiek padots uz režģi no apakšas kopā ar dūmgāzu recirkulāciju. Sekundārais gaiss tiek piegādāts telpā virs krāsns režģa un nodrošina nepieciešamo skābekli optimālai kurināmā pēcsadedzināšanai.

Slāņainā sadedzināšanā, atkritumu, RDF vai biomasā aiz kurtuves atrodas atkritumu siltuma katls ar pārkarsētāju sistēmu, kam seko kaitīgo piemaisījumu neitralizēšanas sistēma, putekļu un gāzu attīrīšanas sistēmas, kā arī siltuma un elektroenerģijas ģeneratora bloks. EKONATSPROEKT piegādā konceptuālus ūdens cauruļu katlus, ko izstrādājis Oschatz, izmantojot jaunākos mūsdienu sasniegumus vertikālā, horizontālā vai kombinētā izkārtojumā.

Mēs piegādājam gan atsevišķas vienības, gan visu pabeigtu rūpnīcu izstrādi un būvniecību.

Lai iegūtu produktu katalogu un papildu informāciju, lūdzu, zvaniet:

Elektrības iegūšana no atkritumiem ir viens no veidiem, kā aizsargāt vidi.

Tālāk iepazīsimies ar dažādiem enerģijas iegūšanas veidiem no atkritumiem. Kā jau minēts, pārstrāde ir viens no veidiem, kā aizsargāt vidi. Īstenojot pārstrādes procesu, iespējams ne tikai ietaupīt daudzu dabas resursu patēriņā, bet arī samazināt ūdens, gaisa un augsnes piesārņojuma līmeni. Mūsdienās valstu vides aizsardzības programmās ietilpst degvielas ražošana no atkritumiem. Šodien mēs vēlamies izskatīt šo jautājumu.

Kā tika teikts "Civilizācijas ceļš ir bruģēts ar atkritumu kalniem" . Ja atkritumi tiks pārstrādāti, būs iespējams pāriet uz pārstrādi, un, ja tie paliks neskarti un aprakti, tie paliks vides piesārņotāji. Pasaules Veselības organizācijas (PVO) pētījumi liecina, ka atkritumu savākšanas un izvešanas ignorēšana var radīt vismaz 32 vides problēmas. Tāpēc daudzas valstis mūsdienās otrreizējo pārstrādi uztver nopietni. Viens no jaunākajiem veidiem, kā samazināt atkritumu poligona (MSW) negatīvo ietekmi uz vidi, ir atkritumu pārstrāde degvielā. Atkritumu pārstrāde degvielā ir process, kurā bezjēdzīgi atkritumi tiek pārvērsti praktiski bezmaksas siltumenerģijā, ko var izmantot kā elektrību vai siltumu. Šī prakse tradicionālā veidā tiek veikta daudzās pasaules valstīs kopš seniem laikiem. Piemēram, pirms 400 gadiem Irānā Irānas zinātnieks šeihs Baha'i izveidoja pirti, kas tika darbināta ar gāzi, kas izplūst no notekūdeņiem. Arī Indijā daži cilvēki vāca dzīvnieku atkritumus slēgtos konteineros un dedzināja tos 9 mēnešus. Šis process tiek izmantots mūsdienu tehnoloģijās dažādās pilsētās visā pasaulē. Īpaša uzmanība tiek pievērsta gāzes izmantošanai, kas iegūta no atkritumu savākšanas centriem dažās pasaules pilsētās.

Metāns, kas veido aptuveni 55% no visām poligonos emitētajām gāzēm, ir viena no siltumnīcefekta gāzēm, kas siltumnīcas efekta potenciāla ziņā ir līdzvērtīga oglekļa dioksīdam un pat lielāka, tādējādi metāna koncentrācija atmosfērā palielināsies. par 0,6 procentiem gadā. Citu siltumnīcefekta gāzu, tostarp oglekļa dioksīda, koncentrācija atmosfērā palielinās tikai par 0,4%. Ja metāns netiek pareizi kontrolēts, tas var izraisīt gruntsūdeņu piesārņojumu. Tādējādi metāna reģenerācijai un pareizai izmantošanai var būt nozīmīga loma vides aizsardzībā.

No katras tonnas neapstrādātu cieto atkritumu gadā var iegūt no 5 līdz 20 kubikmetriem gāzes, un šo daudzumu var palielināt, pareizi attīstot un apsaimniekojot resursus. Daži parasti cilvēki uzskata, ka, tā kā šī gāze tiek iegūta no atkritumiem, tā ir bīstama un piesārņojoša, un tās sadegšana ir neuzticama. Taču zinātnieki uzskata, ka ir tieši otrādi, un no poligona iegūtā gāze ir mazāk piesārņojoša, un, tā kā liesmas temperatūra ir zema, piesārņojuma apjoms būs par 60% mazāks nekā dedzinot dabasgāzi. Tāpēc, pēc vides aizstāvju domām, no atkritumiem iegūtās gāzes ierobežošana ir obligāta. Pēdējos gados, kad kāpušas enerģijas cenas, šim degvielas veidam tiek pievērsta lielāka uzmanība. Pēc statistikas datiem, šobrīd pasaulē ir simtiem poligonu, kur izdalītā gāze tiek izmantota elektroenerģijas ražošanai un pat pārdošanai citiem pircējiem.

Šāda veida gāzes savākšana poligona centrā ir diezgan vienkārša. Lai to izdarītu, ap poligonu ir jāizrok vertikālas akas. Šīs akas ir savienotas caur cauruļu tīklu, kas paredzēts gāzes savākšanai. Protams, lai palielinātu sistēmas veiktspēju, to ceļā var likt šķembu, betona un smilšu kārtas. Turklāt visas šīs akas ir savienotas ar centrālo rezervuāru. Kolektoru var savienot ar kompresoru vai pūtēju. Apmēram uz katriem 0,4 hektāriem poligona platības ir nepieciešama gāzes savākšanas aka. Galu galā ir iespējams gāzi iepludināt lāpā vai izlaist jebkuram citam patēriņam, vai pat attīrīt un uzlabot kvalitāti. Tādējādi siltumenerģijas un elektroenerģijas kopražošanā var novērot strauju oglekļa dioksīda emisiju samazināšanos un degvielas efektivitātes pieaugumu. Šīs tehnoloģijas augstā kopējā efektivitāte, salīdzinot ar elektroenerģijas un siltuma ražošanu ar tradicionālajām metodēm, ir veicinājusi to, ka šāda veida tehnoloģijas pēdējos gados Eiropā ir augstu novērtētas. Eiropas lielākā biogāzes stacija atrodas Vīnē, Austrijā, un tā izmanto poligona gāzi, lai ražotu 8 MW elektroenerģijas. Koģenerācijas staciju palaišana zibens ātrumā izplatās visā Eiropas Savienībā, jo privātais un publiskais sektors ir novērtējuši koģenerācijas tehnoloģiju kā rentablu enerģijas avotu ar dažādu jaudu.

Viens no veiksmīgākajiem projektiem šajā jomā tiek īstenots Kanādas pilsētā Edmontonā. Edmontonas elektrouzņēmumam ir izdevies iedarbināt lielu spēkstaciju, izmantojot metānu no Clover Bar poligona. Šī projekta uzsākšana 1992. gadā veicināja to, ka oglekļa dioksīda emisija atmosfērā tika samazināta par aptuveni 662 tūkstošiem tonnu. 1996. gadā vien šis projekts deva ieguldījumu siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšanā par 182 000 tonnu, un laika posmā no 1992. līdz 1996. gadam tika saražotas aptuveni 208 gigavatstundas elektroenerģijas. Pat ar šo metodi iegūtā gāze tika pārdota par zemāku cenu nekā dabasgāze, tāpēc tā izrādījās ekonomiskāka. Āzijā Dienvidkorejas galvaspilsēta Seula ir viena no pilsētām, kas daļēji nodrošina siltumenerģiju no atkritumu sadedzināšanas. Šajā pilsētā tiek izmests daudz atkritumu. Pamatojoties uz publicētajiem ziņojumiem, Seula pēdējos gados ir izmantojusi 730 000 tonnu 1,1 miljonu tonnu degošu sadzīves atkritumu kā kurināmo enerģijas ražošanai. Tiek uzskatīts, ka tas ir līdzvērtīgs 190 000 pilsētas mājsaimniecību ikgadējam apkures pieprasījumam. Dienvidkoreja plāno līdz 2030. gadam nodrošināt vairāk nekā 10% no savām vajadzībām no atjaunojamiem enerģijas avotiem, lai iekļautos piecās pasaules lielākajās valstīs. "zaļā ekonomika" .

Papildus enerģijas iegūšanai no atkritumiem, vēl viens veids, kā pārstrādāt atkritumus, ir pārvērst tos komposta mēslojumā. Kompostēšana ir sadzīves, lauksaimniecības un dažu rūpniecisko cieto atkritumu neitralizēšanas metode, kuras pamatā ir organisko vielu sadalīšanās ar aerobo mikroorganismu palīdzību. Iegūtais komposts ir līdzīgs humusam un tiek izmantots kā mēslojums. Šī, iespējams, ir vecākā pārstrādes metode. Kompostēšanas process ir ļoti vienkāršs, to veic pieredzējuši profesionāļi vai nu pašu zemnieku mājās vai savās zemēs, vai rūpnieciski. Šie mēslošanas līdzekļi tiek uzskatīti par vienu no labākajiem mēslošanas līdzekļiem lauksaimniecības vajadzībām, un tie var būt noderīgi ziedu audzēšanai. Magnija un fosfāta klātbūtnes rezultāts mēslošanas līdzekļos būs sanesu veidošanās un ātra barības vielu uzsūkšanās augsnē. Komposts tiek uzskatīts arī par dabisko augsnes pesticīdu. Izmantojot kompostu, var ietaupīt līdz pat 70% ķīmiskā mēslojuma patēriņa. Katrs pilsētā dzīvojošs cilvēks dienā izmet vairāk nekā puskilogramu atkritumu, no kuriem viena trešdaļa ir kompostējama. Ja mēs pieņemam, ka pilsētas iedzīvotāju skaits ir 30 miljoni, tad pilsēta katru dienu saražo 15 miljonus kg atkritumu, no kuriem 5 miljonus var pārvērst kompostā.

Tā mūsdienu cilvēks pēc pagājušā gadsimta rūgtās pieredzes nolēma, ka viņam jāvērtē Dieva svētība un jārūpējas par vidi, jo tieši no viņa šī brīža pūliņiem ir atkarīga nākamās cilvēku paaudzes un pasaules pastāvēšana.

Enerģijas saņemšana no dzīvām būtnēm daudziem raisa primitīvas asociācijas - ar zirgu, kas nes kravu, vai kāmi, kas caur savu riteni griež mazu dinamo. Kāds cits atcerēsies skolas pieredzi ar apelsīnā iespraustiem elektrodiem, veidojot tādu kā “dzīvu akumulatoru”... Taču mūsu daudz mazāko “brāļu” - baktēriju darbs šajā ziņā ir daudz efektīvāks!

"Atkritumu problēma" planētas mērogā ir daudz nozīmīgāka, nekā varētu šķist nespeciālistam, neskatoties uz to, ka tā nav tik acīmredzama kā citas vides šausmas, par kurām viņiem patīk runāt dažāda veida "skandālos-sensāciju-izmeklējumos". ”. 26 miljoni tonnu gadā ir tikai Maskava un tikai sadzīves atkritumi! Un pat tad, ja visu cītīgi šķirosim un pēc tam pārstrādāsim, organisko atkritumu daudzums no tā nesamazināsies, jo tie veido aptuveni 70% no visiem cilvēces radītajiem atkritumiem. Un jo attīstītāka valsts ekonomika, jo vairāk organisko sadzīves atkritumu. Šo šausminošo masu nevar uzveikt nekāda apstrāde. Bet bez sadzīves atkritumiem ir milzīgi apjomi rūpnieciskie atkritumi – notekūdeņi, pārtikas ražošanas atkritumi. Tajos ir arī ievērojams organisko vielu daudzums.

Daudzsološs virziens cīņā pret organiskajiem atkritumiem, kas piepilda planētu, ir mikrobioloģija. Ko cilvēki neapēd, to apēdīs mikrobi.Pats princips zināms jau sen. Tomēr šodien problēma ir tā efektīvā izmantošanā, un zinātnieki turpina strādāt pie tā. Pussaēstu hamburgeru burciņā “izbarot” mikrobiem ir vienkārši! Bet ar to nepietiek. Mums ir vajadzīga tehnoloģija, kas ļaus baktērijām ātri un efektīvi apstrādāt tūkstošiem un miljoniem tonnu atkritumu bez papildu izmaksām, bez dārgām konstrukcijām un katalizatoriem, kas pēc savām izmaksām samazina šī procesa galīgo efektivitāti. Diemžēl lielākā daļa tehnoloģiju, kas mūsdienās izmanto baktērijas atkritumu apstrādei, ir vai nu nerentablas, vai neproduktīvas, vai arī grūti mērogojamas.

Piemēram, viena no labi zināmajām un vispāratzītajām tehnoloģijām atkritumu pārstrādei ar baktēriju palīdzību ir daudziem ārvalstu lauksaimniekiem pazīstama biogāzes ražošanas metode. Kūtsmēsli pūst, izmantojot mikrobus, kas izdala metānu, kas tiek savākts milzīgā burbuļmaisā. Sistēma darbojas un ražo gāzi, kas piemērota vienas un tās pašas saimniecības apkurei, izmantojot elektrību, kas saražota ar gāzes turbīnas ģeneratoru vai tieši sadedzinot. Bet šādu kompleksu nevar mērogot tikai tehnoloģiski. Piemērots fermai vai ciemam, nevis lielai pilsētai. Turklāt pilsētas atkritumos atšķirībā no kūtsmēsliem ir daudz toksisku komponentu. Šīs toksiskās vielas nonāk gāzes fāzē tāpat kā noderīgais metāns, un gala “maisījums” izrādās stipri piesārņots.

Tomēr zinātne nestāv uz vietas – viena no perspektīvākajām tehnoloģijām, kas šobrīd interesē zinātniekus visā pasaulē (ieskaitot, iespējams, arī bēdīgi slavenās Lielbritānijas), ir tā saukto "elektronisko baktēriju" izmantošana, kas ir no labākajiem atkritumu ēdājiem, kas vienlaikus rada šo, no cilvēka viedokļa nepatīkamo procesu, ir elektrība. Uz šādas baktērijas šūnas membrānas virsmas atrodas citohroma proteīns, uz kura veidojas elektriskais lādiņš. Metabolisma procesā baktērija "izgāž" elektronu uz savas šūnas virsmas un ģenerē nākamo - un tā atkal un atkal. Mikroorganismi ar šādām īpašībām (piemēram, ģeobaktērijas) ir zināmi jau sen, taču to elektriskās spējas praksē nav izmantotas.

Ko dara mikrobiologi? Andrejs Šestakovs, Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes Mikrobioloģijas katedras pētnieks un Mikrobu biotehnoloģijas laboratorijas vadītājs, pastāstīja Computerra:

“Ņemam anoda elektrodu, pārklājam tā virsmu ar elektroformējošo mikroorganismu šūnām, ūdeņraža vietā ievietojam barības barotnē, kas mums jāpārstrādā (atkritumi, “atkritumu šķīdums” - vienkāršības labad iztiksim bez detaļām), un vielmaiņas laikā. no šīm šūnām mēs no katras saņemsim elektronus un protonus.

Turklāt viss ir tāpat kā parastajā kurināmā elementā - šūna atsakās no elektrona un protona, protoni caur protonu apmaiņas membrānu tiek nosūtīti uz katoda kameru uz šī akumulatora otro elektrodu, pievienojot skābekli no gaisa. pie izplūdes” mēs iegūstam ūdeni un noņemam elektrību ārējai ķēdei. To sauc par "Microbial Fuel Cell", MFC, Microbial Fuel Cell.

Nebūtu lieki atgādināt, kā ir sakārtota un funkcionē klasiskā ūdeņraža-skābekļa degvielas šūna. Divi elektrodi, anods un katods (piemēram, ogleklis un pārklāti ar katalizatoru - platīnu), atrodas noteiktā traukā, sadalīti divās daļās ar protonu apmaiņas membrānu. Mēs piegādājam anodam ūdeņradi no ārēja avota, kas disociējas uz platīna un ziedo elektronus un protonus. Membrāna neļauj elektroniem iziet cauri, bet spēj izlaist protonus, kas pāriet uz citu elektrodu – katodu. Mēs arī piegādājam katodam skābekli (vai vienkārši gaisu) no ārēja avota, un tas rada reakcijas atkritumus - tīru ūdeni. Elektrība tiek noņemta no katoda un anoda un tiek izmantota paredzētajam mērķim. Ar dažādām variācijām šis dizains tiek izmantots arī elektriskajos transportlīdzekļos un pat pārnēsājamos sīkrīkos viedtālruņu uzlādēšanai prom no kontaktligzdas (tādus, piemēram, ražo zviedru uzņēmums Powertrekk).

Nelielā traukā uzturvielu barotnē ir anods ar mikrobiem. To no katoda atdala no Nafion izgatavota protonu apmaiņas membrāna - ar šo zīmolu šo materiālu ražo BASF, kas ne tik sen bija visiem pazīstams ar savām audio kasetēm. Lūk, elektrība, ko patiesībā rada dzīvi mikrobi! Laboratorijas prototipā no tā caur impulsu pārveidotāju iedegas viena LED, jo LED aizdedze prasa 2-3 voltus - mazāk nekā MFC izdod. Lai gan pa putekļainiem un mežonīgiem koridoriem dziļā pagrabā nokļūt Maskavas Valsts universitātes mikrobu biotehnoloģijas laboratorijā ir nepieciešams diezgan ilgs laiks, tā nepavisam nav vieta pirmsūdens plūdu padomju zinātniskajai iekārtai, kā tas notiek lielākajā daļā. mūsdienu Krievijas zinātnes, bet ir labi aprīkota ar modernām importētām iekārtām.

Tāpat kā jebkurš degvielas vai galvaniskais elements, MFC rada nelielu spriegumu - apmēram vienu voltu. Strāva ir tieši atkarīga no tā izmēriem - jo lielāka, jo lielāka. Tāpēc rūpnieciskā mērogā tiek pieņemts, ka ir diezgan liela izmēra iekārtas, kas virknē savienotas baterijās.

Pēc Šestakova teiktā, attīstība šajā jomā sākās apmēram pirms pusgadsimta:

"Mikrobu ģeneratorus" NASA sāka nopietni pētīt sešdesmitajos gados ne tik daudz kā enerģijas ražošanas tehnoloģiju, bet gan kā efektīvu atkritumu produktu apstrādes principu kosmosa kuģa slēgtā telpā (arī tad, cik vien iespējams, viņi mēģināja aizsargāt kosmosu no gruvešiem, nekaunīgi turpinot piesārņot Zemi ...!) Bet tehnoloģija piedzima, un pēc tam faktiski daudzus gadus tā bija komā, patiesībā to vajadzēja dažiem cilvēkiem. Tomēr pirms 4-5 gadiem tas saņēma otro vēju - tā kā tas bija ļoti nepieciešams, ņemot vērā miljoniem tonnu atkritumu, kas piepilda mūsu planētu, kā arī dažādu saistīto tehnoloģijas, kas it kā ļauj padarīt mikrobu kurināmā elementus nevis laboratoriski eksotisku "darbvirsmas formātu", bet gan reālas industriālas sistēmas, kas ļauj pārstrādāt ievērojamus organisko atkritumu apjomus.

Mūsdienās Krievijas sasniegumi MFC jomā ir Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes un Skolkovas rezidenta uzņēmuma M-Power World kopīgiem centieniem, kas saņēma dotāciju šādiem pētījumiem un nodeva mikrobioloģiskās izstrādes ārpakalpojumus specializētiem speciālistiem, tas ir, mums. Mūsu sistēma jau darbojas un ražo reālu strāvu - pašreizējo pētījumu uzdevums ir izvēlēties visefektīvāko baktēriju un apstākļu kombināciju, kurā MTC varētu veiksmīgi palielināt rūpnieciskos apstākļos un sākt izmantot atkritumu pārstrādes un pārstrādes nozarē. ”

Pagaidām nav runas par MFC staciju pielīdzināšanu jau pārbaudītajiem tradicionālajiem enerģijas avotiem. Tagad zinātnieku galvenais uzdevums ir efektīvi pārstrādāt bioatkritumus, nevis iegūt enerģiju. Tas vienkārši “gadījās”, ka tieši elektroformējošās baktērijas ir “rijīgākās” un līdz ar to arī efektīvākās. Un elektrība, ko viņi ražo, strādājot, patiesībā ir blakusprodukts. To vajag atņemt baktērijām un "sadedzināt", veicot kādu noderīgu darbu, lai bioprocess noritētu pēc iespējas intensīvāk. Pēc aprēķiniem izrādās, ka atkritumu pārstrādes rūpnīcām, kuru pamatā ir mikrobu kurināmā elementi, pietiks iztikt bez ārējiem enerģijas avotiem.

Taču Šestakova laboratorijā tiek dzīts ne tikai "atkritumu" virziens, bet arī cits - tīri enerģētika. Nedaudz cita veida bioģeneratoru sauc par "bioreaktora kurināmā elementu" - tas ir veidots pēc citiem principiem, nevis MFC, bet vispārējā ideoloģija par strāvas iegūšanu no dzīviem organismiem, protams, saglabājas. Un tagad tas jau ir vērsts galvenokārt uz enerģijas ražošanu kā tādu.

Interesanti, ka, ja tagad daudzi zinātnieki visā pasaulē strādā pie mikrobu kurināmā elementiem kā līdzekli atkritumu iznīcināšanai, tad kurināmā elementi ir tikai Krievijā. Tāpēc nebrīnieties, ja kādreiz vadi no jūsu mājas rozetes vedīs nevis uz parastajām hidroelektrostacijām, bet gan uz atkritumu bioreaktoru.

Biogāze ir sakņu dārza auglības avots. Kūtsmēslos esošie nitrīti un nitrāti, kas saindē jūsu labību, ražo augiem nepieciešamo tīro slāpekli. Apstrādājot kūtsmēslus rūpnīcā, nezāļu sēklas iet bojā, un, mēslojot dārzu ar metāna plūsmu (augā apstrādātiem kūtsmēsliem un organiskajiem atkritumiem), jūs pavadīsit daudz mazāk laika ravēšanai.

Biogāze – ienākumi no atkritumiem. Pārtikas atkritumi un kūtsmēsli, kas uzkrājas saimniecībā, ir bezmaksas izejviela biogāzes stacijai. Pēc atkritumu apstrādes jūs iegūstat degošu gāzi, kā arī augstas kvalitātes mēslojumu (humīnskābes), kas ir galvenās melnās augsnes sastāvdaļas.

Biogāze ir neatkarība. Jūs nebūsiet atkarīgs no ogļu un gāzes piegādātājiem. Un ietaupiet naudu par šiem degvielas veidiem.

Biogāze ir atjaunojams enerģijas avots. Metānu var izmantot zemnieku un zemnieku saimniecību vajadzībām: ēdiena gatavošanai; ūdens sildīšanai; mājokļu apkurei (ar pietiekamu daudzumu izejvielu - bioatkritumiem).

Cik daudz gāzes var iegūt no viena kilograma kūtsmēslu? Pamatojoties uz to, ka viena litra ūdens uzvārīšanai tiek patērēti 26 litri gāzes:

Ar viena kilograma kūtsmēslu palīdzību var uzvārīt 7,5-15 litrus ūdens;

Ar viena kilograma cūku kūtsmēslu palīdzību - 19 litri ūdens;

Ar viena kilograma putnu mēslu palīdzību - 11,5-23 litri ūdens;

Ar viena kilograma pākšaugu salmu palīdzību var uzvārīt 11,5 litrus ūdens;

Ar viena kilograma kartupeļu topu palīdzību - 17 litri ūdens;

Ar viena kilograma tomātu galotņu palīdzību - 27 litri ūdens.

Biogāzes nenoliedzamā priekšrocība ir decentralizētā elektroenerģijas un siltuma ražošanā.

Biokonversijas process papildus enerģijai ļauj atrisināt vēl divas problēmas. Pirmkārt, raudzētie kūtsmēsli, salīdzinot ar parasto izmantošanu, palielina ražu par 10-20%. Tas izskaidrojams ar to, ka anaerobās apstrādes laikā notiek mineralizācija un slāpekļa fiksācija. Izmantojot tradicionālās organiskā mēslojuma sagatavošanas metodes (kompostējot), slāpekļa zudumi ir līdz 30-40%. Kūtsmēslu anaerobā apstrāde palielina amonija slāpekļa saturu četras reizes - salīdzinājumā ar neraudzētiem kūtsmēsliem (20-40% slāpekļa pārvēršas amonija formā). Asimilējamā fosfora saturs dubultojas un veido 50% no kopējā fosfora.

Turklāt fermentācijas laikā nezāļu sēklas, kuras vienmēr atrodas kūtsmēslos, tiek pilnībā iznīcinātas, tiek iznīcinātas mikrobu asociācijas, helmintu oliņas, tiek neitralizēta nepatīkama smaka, t.i. tiek sasniegts šodien aktuālais vides efekts.

3. Enerģijas izmantošana notekūdeņu attīrīšanai saistībā ar fosilo kurināmo.

Jau vairāk nekā 20 gadus Rietumeiropas valstis ir aktīvi iesaistījušās notekūdeņu attīrīšanas iekārtu atkritumu apglabāšanas problēmas praktiskajā risināšanā.

Viena no izplatītākajām atkritumu apglabāšanas tehnoloģijām ir to izmantošana lauksaimniecībā kā mēslojums. Tās daļa kopējā WWS apjomā svārstās no 10% Grieķijā līdz 58% Francijā, vidēji 36,5%. Neskatoties uz šāda veida atkritumu izvešanas popularizēšanu (piemēram, ES regulas 86/278/EK ietvaros), tas zaudē savu pievilcību, jo lauksaimnieki baidās no kaitīgo vielu uzkrāšanās laukos. Šobrīd vairākās valstīs atkritumu izmantošana lauksaimniecībā ir aizliegta, piemēram, Nīderlandē kopš 1995.gada.

Notekūdeņu attīrīšanas sadedzināšana ieņem trešo vietu pēc atkritumu apglabāšanas (10,8%). Saskaņā ar prognozēm nākotnē tā īpatsvars pieaugs līdz 40%, neskatoties uz šīs metodes relatīvi augstajām izmaksām. Dūņu sadedzināšana katlos atrisinās ar to uzglabāšanu saistīto vides problēmu, iegūs papildu enerģiju to sadegšanas laikā un līdz ar to samazinās nepieciešamību pēc kurināmā un energoresursiem un investīcijām. Ir ieteicams izmantot pusšķidros atkritumus, lai ražotu enerģiju termoelektrostacijās kā piedevu fosilajam kurināmajam, piemēram, oglēm.

Ir divas visizplatītākās Rietumu tehnoloģijas notekūdeņu attīrīšanas sadedzināšanai:

Atsevišķa sadedzināšana (sadedzināšana šķidrā verdošā slānī (LFB) un daudzpakāpju krāsnīs);

Līdzsadedzināšana (esošās ogļu koģenerācijas stacijās vai cementa un asfalta rūpnīcās) .

Starp atsevišķas sadedzināšanas metodēm populāra ir šķidrā slāņa tehnoloģijas izmantošana, visveiksmīgāk darbojas krāsnis ar LCS. Šādas tehnoloģijas ļauj nodrošināt stabilu degvielu ar augstu minerālkomponentu saturu sadegšanu, kā arī samazināt sēra oksīdu saturu dūmgāzēs, sadegšanas laikā tos saistot ar kaļķakmeni vai sārmzemju metāliem, kas atrodas kurināmā pelnos.

Esam izpētījuši septiņas alternatīvas notekūdeņu dūņu apglabāšanas iespējas, kas balstītas gan uz jaunām netradicionālām tehnoloģijām, kas izstrādātas, pamatojoties uz Krievijas vai Eiropas pieredzi un kurām nav praktiski pielietojuma, gan uz pabeigtām un pabeigtām tehnoloģijām:

1. Sadedzināšana ciklona krāsnī, kuras pamatā ir esošās, bet neizmantotās attīrīšanas iekārtu bungu žāvēšanas krāsnis (Krievijas tehnoloģija - Tekhenergokhimprom, Berdska);

2. Sadedzināšana ciklona krāsnī, kuras pamatā ir esošie, bet neizmantotie attīrīšanas iekārtu bungu katli (Krievijas tehnoloģija - Sibtekhenergo, Novosibirska un Bijskenergomaša, Barnaula);

3. Atsevišķa sadedzināšana jauna tipa daudzpakāpju krāsnī (rietumu tehnoloģija - NESA, Beļģija);

4. Atsevišķa sadedzināšana jauna tipa verdošā slāņa krāsnī (rietumu tehnoloģija - "Segher" (Beļģija);

5. Atsevišķa dedzināšana jaunā ciklona krāsnī (rietumu tehnoloģija - Steinmuller (Vācija);

6. Līdzsadedzināšana esošā ogļu koģenerācijas stacijā; žāvētu atkritumu uzglabāšana noliktavā.

7. variants paredz, ka pēc žāvēšanas līdz 10% mitruma saturam un termiskās apstrādes 130 000 tonnu notekūdeņu attīrīšanas atkritumu gadā ir bioloģiski droši un tiks uzglabāti attīrīšanas iekārtām piegulošajās teritorijās. Tajā tika ņemta vērā slēgtās ūdens attīrīšanas sistēmas izveide ūdens attīrīšanas iekārtā ar iespēju to paplašināt, palielinoties pārstrādājamo atkritumu apjomam, kā arī nepieciešamība izbūvēt atkritumu apgādes sistēmu. Šīs iespējas izmaksas ir salīdzināmas ar atkritumu sadedzināšanas iespējām.

SECINĀJUMS

Viens no galvenajiem attīstīto valstu uzdevumiem ir racionāla un ekonomiska enerģijas izmantošana. Īpaši tas attiecas uz mūsu valsti, kur ir sarežģīta situācija ar degvielu un energoresursiem. Augsto cenu un ierobežoto naftas, gāzes un ogļu rezervju dēļ rodas papildu energoresursu atrašanas problēma.

Viens no efektīvākajiem enerģijas ieguves veidiem nākotnē varētu būt cieto sadzīves atkritumu izmantošana par kurināmo. Elektroenerģijas ražošanai tiek nodrošināta siltumenerģijas izmantošana, kas iegūta, sadedzinot sadzīves atkritumus.

No atjaunojamiem enerģijas avotiem, kuru pamatā ir lauksaimniecības atkritumi, biomasa ir viens no daudzsološajiem un videi draudzīgākajiem minerālo kurināmo aizstājējiem enerģijas ražošanā. Biogāzes stacijās kūtsmēslu un atkritumu anaerobās pārstrādes rezultātā iegūto biogāzi var izmantot lopkopības ēku, dzīvojamo ēku, siltumnīcu apsildīšanai, enerģijas iegūšanai ēdiena gatavošanai, lauksaimniecības produktu žāvēšanai ar karstu gaisu, ūdens sildīšanai un elektroenerģijas ražošanai, izmantojot gāzes ģeneratori. Kopējais lopkopības atkritumu izmantošanas enerģētiskais potenciāls, pamatojoties uz biogāzes ražošanu, ir ļoti liels un var apmierināt lauksaimniecības ikgadējo siltumenerģijas vajadzību.

Ir lietderīgi izmantot pusšķidros ūdens attīrīšanas atkritumus enerģijas ražošanai termoelektrostacijās kā piedevu fosilajam kurināmajam, piemēram, oglēm.

BIBLIOGRĀFIJA

1. Bobovičs B.B., Ryvkins M.D. Biogāzes tehnoloģija dzīvnieku atkritumu pārstrādei / Maskavas Valsts rūpniecības universitātes biļetens. 1999. gada nr.1.

2. Shen M. Compogas - bioatkritumu fermentācijas metode / “Metronom”, Nr.1-2, 1994, 41.lpp.

3. Novosibirskas apgabala atkritumu apsaimniekošanas enerģētiskā potenciāla novērtējums: Energoefektivitātes institūts. - http://www.rdee.msk.ru.

4. Fedorovs L., Majakins A. Termoelektrostacija uz sadzīves atkritumiem / "Jaunās tehnoloģijas", Nr. 6 (70), 2006. gada jūnijs